Diseño electrónico - ¿Cuál es la aplicación de serpentina en el diseño de PCB?

En la planificación PCB circuit board Picture, A menudo ves a la gente hacer preguntas sobre la línea de la serpiente.. Normalmente, La mayoría de los lugares donde se pueden ver las líneas serpentinas son tableros de alta velocidad y alta densidad., Como una placa de circuito serpenteante, más alta, Es un maestro que sabe dibujar serpientes.. También hay muchos artículos en línea sobre serpentinas, Siempre pensé que el contenido de algunos posts Engañaría a los novatos., Desconcertante, Crear obstáculos artificiales. Echemos un vistazo a la aplicación práctica de la línea de serpentina lateral.

Análisis de la aplicación de la línea serpentina en el diseño de PCB

To understand the serpentine line, Hablemos primero del cableado de PCB. Este concepto no parece necesario introducir. El inconveniente que los ingenieros de hardware hacen todos los días es el cableado. El ingeniero de hardware dibuja cada pista en el PCB uno por uno. ¿Qué podemos decir?? De hecho,, Este simple rastreo también contiene muchos puntos de conocimiento que normalmente ignoramos. Por ejemplo:, Los conceptos de MICROSTRIP y STRIPLINE. En resumen, La línea MICROSTRIP es la traza que se ejecuta en la superficie de la placa de PCB, La línea de banda es la pista que se ejecuta en la capa interna de PCB. Cuál es la diferencia entre las dos líneas? El plano de referencia de la línea MICROSTRIP es el plano de puesta a tierra de la capa interna de PCB, El otro lado de la traza está expuesto al aire, Por lo tanto, la constante dieléctrica alrededor de la traza es diferente. Por ejemplo:, La constante dieléctrica de nuestro sustrato fr4 común es de aproximadamente 4.2., La constante dieléctrica del aire es 1. Los lados superior e inferior de la línea de banda tienen planos de referencia. Todo el rastreo está incrustado en Sustrato de PCB, La constante dieléctrica alrededor de la traza es la misma. Esto también constituye la transmisión de la onda tem en la línea de banda, Y la propagación de ondas cuasi tem en la línea MICROSTRIP. Por qué la onda cuasi tem? Está hecho de aire y Sustrato de PCB. Qué es la onda tem? ... Si profundizamos en el problema, No podemos terminarlo en diez meses y Medio.. Una larga historia corta, Ya sea MICROSTRIP o STRIPLINE, Su función no es más que transmitir señales, Ya sea una señal digital o analógica. Estas señales se transmiten como ondas electromagnéticas de un extremo de la trayectoria al otro.. Porque es una ola, Debe haber velocidad.. Cuál es la velocidad de la señal en la línea de trazas de PCB? Depende de la diferencia de la constante dieléctrica, La velocidad también es diferente. La velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas en el aire es bien conocida como la velocidad de la luz.. La velocidad de propagación en otros medios debe calcularse mediante la siguiente fórmula:

V = C / Er 0,5

Mientras tanto, V es la velocidad de propagación en el Medio, C es la velocidad de la luz y ER es la constante dieléctrica del Medio. A través de esta fórmula, podemos calcular fácilmente la velocidad de transmisión de la señal en el rastro de PCB. Por ejemplo, simplemente incorporamos la constante dieléctrica del sustrato fr4 en la fórmula, lo que significa que la velocidad de transmisión de la señal en el sustrato fr4 es la mitad de la velocidad de la luz. Sin embargo, para las líneas MICROSTRIP en la capa superficial, debido a que la mitad está en el aire y la otra mitad en el sustrato, la constante dieléctrica se reducirá ligeramente, por lo que la velocidad de transmisión será ligeramente más rápida que la línea de banda. Los datos empíricos comúnmente utilizados son que el retardo de traza de la línea MICROSTRIP es de aproximadamente 140 PS / in, y el retardo de traza de la línea de banda es de aproximadamente 166 PS / in.

¡Como se ha descrito anteriormente, sólo hay un propósito, el retraso en la transmisión de la señal en el PCB! En otras palabras, la señal no se transmite instantáneamente de un pin a otro a través de una pista. Aunque la velocidad de transmisión de la señal es muy rápida, mientras la longitud de la trayectoria sea lo suficientemente larga, todavía afectará a la transmisión de la señal. Por ejemplo, para una señal de 1 GHz, el período es de 1 ns, y el tiempo en el borde ascendente o descendente es aproximadamente una décima parte del período, entonces es de 100 ps. Si la longitud de la trayectoria es superior a 1 pulgada (aproximadamente 2,54 cm), el retraso de transmisión superará el borde ascendente. ¡Si la trayectoria es superior a 8 pulgadas (aproximadamente 20 cm), el retraso puede ser un período completo! Resulta que los PCB tienen un impacto tan grande que es muy común que nuestros PCB tengan trazas de más de una pulgada. ¿Por consiguiente, afectará la demora al funcionamiento normal de la Junta? Mirando el sistema de ejercicios, si sólo hay una señal y las otras señales no quieren apagarse, entonces el retraso no parece tener ningún efecto. Sin embargo, en los sistemas de alta velocidad, este retraso tendrá un impacto real.

