Elektronik tasarım - pcb devre tablosu tasarımında yılan çizgilerinin uygulamaları nedir?

PCB devre tablosu çizimlerini planlamasında insanların yılan çizgisini sorguladığını göreceksiniz. Genelde yılan çizgilerini görebileceğimiz yerler genellikle yüksek hızlı yoğunlukta tahtalar, yılan çizgileri ile tahtalar daha yüksek sonlardır ve yılan çizgilerini nasıl çizmeyi bilen bir ustadır. İnternet üzerinde yılan şeklinde bulunan hatlar hakkında da bir sürü makale var ve ben her zaman bazı postaların içeriğinin yenilerini yoldan çıkaracağını düşünüyorum, insanlara karıştıracağını ve sanatçı engelleri oluşturacaktır. Yani yılan çizgisinin pratik uygulamasına bakalım.

PCB devre tablosu tasarımında yılan çizgilerinin uygulamalarını analiz edin

Yıldız çizgisini anlamak için önce PCB yolculuğu hakkında konuşalım. Bu konsept tanıtılması gerekmiyor gibi görünüyor. Yazılım mühendislerinin her gün yaptığı rahatsızlıklar çalışmaları. PCB'deki her izleri, donanım mühendisi tarafından birine çekilir. Ne diyebiliriz? Aslında, bu basit izler genellikle gözden geçtiğimiz birçok bilgi noktaları da dahil olur. Örneğin, mikrostrip çizgisinin ve strip çizgisinin konsepti. Kısa olarak, mikrostrip çizgi PCB tahtasının yüzeyinde çalışan izler ve strip çizgi PCB'nin iç katında çalışan izler. Bu iki çizgi arasındaki fark nedir? Mikrostrip çizginin referans uçağı PCB'nin iç katının yeryüzündeki uçağıdır ve izlerin diğer tarafı havaya gösterilir, bu yüzden izlerin etrafında dielektrik constant aynı değildir. Örneğin, genelde kullanılan FR4 substratımızın dielektrik constant yaklaşık 4.2 ve havanın dielektrik constant 1. Strip çizginin üst ve aşağı tarafından da referans uçakları var. Bütün izler PCB substratının yakınlarında kaplı ve izlerin etrafında dielektrik konstantı aynı. Bu da TEM dalgalarının yayılmasını ve mikrostrip çizgisindeki kvasi-TEM dalgalarının yayılmasını oluşturur. Neden küsi-TEM dalgası? Bu, hava ve PCB substratı arasındaki arayüzde fazla uyuşturucu yüzünden neden oluyor. TEM dalgası nedir? Bu konuda daha derin kazarsak, on ve yarım ay içinde bitiremeyiz. Uzun bir hikaye kısa etmek için, mikrostrip çizgi ya da strip çizgi olsa da, onların etkisi signaller taşımaktan, dijital sinyaller ya da analog sinyaller taşımaktan başka bir şey değil. Bu sinyaller bir taraftan diğerine elektromagnetik dalgalar şeklinde yayılır. Dalga olduğu için hızlı olmalı. PCB izlerindeki sinyalin hızı nedir? Diyelektrik konstantlerin farkına bağlı, hızı da farklı. Havadaki elektromagnetik dalgaların yayılma hızı çok bilinen ışık hızı. Diğer medya'daki propagasyon hızı, aşağıdaki formülle hesaplamalı:

V=C/Er0.5

Bu arada, V ortamdaki propagasyon hızı, C ışığın hızı ve Er ortamın dielektrik konstantüdür. Bu formül aracılığıyla, PCB izlerindeki sinyal transmisi hızını kolayca hesaplayabiliriz. Örneğin, sadece FR4 substratının dielektrik konstantünü formül hesaplamasına alıyoruz, yani FR4 substratındaki sinyal transmisi hızının ışık hızının yarısı olduğunu anlamına gelir. Ancak yüzeysel katmanın mikrostrip çizgisine göre, çünkü yarısı havada ve yarısı substratda, dielektrik konstantı biraz azaldırılacak, bu yüzden transmis hızı strip çizgisinden biraz daha hızlı olacak. Genelde kullanılan empirik veriler mikrostrup çizginin izlerinin gecikmesi yaklaşık 140ps/inç ve strip çizginin izlerinin gecikmesi yaklaşık 166ps/inç.

Yukarıdan bahsetdiği gibi, PCB'deki sinyal iletişimi gecikti sadece bir amaç var. Diğer sözleriyle, sinyal bir pinten başka bir pine yollanmayacak. Sinyal iletişim hızı çok hızlı olsa da, izler uzunluğu yeterince uzun sürece, bu hâlâ sinyal iletişimi etkileyecek. Örneğin, 1GHz sinyali için, dönemin 1ns ve yükselmesi ya da düşen kısmının zamanı periyonun 10'ünün yaklaşık, sonra 100ps. Eğer izlerimizin uzunluğu 1 inç (yaklaşık 2.54 cm üzerinde) geçerse, transmission gecikmesi yükselen bir kenardan daha fazla olacak. Eğer izler 8 inç (yaklaşık 20 cm üzerinde), gecikme tam bir döngü olabilir! Görünüşe göre PCB'nin bu kadar büyük bir etkisi var, tahtalarımızın 1 inç fazla izleri olması çok yaygın. Yani gecikme kurulun normal çalışmasına etkileyecek mi? Eğer sadece bir sinyal varsa ve diğer sinyaller kapanmak istemiyorsa, gecikme etkisi yok gibi görünüyor. Ancak hızlı sistemde bu gecikme gerçek bir etkisi olacak.

