Барои фаҳмидани хати мор, биёед дар бораи он сӯҳбат кунем PCB аввал масир. Чунин ба назар мерасад, ки ин консепсия ба ҷорӣ кардан лозим нест. Магар инженери аппаратура хар руз кори симгузаронй намекунад? Ҳар як пайра дар PCB аз ҷониби муҳандиси сахтафзор як ба як кашида мешавад. Чӣ гуфтан мумкин аст? Дарвоқеъ, ин масири оддӣ инчунин нуқтаҳои зиёди донишро дар бар мегирад, ки мо одатан онҳоро нодида мегирем. Масалан, мафҳуми хатти микрострип ва лента. Оддӣ карда гӯем, хати микрострип ин пайраест, ки дар рӯи тахтаи PCB мегузарад ва хатти рахи он пайраест, ки дар қабати дарунии PCB мегузарад. Фарқи байни ин ду сатр чӣ гуна аст?

Ҳавопаймои истинодкунандаи хати микрострип ҳамвории заминии қабати дарунии PCB мебошад ва тарафи дигари пай ба ҳаво дучор мешавад, ки боиси номувофиқ будани доимии диэлектрикӣ дар атрофи пай мегардад. Масалан, доимии диэлектрикии субстрати маъмулан истифодашавандаи мо FR4 тақрибан 4.2 аст, доимии диэлектрикии ҳаво 1 аст. Дар ҳарду паҳлӯҳои болоӣ ва поёнии хати рахҳо ҳавопаймоҳои истинод мавҷуданд, тамоми пайра дар субстрати PCB ҷойгир карда шудааст, ва доимии диэлектрики дар атрофи пай як хел аст. Ин инчунин боиси интиқоли мавҷи TEM дар хати тасма мегардад, дар ҳоле ки мавҷи квази-TEM дар хати микрострип интиқол дода мешавад. Чаро он мавҷи квази-TEM аст? Ин ба номутобиқатии фаза дар интерфейси байни ҳаво ва субстрати PCB вобаста аст. Мавҷи TEM чист? Агар ин масъаларо чукуртар кобед, онро дар зарфи дах-уним мох ба охир расонда наметавонед.

Барои кӯтоҳ кардани як ҳикояи тӯлонӣ, хоҳ он хати микрострип бошад, хоҳ рахна, нақши онҳо ҷуз интиқоли сигналҳо, хоҳ сигналҳои рақамӣ ё сигналҳои аналогӣ чизи дигаре нест. Ин сигналҳо дар шакли мавҷҳои электромагнитӣ аз як канор ба канори дигар дар пай интиқол дода мешаванд. Азбаски он мавҷ аст, бояд суръат бошад. Суръати сигнал дар пайгирии PCB чанд аст? Мувофиқи фарқияти доимии диэлектрикӣ, суръат низ гуногун аст. Суръати паҳншавии мавҷҳои электромагнитӣ дар ҳаво суръати маълуми рӯшноӣ мебошад. Суръати паҳншавӣ дар дигар васоити ахбори омма бояд бо формулаи зерин ҳисоб карда шавад:

V=C/Er0.5

Дар байни онҳо V – суръати паҳншавӣ дар муҳити атроф, C – суръати рӯшноӣ ва Er – доимии диэлектрикии муҳити атроф. Тавассути ин формула, мо метавонем суръати интиқоли сигналро дар пайгирии PCB ба осонӣ ҳисоб кунем. Масалан, мо барои ҳисоб кардани он танҳо доимии диэлектрикии маводи асосии FR4-ро ба формула мегирем, яъне суръати интиқоли сигнал дар маводи асосии FR4 нисфи суръати рӯшноӣ аст. Аммо, азбаски нисфи хатти микрорахе, ки дар рӯи сатҳ мушоҳида мешавад, дар ҳаво ва нисфи он дар субстрат ҷойгир аст, доимии диэлектрикӣ каме кам мешавад, бинобар ин суръати интиқол нисбат ба хати тасма каме тезтар мешавад. Маълумоти таҷрибавии маъмулан истифодашаванда ин аст, ки таъхири пайгирии хати микрострип тақрибан 140 ps/дюйм ва таъхири пайгирии хатти хат тақрибан 166 ps/дюйм аст.

