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Conception électronique
Quelles sont les applications des serpentins dans la conception des circuits imprimés?
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Quelles sont les applications des serpentins dans la conception des circuits imprimés?

Quelles sont les applications des serpentins dans la conception des circuits imprimés?

2021-08-23
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Author:Kyra

In the planning of PCB board Images, you will often see people asking questions about the serpentine line. En général, the places where we can see the serpentine lines are mostly high-speed high-density boards, Une carte de circuit plus haute comme une serpentine, C'est un maître qui sait dessiner des serpents.. Il y a aussi beaucoup d'articles sur les serpentins en ligne, and I always feel that the content of some posts will mislead novices, C'est déroutant., and create some artificial obstacles. Regardons l'application pratique des serpentins latéraux.

Analyse de l'application de la ligne serpentine dans la conception des circuits imprimés

To understand the serpentine line, Parlons d'abord du câblage des PCB.. This concept does not seem to need to be introduced. L'inconvénient quotidien des ingénieurs en matériel est le câblage. Chaque piste sur un PCB est tracée individuellement par un ingénieur en matériel. Que pouvons - nous dire?? In fact, Cette piste simple contient également de nombreux points de connaissance que nous ignorons généralement. Par exemple:, the concept of microstrip line and stripline. En bref, the microstrip line is the trace that runs on the surface of the PCB board, La ligne de ruban est la trajectoire de la couche interne du PCB. What is the difference between these two lines? Le plan de référence de la ligne Microstrip est le plan de la couche interne de PCB, L'autre côté de la trace est exposé à l'air, so that the dielectric constant around the trace is not the same. Par exemple:, the dielectric constant of our commonly used FR4 substrate is about 4.(2), and the dielectric constant of air is 1. Il y a des plans de référence en haut et en bas de la ligne de ruban. The entire trace is embedded near the PCB substrate, La constante diélectrique autour de la trajectoire est la même. This also constitutes the transmission of TEM waves on the strip line, Et la transmission d'ondes quasi - tem sur la ligne Microstrip. Pourquoi une onde quasi TEM? It is caused by the phase mismatch at the interface between the air and the PCB substrate. Qu'est - ce qu'une onde TEM? ... If we dig deeper on this issue, On ne peut pas le faire en dix mois et demi.. To make a long story short, Qu'il s'agisse d'une ligne Microstrip ou d'une ligne de ruban, their effect is nothing more than carrying signals, Qu'il s'agisse d'un signal numérique ou d'un signal analogique. Ces signaux sont transmis d'une extrémité de la trajectoire à l'autre sous forme d'ondes électromagnétiques.. Since it is a wave, Il faut être rapide.. What is the speed of the signal on the PCB trace? Dépend de la différence de permittivité, the speed is also different. La vitesse de propagation des ondes électromagnétiques dans l'air est connue sous le nom de vitesse de la lumière.. The propagation velocity in other media must be calculated by the following formula:

PCB board

V=C/Er0.5

En même temps, V est la vitesse de propagation dans le milieu, c est la vitesse de la lumière et ER est la constante diélectrique du milieu. Grâce à cette formule, nous pouvons facilement calculer la vitesse de transmission du signal sur la piste PCB. Par exemple, nous introduisons simplement la constante diélectrique du substrat fr4 dans la formule, ce qui signifie que le signal se déplace à la moitié de la vitesse de la lumière dans le substrat fr4. Cependant, pour les lignes Microstrip sur la couche superficielle, comme la moitié est dans l'air et la moitié dans le substrat, la constante diélectrique sera légèrement réduite, de sorte que la vitesse de transmission sera légèrement plus rapide que la ligne de bande. Les données empiriques couramment utilisées sont un retard de suivi d'environ 140 PS / pouce pour la ligne Microstrip et d'environ 166 PS / pouce pour la ligne ruban.

Comme indiqué ci - dessus, il n'y a qu'un seul but, à savoir retarder la transmission du signal sur le PCB! En d'autres termes, le signal n'est pas transmis instantanément d'une broche à l'autre à travers une piste. Bien que la vitesse de transmission du signal soit rapide, la transmission du signal peut encore être affectée tant que la longueur de la trace est suffisamment longue. Par exemple, pour un signal de 1 GHz, la période est de 1 ns et le temps de montée ou de descente est d'environ un dixième de la période, soit 100 ps. Si la longueur de nos traces dépasse 1 pouce (environ 2,54 cm), le délai de transmission dépassera le bord ascendant. Si la piste dépasse 8 pouces (environ 20 cm), le délai peut être un cycle complet! Il s'est avéré que les PCB ont un grand impact et il est courant que nos circuits imprimés aient plus d'un pouce de marque. Les retards ont - ils donc une incidence sur le fonctionnement normal du Conseil? Si vous regardez le système d'exercice, si un seul signal et que les autres ne veulent pas s'éteindre, le retard ne semble pas avoir d'effet. Toutefois, dans les systèmes à grande vitesse, ce retard aura un impact réel.