Por ejemplo:, Las partículas de memoria que compartimos se conectan como autobuses, Con línea de datos, Línea de dirección, Reloj, Línea de control. Echemos otro vistazo a nuestra interfaz de vídeo. No importa cuántos canales sean HDMI o DVI, Incluirán canales de datos y canales de reloj. Tal vez algún tipo de Protocolo de bus, Todas estas son transmisiones sincrónicas de datos y relojes. Y luego, En el sistema de alta velocidad real, Estas señales de reloj y datos se transmiten sincrónicamente desde el chip principal. Si nuestro diseño de PCB es pobre, La longitud de la señal del reloj y la señal de datos es muy diferente. El muestreo erróneo de los datos es fácil de construir, Entonces todo el sistema no funcionará.. ¿Qué debemos hacer para resolver este problema?? Naturalmente, consideraremos extender trayectorias de longitud corta para que las trayectorias del mismo grupo tengan longitudes similares., Entonces el retraso será el mismo? Cómo alargar las marcas? !Respuesta correcta! Finalmente, No es fácil volver al tema. Este es el efecto principal de la línea serpentina en el sistema de alta velocidad. Curvado, Isometría. Muy simple. Una línea serpentina usada para enrollar una longitud igual.. Después de dibujar la línea serpentina, Podemos lograr la misma longitud del mismo grupo de señales, Después de que el chip reciba la señal, No se producirán diferentes retrasos por las siguientes razones: PCB circuit board Trace. Error en la recopilación de datos de componentes. La línea serpentina es la misma que la traza en otros PCB. Se utilizan para conectar señales. Sólo caminarán más tiempo, pero no. Por lo tanto, la línea serpentina no es profunda ni complicada.

Debido a que es el mismo que otros rastros, algunas reglas comunes de enrutamiento también se aplican a las serpentinas. Al mismo tiempo, debido a la estructura especial de la línea serpentina, se debe prestar atención al cableado. Por ejemplo, trate de hacer que las serpientes sean más paralelas entre sí. En pocas palabras, es un viejo dicho: en una gran curva, no camines demasiado cerca y demasiado pequeño en una pequeña área. Todo esto ayuda a reducir la interferencia de la señal. Debido a que la línea serpentina aumenta artificialmente la longitud de la línea, inevitablemente tendrá un efecto adverso en la señal, por lo que no debe utilizarse si puede cumplir los requisitos de tiempo en el sistema. Algunos ingenieros usan DDR o señales de alta velocidad para hacer que todo el Grupo sea igual de largo, y las serpientes vuelan alrededor de la placa de circuito. Parece una mejor ruta. De hecho, es una pérdida de tiempo e irresponsabilidad. Muchos lugares que no necesitan ser enrollados son enrollados, lo que no sólo desperdicia el área de la placa de Circuito, sino que también reduce la calidad de la señal. Debemos calcular la redundancia de retardo de acuerdo a la velocidad real de la señal, y luego determinar las reglas de enrutamiento del tablero.

Además de los efectos de Isometría, he visto algunos otros efectos de la serpentina que a menudo se mencionan en los artículos de Internet. Aquí hay una breve introducción.

1. Un argumento común es el efecto de emparejamiento de impedancia. Este argumento es extraño. La Impedancia de la traza de PCB está relacionada con el ancho de línea, la constante dieléctrica y la distancia del plano de referencia. ¿Cuándo está relacionado con la línea serpentina? ¿Cuándo afecta la forma del rastro a la impedancia? No sé de dónde viene esta frase.

2. También existe el efecto de filtrado. No se puede decir que no haya tal efecto, pero no debe haber ningún efecto de filtrado en el circuito digital. Tal vez no necesitamos usar esta función en circuitos digitales. En el circuito de radiofrecuencia, la trayectoria de la serpiente puede formar un Circuito LC. Si tiene un efecto de filtrado en una señal de frecuencia, sigue siendo el pasado.

3. Inductancia, esto podría ser. Todos los rastros del PCB original tienen Inductancia parasitaria. Puede hacer algunos inductores de PCB.

4. Acepta la antena, esto está bien. Podemos ver esto en algunos teléfonos móviles o radios. Algunas antenas están hechas de trazas de PCB.

5. Fusible, este efecto me confunde. ¿Cómo funciona un cable corto y estrecho en forma de serpiente con un fusible? ¿Si la corriente es alta, explotará? La Junta no es inútil. El precio de este fusible es demasiado alto. Realmente no entiendo para qué se utilizará.

Tras la introducción anterior, Podemos entender claramente que la línea serpentina tiene algunos efectos especiales en la simulación o cerca de ella. Placa de circuito RF, Esto está determinado por las características de la línea MICROSTRIP. En la planificación de circuitos digitales, El efecto de emparejamiento de tiempo de la línea serpentina para completar la longitud igual. Además, La línea serpentina afectará la calidad de la señal, Por consiguiente, los requisitos del sistema deben aclararse en el sistema., La redundancia del sistema debe calcularse de acuerdo con los requisitos reales., La línea serpentina debe utilizarse con precaución.