Тавре ки ман қаблан гуфтам, танҳо як ҳадаф вуҷуд дорад, яъне интиқоли сигнал дар PCB ба таъхир афтодааст! Яъне, пас аз фиристодани як пин сигнал дар як лаҳза тавассути ноқил ба пинҳои дигар интиқол дода намешавад. Гарчанде ки суръати интиқоли сигнал хеле тез аст, то даме ки дарозии пайгирӣ кофӣ дароз бошад, он ба интиқоли сигнал таъсир мерасонад. Масалан, барои сигнали 1 ГГц, давра 1нс аст ва вақти болоравӣ ё пастшавии канори тақрибан даҳяки давра аст, пас он 100ps аст. Агар дарозии изи мо аз 1 дюйм (тақрибан 2.54 см) зиёд бошад, пас таъхири интиқол аз канори болоравӣ бештар хоҳад буд. Агар пайгирӣ аз 8 дюйм (тақрибан 20 см) зиёд бошад, пас таъхир як давраи пурра хоҳад буд!

Маълум мешавад, ки PCB ин қадар таъсири калон дорад, барои тахтаҳои мо изи зиёда аз 1 дюйм хеле маъмул аст. Оё таъхир ба кори муътадили правления таъсир мерасонад? Агар ба системаи воқеӣ нигоҳ кунем, агар он танҳо як сигнал бошад ва шумо намехоҳед, ки сигналҳои дигарро хомӯш кунед, пас таъхир ҳеҷ гуна таъсире надорад. Аммо, дар системаи баландсуръат, ин таъхир воқеан эътибор пайдо мекунад. Масалан, зарраҳои хотираи умумии мо дар шакли автобус бо хатҳои маълумот, хатҳои суроғаҳо, соатҳо ва хатҳои идоракунӣ пайваст мешаванд. Ба интерфейси видеоии мо нигаред. Новобаста аз он ки чӣ қадар каналҳо HDMI ё DVI мебошанд, он дорои каналҳои маълумот ва каналҳои соатӣ хоҳад буд. Ё баъзе протоколҳои автобус, ки ҳамаи онҳо интиқоли синхронии маълумот ва соат мебошанд. Сипас, дар системаи воқеии баландсуръат, ин сигналҳои соат ва сигналҳои маълумот аз чипи асосӣ синхронӣ фиристода мешаванд. Агар тарҳи пайгирии PCB мо бад бошад, дарозии сигнали соат ва сигнали маълумот хеле фарқ мекунад. Сабаби интихоби нодурусти додаҳо осон аст ва он гоҳ тамоми система ба таври муқаррарӣ кор намекунад.

Барои ҳалли ин мушкилот мо бояд чӣ кор кунем? Табиист, ки мо чунин мешуморем, ки агар пайраҳои кӯтоҳмуддат дароз карда шаванд, то ки дарозии пайҳои як гурӯҳ якхела бошанд, пас таъхир як хел мешавад? Ноқилро чӣ тавр дароз кардан мумкин аст? Гард кунед! Бинго! Ниҳоят ба мавзӯъ баргаштан осон нест. Ин вазифаи асосии хати серпентин дар системаи баландсуръат мебошад. Буридани, дарозии баробар. Ин хеле оддӣ аст. Хатти серпентинӣ барои шамол додани дарозии баробар истифода мешавад. Бо кашидани хати серпентинӣ, мо метавонем як гурӯҳи сигналҳоро дарозии якхела созем, то пас аз он ки чипи қабулкунанда сигналро қабул кунад, маълумот аз таъхирҳои гуногун дар пайгирии PCB ба вуҷуд наояд. Интихоби нодуруст. Хати серпентинӣ ҳамон тавре аст, ки нишонаҳо дар дигар тахтаҳои PCB мебошанд.

Онҳо барои пайваст кардани сигналҳо истифода мешаванд, аммо онҳо дарозтаранд ва онро надоранд. Ҳамин тавр, хати серпентин амиқ нест ва на он қадар мураккаб. Азбаски он ба дигар ноқилҳо монанд аст, баъзе қоидаҳои маъмулан истифодашавандаи ноқилҳо низ ба хатҳои серпентинӣ татбиқ мешаванд. Дар баробари ин, бинобар сохтори махсуси хатҳои серпентинӣ, ҳангоми кашидани симҳо бояд ба он диққат диҳед. Масалан, кӯшиш кунед, ки хатҳои серпентиниро ба ҳамдигар дуртар нигоҳ доред. Кӯтоҳтар, яъне як гардиши калонро давр занед, чунон ки мегӯянд, дар майдони хурд хеле зич ва аз ҳад хурд наравед.