Örneğin, ortak hafıza parçacıklarımız otobüs şeklinde bağlı, veri hatları, adres hatları, saatler ve kontrol hatları ile. Bir daha video arayüzümüze bakalım. Kaç kanal HDMI veya DVI olmasına rağmen, veri kanalları ve saat kanalları dahil ederler. Belki de otobüs protokolü, bunların hepsi veri ve saat iletişimi eşzamanlı. Sonra, pratik hızlı sistemde, bu saat sinyalleri ve veri sinyalleri ana çipten sinkronize gönderildi. PCB düzenimiz fakir ise saat sinyalinin uzunluğu ve veri sinyali çok farklıdır. Verilerin yanlış örneklerini oluşturmak kolay, sonra bütün sistem doğru çalışmayacak. Bu sorunu çözmek için ne yapacağız? Doğal olarak aynı grupdaki izlerin uzunluğunu uzunlaştırmayı düşünüyoruz. Sonra gecikme aynı olacak. O zaman izleri nasıl uzun sürecek? Bingo! Sonunda konuya dönmek kolay değil. Bu, yüksek hızlı sistemdeki yılan çizginin ilk etkisi. Rüzgar, eşit uzunluğu. Çok basit. Yılan çizgi eşit uzunluğunu rüzgar etmek için kullanılır. Yıldız çizgisini çizdikten sonra, aynı grup sinyallerin uzunluğunu elde edebiliriz, böylece sinyali çip tarafından alındıktan sonra, PCB devre tahtası izleri yüzünden farklı gecikme olmayacak. Kompozisyon verileri yanlış şekilde toplanmıştır. Yıldız çizgi diğer PCB tahtalarındaki izlerle aynı. Sinyalleri bağlamak için kullanılır. Yılan çizgisi derin ve karmaşık değil.

Diğer izler ile aynı olduğundan beri, genelde kullanılan bir sürücü kurallar da yılan çizgilerine uygulanır. Aynı zamanda, yılan çizgilerinin özel yapısı yüzünden, uçarken ona dikkat etmelisin. Örneğin, yılan çizgilerini birbiriyle daha uzak tutmaya çalışın. Kısa süre, eski söz büyük bir bölgede dolaşır, çok yoğun ve küçük bir bölgede çok küçük olmayın. Hepsi sinyal araştırmalarını azaltmaya yardım ediyor. Yıldız çizgisinin sistemdeki zamanlama ihtiyaçlarına uygun olduğu sürece, ihtiyacı olmazsa kullanmayın. Bazı mühendisler bütün grup uzunluğunu eşit etmek için DDR veya yüksek hızlı sinyalleri kullanır ve yılan şeklindeki çizgiler her tarafından uçar. Görünüşe göre bu daha iyisi. Çalışmada, bu boş zamanı ve sorumsuz olmak için gösterildir. Yaramaya ihtiyacı olmayan birçok yer yara, sadece tahta bölgesini boşaltmak değil de sinyal kalitesini azaltmak. Gerçek sinyal hızlı ihtiyaçlarına dayanarak geciktiğimiz kalıcı hesaplamalıyız ve sonra kurulu yönetme kurallarını belirlemeliyiz.

Eğer uzunluğun etkisine rağmen, internet makalelerinde sık sık anlatılan yılan çizgisinin başka etkisini gördüm. Bu da kısa bir tanıtım.

1. Genelde görülen bir tartışma, impedance eşleşmesinin etkisi. Bu tartışma çok tuhaf. PCB izlerin impedansı çizgi genişliği, dielektrik konstantiyle ve referens uçağının uzağına bağlı. Yılan çizgisine ne zaman bağlı? İzlerin biçimi ne zaman impedansı etkiler? Bu ifadenin kaynağının nereden geldiğini bilmiyorum.

2. Ayrıca filtreleme etkisi var. Bu etkisi yoktur, ama dijital devrelerde filtreleme etkisi olmamalı. Belki de bu fonksiyonu dijital devrelerde kullanmamız gerekmiyor. Radyo frekansı devrelerinde, yılan izleri bir LC devre oluşturabilir. Eğer belirli bir frekans sinyaline filtreleme etkisi varsa, hâlâ geçmiştir.

3. Induksyon, bu olabilir. Orijinal PCB'deki tüm izler parazitik etkisi var. Bazı PCB induktörleri yapmak mümkün.

4. Anteni kabul et, bu olabilir. Bu etkisi bazı cep telefonları ya da radyoları üzerinde görebiliriz. Bazı antenler PCB izleriyle yapılır.

5. Fuck, bu etkisi beni kaçırıyor. Kısa ve kısa yılan kablosu füslerinin etkisi nasıl olur? Eğer akışın büyük olsa, hava mı uçuracak? Tahta işe yaramaz değil. Bu fusunun fiyatı çok büyük. Ne tür uygulama kullanılacağını gerçekten anlamıyorum.

Yukarıdaki tanıtımdan sonra, yılan çizgisinin analog veya RF devre tahtasının yakınlarında özel etkileri olduğunu açıkça anlayabiliriz. Bu mikrostrip çizgisinin özelliklerinden belirlenmiş. Dijital devre planında, yılan çizgisi eşit uzunluğunun zamanlama etkisini tamamlamak için kullanılır. Ayrıca yıldız çizgisinin sinyal kalitesine etkisi olacak, bu yüzden sistem ihtiyaçları sistemde açık olmalı, sistem redundancisi pratik ihtiyaçlarına göre hesaplamalı ve yıldız çizgisinin dikkatli kullanılması gerekiyor.