電路設計 - 蛇形線在pcb電路板設計中有哪些應用？

在規劃中 PCB電路板 圖畫, 你會經常看到人們問關於蛇形線的問題. 通常, 我們可以看到蛇形線條的地方大多是高速高密度板, 像蛇形線條的板更高端, 他是一比特懂得畫蛇形線的大師. 網上也有很多關於蛇形線條的文章, 我總是覺得有些帖子的內容會誤導新手, 給人們造成混亂, 製造一些人為障礙. 讓我們看看側蛇形線的實際應用.

分析蛇形線在PCB電路板設計中的應用

To understand the serpentine line, 讓我們先談談PCB佈線. 似乎不需要引入這一概念. 硬體工程師每天所做的不便是佈線工作. PCB上的每條軌跡都由硬體工程師逐一繪製. 我們能說什麼? 事實上, 這個簡單的軌跡還包含許多我們通常忽略的知識點. 例如, 微帶線和帶狀線的概念. 簡言之, 微帶線是在PCB板表面運行的軌跡, 帶狀線是在PCB內層上運行的軌跡. 這兩條線有什麼區別? 微帶線的基準面是PCB內層的地平面, 痕迹的另一面暴露在空氣中, 所以軌跡周圍的介電常數是不同的. 例如, 我們常用的FR4基板的介電常數約為4.2., 空氣的介電常數為1. 帶狀線的上側和下側都有參照平面. 整個跟踪嵌入在 PCB基板, 軌跡周圍的介電常數是一樣的. 這也構成了TEM波在帶狀線上的傳輸, 以及准TEM波在微帶線上的傳輸. 為什麼是准瞬變電磁波? 這是由於空氣和 PCB基板. 什麼是TEM波? 如果我們深入研究這個問題, 我們不能在十個半月內完成. 長話短說, 無論是微帶線還是帶狀線, 它們的作用無非是傳遞訊號, 無論是數位信號還是類比信號. 這些訊號以電磁波的形式從軌跡的一端傳輸到另一端. 因為它是波浪, 一定要有速度. PCB跟踪上的訊號速度是多少? 取決於介電常數的差异, 速度也不同. 電磁波在空氣中的傳播速度是眾所周知的光速. 其他介質中的傳播速度必須通過以下公式計算：

V=C/Er0.5

同時，V是介質中的傳播速度，C是光速，Er是介質的介電常數。 通過這個公式，我們可以很容易地計算出訊號在PCB跡線上的傳送速率。 例如，我們簡單地將FR4基板的介電常數帶入公式計算，這意味著訊號在FR4基板中的傳送速率是光速的一半。 然而，對於表面層上的微帶線，由於一半在空氣中，一半在基板中，介電常數將略有降低，囙此傳送速率將略快於帶狀線。 常用的經驗數據是微帶線的跡線延遲約為140ps/英寸，帶狀線的跡線延遲約為166ps/英寸。

如上所述，只有一個目的，即延遲PCB上的訊號傳輸！ 換句話說，訊號不會在瞬間通過軌跡從一個管脚傳輸到另一個管脚。 雖然訊號傳送速率很快，但只要記錄道長度足够長，仍然會影響訊號傳輸。 例如，對於1GHz訊號，週期為1ns，上升或下降沿的時間約為週期的十分之一，則為100ps。 如果我們的記錄道長度超過1英寸（約2.54釐米），則傳輸延遲將超過上升沿。 如果軌跡超過8英寸（約20釐米），則延遲可能是一個完整的週期！ 事實證明，PCB有如此大的影響，我們的電路板有超過1英寸的痕迹是很常見的。 那麼，延遲是否會影響董事會的正常工作？ 看看練習系統，如果只有一個訊號，而其他訊號不想關閉，那麼延遲似乎沒有任何影響。 然而，在高速系統中，這種延遲將產生實際影響。

例如, 我們共同的記憶粒子以匯流排的形式連接在一起, 使用數據線, 地址行, 時鐘, 和控制線. 讓我們再看看我們的視頻介面. 無論有多少個通道是HDMI或DVI, 它們將包括數據通道和時鐘通道. 也許是某種匯流排協定, 所有這些都是數據和時鐘的同步傳輸. 然後, 在實際的高速系統中, 這些時鐘訊號和數據訊號從主晶片同步發送. 如果我們的PCB佈局很差, 時鐘訊號和數據訊號的長度非常不同. 很容易構成數據的錯誤採樣, 然後整個系統就不能正常工作了. 我們應該做些什麼來解决這個問題? 當然，我們會考慮延長短長度痕迹，以便同一組中的痕迹長度相似, 那麼延遲將是相同的? 那麼如何延長痕迹? !答對了! 最後, 回到主題上來並不容易. 這是高速系統中蛇形線的主要影響. 彎曲的, 等長. 太簡單了. 蛇形線用於纏繞相等的長度. 繪製蛇形線後, 我們可以實現相同訊號組的相同長度, 這樣在晶片接收到訊號後, 由於 PCB電路板 踪迹. 成分數據收集錯誤. 蛇形線與其他PCB板上的跡線相同. 它們用於連接訊號. 他們只會走更長的路，卻沒有. 所以蛇形線不深也不太複雜.

由於它與其他記錄道相同，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，佈線時應注意。 例如，嘗試使蛇形線彼此進一步平行。 簡而言之，這是一句老話，說的是繞大彎，不要在小範圍內走得太密太小。 這一切都有助於减少訊號干擾。 由於人為新增線路長度，蛇形線路必然會對訊號產生不良影響，囙此只要能滿足系統中的定時要求，不需要時就不要使用。 一些工程師使用DDR或高速訊號使整個組的長度相等，蛇形線遍佈整個電路板。 看來這是一條更好的線路。 實際上，這是浪費時間和不負責任的表現。 許多不需要纏繞的地方被纏繞，不僅浪費了電路板的面積，而且降低了訊號質量。 我們應該根據實際訊號速度要求計算延遲冗餘，然後確定單板佈線規則。

除了等長的效果外，我還看到了互聯網上文章中經常提到的蛇形線的其他幾種效果。 這裡也有一個簡單的介紹。

一個常見的論點是阻抗匹配的效果。 這個論點很奇怪。 PCB跡線的阻抗與線寬、介電常數和基準面的距離有關。 何時與蛇形線相關？ 軌跡的形狀何時會影響阻抗？ 我不知道這句話的來源。

2、還有過濾效果。 這種效應不能說沒有，但在數位電路中應該沒有濾波效應。 也許我們不需要在數位電路中使用這個函數。 在射頻電路中，蛇形軌跡可以形成LC電路。 如果它對某個頻率的訊號有濾波效果，那它仍然是過去的事了。

3、電感，可以是。 原始PCB上的所有記錄道都有寄生電感。 可以製作一些PCB電感器。

4、接受天線，這可以。 我們可以在一些手機或收音機上看到這種影響。 一些天線由PCB跡線製成。

保險絲，這個效果讓我困惑。 短而窄的蛇形導線如何發揮保險絲的作用？ 如果電流很大，它會爆炸嗎？ 董事會不是無用的。 這保險絲的價格太高了。 我真的不知道它將用於什麼樣的應用程序。

在上述介紹之後, 我們可以清楚地理解，蛇形線在類比或 射頻電路板, 這是由微帶線的特性决定的. 在數位電路規劃中, 蛇形線用於完成等長定時匹配效果. 此外, 蛇形線將對訊號質量產生影響, 囙此，系統中應明確系統要求, 系統冗餘度應根據實際要求進行計算, 使用蛇形線條時應謹慎.