Ҳамаи ин барои кам кардани дахолати сигнал кӯмак мекунад. Хатти серпентинӣ аз сабаби ба таври сунъӣ зиёд шудани дарозии хат ба сигнал таъсири бад мерасонад, бинобар ин то он даме, ки он ба талаботи вақт дар система мувофиқат карда метавонад, онро истифода набаред. Баъзе муҳандисон сигналҳои DDR ё баландсуръатро истифода мебаранд, то тамоми гурӯҳро дарозии баробар созанд. Хатхои море дар тамоми тахта парвоз мекунанд. Чунин ба назар мерасад, ки ин ноқилҳо беҳтар аст. Дар хакикат ин танбал ва бемасъулиятист. Бисёр ҷойҳое, ки ба захм ниёз надоранд, захмдор мешаванд, ки майдони тахтаро хароб мекунад ва инчунин сифати сигналро паст мекунад. Мо бояд изофаи таъхирро мувофиқи талаботи воқеии суръати сигнал ҳисоб кунем, то қоидаҳои васлкунии тахтаро муайян кунем.

Илова ба вазифаи дарозии баробар, якчанд вазифаҳои дигари хати серпентинӣ аксар вақт дар мақолаҳои Интернет зикр карда мешаванд, аз ин рӯ ман инчунин дар ин ҷо ба таври мухтасар дар бораи он сӯҳбат мекунам.

1. Яке аз калимаҳое, ки ман бисёр вақт мебинам, нақши мутобиқати импеданс аст. Ин изҳорот хеле аҷиб аст. Импеданси пайгирии PCB ба паҳнои хат, доимии диэлектрикӣ ва масофаи ҳавопаймои истинод вобаста аст. Кай он ба хати серпентин алоқаманд аст? Кай шакли пай ба импеданс таъсир мерасонад? Ман намедонам, ки сарчашмаи ин изҳорот аз куҷост.

2. њам гуфта мешавад, ки наќши филтр кардан аст. Ин функсияро нест гуфтан мумкин нест, аммо дар схемаҳои рақамӣ набояд ягон функсияи филтркунӣ вуҷуд дошта бошад ё ба мо лозим нест, ки ин функсияро дар схемаҳои рақамӣ истифода барем. Дар занҷири басомади радио, изи серпентинӣ метавонад як схемаи LC-ро ташкил диҳад. Агар он ба сигнали басомади муайян таъсири филтркунанда дошта бошад, он ҳанӯз гузашта аст.

3. Антеннаи қабулкунанда. Ин метавонад бошад. Мо ин таъсирро дар баъзе телефонҳои мобилӣ ё радио дида метавонем. Баъзе мавҷгирҳо бо нишонаҳои PCB сохта шудаанд.

4. Индуктивӣ. Ин метавонад бошад. Ҳама нишонаҳо дар PCB ибтидо индуктивии паразитӣ доранд. Сохтани баъзе индукторҳои PCB имконпазир аст.

5. Пӯшидани. Ин таъсир маро ба ҳайрат меорад. Сими серпентинии кӯтоҳ ва танг чӣ гуна ҳамчун муҳофизаткунанда кор мекунад? Вақте ки ҷараён баланд аст, сӯзонед? Тахта шикаста нашудааст, нархи ин муҳофизаткунанда хеле баланд аст, ман аслан намедонам, ки он дар кадом намуди барнома истифода мешавад.

Тавассути муқаддимаи дар боло овардашуда, мо метавонем равшан кунем, ки дар занҷирҳои аналогӣ ё радиобасомад хатҳои серпентинӣ баъзе вазифаҳои махсус доранд, ки аз рӯи хусусиятҳои хатҳои микрострип муайян карда мешаванд. Дар тарҳрезии схемаи рақамӣ, хати серпентинӣ барои дарозии баробар барои ноил шудан ба мувофиқати вақт истифода мешавад. Илова бар ин, хати серпентинӣ ба сифати сигнал таъсир мерасонад, бинобар ин, талаботҳои система бояд дар система равшан карда шаванд, зиёдатии система бояд мувофиқи талаботи воқеӣ ҳисоб карда шавад ва хати серпентин бояд бо эҳтиёт истифода шавад.