Par exemple:, our common memory particles are connected in the form of a bus, Avec des lignes de données, address lines, Horlogerie, and control lines. Revenons à notre interface vidéo. No matter how many channels are HDMI or DVI, Ils comprendront un canal de données et un canal d'horloge. Peut - être un Protocole de bus., all of which are synchronous transmission of data and clock. Et puis..., in the practical high-speed system, Ces signaux d'horloge et de données sont envoyés simultanément à partir de la puce principale. Si notre disposition des PCB est mauvaise, La longueur du signal d'horloge et du signal de données est très différente. It is easy to constitute wrong sampling of data, Et tout le système ne fonctionnera pas.. What should we do to solve this problem? Bien sûr, nous envisageons d'allonger les traces de courtes longueurs afin que les longueurs des traces dans le même groupe soient similaires., Alors le délai sera le même? Alors comment prolonger la trace? !Bingo! Enfin., it's not easy to return to the topic. C'est l'effet principal de la Serpentine dans le système à grande vitesse. Winding, Longueur égale. It is so simple. Les lignes sinueuses sont utilisées pour enrouler des longueurs égales. After drawing the serpentine line, Nous pouvons obtenir le même ensemble de signaux de la même longueur, so that after the signal is received by the chip, Il n'y aura pas de retard différent parce que PCB board traces. Erreur de collecte des données de composition. The serpentine line is the same as the traces on other PCB boards. Ils sont utilisés pour connecter les signaux. They only go longer and don't have it. Donc le serpent n'est pas profond, ni trop compliqué..

Since it is the same as other traces, Certaines règles de câblage couramment utilisées s'appliquent également aux lignes serpentines.. At the same time, Parce que la structure particulière des serpents, you should pay attention to it when wiring. Par exemple:, try to keep the serpentine lines parallel to each other farther. Plus court, it is the old saying goes around a big bend, Ne marchez pas trop intensément ou trop petit dans une petite zone. This all helps to reduce signal interference. En raison de l'augmentation artificielle de la longueur de la ligne, la ligne serpentine doit avoir un effet négatif sur le signal., Donc, tant qu'il répond aux exigences de synchronisation du système,, Ne pas utiliser si nécessaire. Some engineers use DDR or high-speed signals to make the entire group equal length, Les lignes serpentines volent sur l'échiquier. It seems that this is a better wiring. En fait,, this is a manifestation of taking idle time and irresponsible. Beaucoup d'endroits qui n'ont pas besoin d'être blessés ont été blessés., not only wasting the area of the board, Mais cela réduit également la qualité du signal. We should calculate the delayed redundancy based on the actual signal speed requirements, Ensuite, déterminer les règles de câblage des circuits imprimés.

En plus d'attendre une réponse à long terme, j'a i vu plusieurs autres effets de serpentine souvent mentionnés dans les articles sur Internet. Voici aussi une brève introduction.

1. Un argument courant est l'effet de l'appariement des impédances. C'est étrange. L'impédance des traces de PCB dépend de la largeur de la ligne, de la constante diélectrique et de la distance du plan de référence. Quand est - ce lié à la Serpentine? Quand la forme de la piste affecte - t - elle l'impédance? Je ne sais pas d'où vient cette phrase.

2. Il y a aussi un effet de filtrage. On ne peut pas dire que cet effet n'existe pas, mais il ne devrait pas y avoir d'effet de filtrage dans les circuits numériques. Peut - être n'avons - nous pas besoin d'utiliser cette fonction dans les circuits numériques. Dans les circuits RF, les trajectoires serpentines peuvent former des circuits LC. S'il filtre le signal d'une certaine fréquence, c'est encore du passé.

3. Inductance, qui peut être. Toutes les traces du PCB d'origine ont une inductance parasitaire. Certains inducteurs PCB peuvent être fabriqués.

4. Accepter l'antenne peut être une erreur. Nous pouvons voir cet effet sur certains téléphones cellulaires ou radios. Certaines antennes sont faites de circuits imprimés.

5. Fusible, this effect makes me puzzled. Comment un fil de serpent court et étroit fonctionne comme un fusible? If the current is large, Ça va exploser.? The board is not useless. Le prix de ce fusible est trop élevé.. I really don’t understand what kind of application it will be used in. .

Après l'introduction ci - dessus, Il est clair que les serpentins ont des effets spéciaux à proximité des simulations ou des simulations. Carte de circuit RF, which is determined by the characteristics of the microstrip line. Dans la planification des circuits numériques, the serpentine line is used to complete the timing matching effect of equal length. En outre, the serpentine line will have an impact on the signal quality, Par conséquent, les exigences du système devraient être clairement définies dans le système., the system redundancy should be calculated according to practical requirements, Soyez prudent lors de l'utilisation de serpentins.