要了解蛇形線，讓我們來談談 PCB 先路由。 這個概念似乎不需要介紹。 硬件工程師不是每天都在做佈線工作嗎？ PCB上的每一條走線都是由硬件工程師一一繪製出來的。 能說什麼？ 其實這個簡單的路由也包含了很多我們平時忽略的知識點。 比如微帶線和帶狀線的概念。 簡單的說，微帶線就是走在PCB板表面的走線，帶狀線就是走在PCB內層的走線。 這兩條線有什麼區別？

微帶線的參考平面是PCB內層的地平面，走線的另一面暴露在空氣中，導致走線周圍的介電常數不一致。 比如我們常用的FR4基板的介電常數是4.2左右，空氣的介電常數是1。帶狀線上下兩邊都有參考平面，整個走線嵌入PCB基板，並且走線周圍的介電常數是相同的。 這也導致 TEM 波在帶線上傳輸，而準 TEM 波在微帶線上傳輸。 為什麼是準TEM波？ 這是由於空氣和 PCB 基板之間的界面處的相位不匹配。 什麼是TEM波？ 如果你深入研究這個問題，你將無法在十個半月內完成它。

長話短說，無論是微帶線還是帶狀線，它們的作用無非就是承載信號，無論是數字信號還是模擬信號。 這些信號以電磁波的形式從跡線的一端傳輸到另一端。 既然是波，就一定有速度。 PCB走線上的信號速度是多少？ 根據介電常數的不同，速度也不同。 電磁波在空氣中的傳播速度就是眾所周知的光速。 在其他介質中的傳播速度必須按以下公式計算：

V=C/Er0.5

其中，V為介質中的傳播速度，C為光速，Er為介質的介電常數。 通過這個公式，我們可以很容易的計算出信號在PCB走線上的傳輸速度。 比如我們簡單地把FR4基材的介電常數代入公式來計算，即信號在FR4基材中的傳輸速度是光速的一半。 但是，由於表面走線的微帶線一半在空氣中，一半在基板中，介電常數會略有降低，因此傳輸速度會比帶狀線略快。 常用的經驗數據是微帶線的走線延遲約為140ps/inch，帶狀線的走線延遲約為166ps/inch。

前面說了，目的只有一個，就是延遲PCB上的信號傳輸！ 也就是說，信號不會在一個引腳發出後瞬間通過佈線傳輸到另一個引腳。 雖然信號傳輸速度很快，但只要走線長度足夠長，還是會影響信號傳輸的。 例如，對於1GHz的信號，週期為1ns，上升沿或下降沿的時間約為周期的十分之一，則為100ps。 如果我們的走線長度超過 1 英寸（約 2.54 厘米），那麼傳輸延遲將超過一個上升沿。 如果走線超過 8 英寸（約 20 厘米），那麼延遲將是一個完整的周期！

原來PCB有這麼大的影響，我們的板子有超過1英寸的走線是很常見的。 延遲會不會影響板子的正常運行？ 看實際系統，如果只是一個信號，不想關掉其他信號，那麼延遲好像沒什麼影響。 但是，在高速系統中，這種延遲實際上會生效。 比如我們常見的內存顆粒，都是以總線的形式連接起來的，有數據線、地址線、時鐘、控制線。 看看我們的視頻界面。 無論HDMI或DVI有多少通道，都會包含數據通道和時鐘通道。 或者一些總線協議，都是數據和時鐘的同步傳輸。 那麼，在實際的高速系統中，這些時鐘信號和數據信號是從主芯片同步發送的。 如果我們的PCB走線設計不好，那麼時鐘信號和數據信號的長度就相差很大。 很容易造成數據採樣錯誤，進而導致整個系統無法正常工作。

我們應該怎麼做才能解決這個問題？ 自然，我們會想，如果將短走線加長，使同一組的走線長度相同，那麼延遲會相同嗎？ 如何加長接線？ 四處走走！ 答對了！ 終於回到主題並不容易。 這是高速系統中蛇形線的主要作用。 纏繞，等長。 就這麼簡單。 蛇形線用於纏繞等長。 通過繪製蛇形線，我們可以使同一組信號具有相同的長度，這樣接收芯片接收到信號後，就不會因為PCB走線的不同延遲造成數據。 選錯了蛇形線與其他PCB板上的走線相同。

它們用於連接信號，但它們更長並且沒有它。 所以蛇形線並不深，也不太複雜。 由於與其他佈線相同，因此一些常用的佈線規則也適用於蛇形線。 同時，由於蛇形線的特殊結構，接線時要注意。 例如，盡量使蛇形線彼此平行更遠。 短一點，就是俗話說繞一個大彎，不要在小範圍內走得太密太小。

這一切都有助於減少信號干擾。 蛇形線會因為人為增加線長而對信號產生不良影響，所以只要能滿足系統中的時序要求，就不要使用它。 一些工程師使用 DDR 或高速信號使整個組等長。 蜿蜒的線條遍布整個電路板。 似乎這是更好的接線。 事實上，這是一種懶惰和不負責任的做法。 很多不需要繞線的地方繞線，浪費了板子的面積，也降低了信號質量。 應根據實際信號速度要求計算延遲冗餘，從而確定闆卡的佈線規則。

除了等長的功能，蛇形線的其他幾個功能在網上的文章中也經常提到，所以這裡也簡單說一下。

1、經常看到的詞之一就是阻抗匹配的作用。 這個說法很奇怪。 PCB走線的阻抗與線寬、介電常數和參考平面的距離有關。 什麼時候和蛇紋石線有關？ 走線的形狀何時會影響阻抗？ 我不知道這句話的出處。

2.也有說是過濾的作用。 不能說沒有這個功能，但是數字電路中應該沒有濾波功能或者我們不需要在數字電路中使用這個功能。 在射頻電路中，蛇形走線可以構成LC電路。 如果對某個頻率信號有濾波作用，那還是過去了。

3. 接收天線。 這可以。 我們可以在一些手機或收音機上看到這種效果。 一些天線是用 PCB 走線製成的。

4. 電感。 這可以。 PCB 上的所有走線原本都有寄生電感。 製作一些PCB電感是可以實現的。

5. 保險絲。 這個效果讓我很疑惑。 又短又窄的蛇形線如何起到保險絲的作用？ 電流大時燒壞？ 板子沒報廢，這個保險絲價格太高了，真不知道會用在什麼樣的應用上。

通過以上介紹，我們可以明確，在模擬或射頻電路中，蛇形線具有一些特殊的功能，這是由微帶線的特性決定的。 在數字電路設計中，採用蛇形線等長來實現時序匹配。 另外，蛇形線會影響信號質量，所以在系統中應明確係統要求，根據實際需求計算系統冗餘，慎用蛇形線。