Elektronisches Design - Der Grund für High-Speed PCB Design Serpentine Linie?

Serpentine-Linie ist sehr häufig, es gibt eine Reihe von Anwendungen und Verzögerungskompensation (Timing Isometric) im konventionellen Design der am weitesten verbreiteten; Durch die Wicklung des Drahtes, um die Länge der Verdrahtung zu steuern, die Steuerung der Drahtbreite, die Wicklung des Drahtabstands, bekannt als die Serpentinenausrichtung.

Bevor ich die Leiterplattenverkabelung vor Abschluss der Inspektionsarbeiten erkläre, werde ich Ihnen zuerst drei spezielle Verdrahtungstechniken für das Leiterplattendesign vorstellen.

Die PCB-Layoutlinie wird von drei Aspekten erklärt: rechtwinklige Linie, Differenzverdrahtung und Serpentine-Linie:

Rechtwinklige Linie (drei Aspekte). Der Einfluss der rechtwinkligen Linie auf das Signal spiegelt sich hauptsächlich in drei Aspekten wider: Erstens kann der Winkel der kapazitiven Last auf der Übertragungsleitung entsprechen, die die Anstiegszeit verlangsamt, und zweitens ist, dass die Impedanzkonstinuität Signalreflexion verursacht, die dritte ist die rechtwinklige Spitze, die durch EMI erzeugt wird, die das 10GHz RF-Designfeld überschreitet, diese kleinen rechten Winkel können der Fokus von Hochgeschwindigkeitsproblemen werden.

Differenzverdrahtung ("gleiche Länge,äquidistant,Bezugsebene"). Was ist ein Differenzsignal (Differenzsignal)? In der gängigen Terminologie sendet der Treiber zwei äquivalente invertierte Signale, und der Empfänger bestimmt den Logikzustand "0" oder "1", indem er die Differenz zwischen den beiden Spannungen vergleicht. Und das Paar Drähte, die Differenzsignale tragen, werden Differenzdrähte genannt.

Verglichen mit gewöhnlicher einseitiger Signalverdrahtung liegt der offensichtlichste Vorteil des Differenzsignals in den folgenden drei Aspekten:

1) Die Anti-Interferenz-Fähigkeit ist stark, weil die Kopplung zwischen den beiden Differenzlinien sehr gut ist. Wenn es Rauschstörungen von außen gibt, sind sie fast gleichzeitig mit den beiden Leitungen gekoppelt, und das Empfangsende achtet nur auf den Unterschied zwischen den beiden Signalen, so dass das externe Gleichtaktrauschen vollständig abgebrochen werden kann.

2) Es kann EMI wirksam unterdrücken. Aus dem gleichen Grund können sich aufgrund der Polarität der beiden Signale ihre externen ausgestrahlten elektromagnetischen Felder gegenseitig aufheben. Je näher die Kopplung ist, desto weniger elektromagnetische Energie wird nach außen abgegeben.

3) Präzise Timing-Positionierung, weil die Änderung des Differenzsignalschalters an der Kreuzung der beiden Signale liegt, im Gegensatz zu gewöhnlichen einseitigen Signalen, die auf den hohen und niederschwelligen Spannungsbeurteilungen beruhen, so dass durch diesen Prozess der Temperatureffekt klein ist und reduziert werden kann Timing-Fehler ist auch für Signalschaltungen mit niedriger Amplitude besser geeignet.

Die aktuelle populäre LVDS (Low Voltage Differential Signaling) bezieht sich auf diese kleine Amplitudendifferenzsignaltechnologie.

3.Snake Linie (Verzögerung einstellen). Schlangenleitung ist eine Verdrahtungsmethode, die häufig im Layout verwendet wird. Sein Hauptzweck ist es, die Verzögerung anzupassen, um die Systemzeitentwurfsanforderungen zu erfüllen. Die kritischsten der beiden Parameter sind die parallele Kupplungslänge (Lp) und der Kupplungsabstand (S). Offensichtlich, wenn das Signal auf der Serpentinenlinie übertragen wird, im Differentialmodus, gibt es Kopplung zwischen den parallelen Liniensegmenten, und je kleiner S ist, je größer die Lp, desto größer der Grad der Kopplung. Es kann zu einer Verringerung der Übertragungsverzögerung führen und die Signalqualität durch Übersprechen erheblich verringern. Der Mechanismus kann sich auf die Analyse von Gleichtakt- und Differenzmodus-Übersprechen beziehen.

Serpentine Line Anwendung ist anders, seine Rolle ist auch anders, ungefähr die folgenden mehrere Hauptrollen:

Passen Sie die Verzögerung an, um die Zeitanforderungen zu erfüllen

Aufgrund des Hochgeschwindigkeitsschaltungsdesigns ist ein Teil der Signalübertragungsgeschwindigkeit sehr schnell, so dass die Signalübertragungszeit (d. h. Verzögerung) in verschiedenen Längen der Leitung unterschiedlich ist.

Wenn die Signale nicht gleichzeitig ankommen, kann dies zu Datenfehlern oder Systeminstabilität führen.

Offensichtlich kann Schlangen verwendet werden, um die Länge einer bestimmten Linie zu erhöhen, und die Länge und Form der Schlange können genau nach Designanforderungen gesteuert werden. Durch die Anpassung des Grades und der Anzahl der Biegungen in der Serpentine können Layoutingenieure die Länge der Linie genau erhöhen oder verringern, um der Verzögerung anderer kritischer Pfade gerecht zu werden, so dass die kritischen Pfade in der gesamten Schaltung die gleiche Verzögerung haben, um die Zeitplanungsanforderungen des Systems zu erfüllen.

Reduktion elektromagnetischer Störungen (EMI) und Hochfrequenzstörungen (RFI)

Die gewundene Form der Schlangenausrichtung kann die ursprünglich in einem Bereich konzentrierte Strahlungsenergie auf einen größeren Bereich verteilen, was dazu beiträgt, die Intensität der Strahlung in einem bestimmten Bereich zu verringern und so die Interferenz in die Umgebung zu reduzieren.

Gleichzeitig, was noch wichtiger ist, wenn zwei benachbarte Schlangenausrichtungen zur gleichen Zeit mit gleicher Größe, entgegengesetzter Richtung des Stroms, das von ihnen erzeugte Magnetfeld aufheben, wodurch elektromagnetische Strahlung reduziert wird und die Interferenz anderer Schaltungen oder Geräte verringert wird.

Natürlich kann es bei Schaltungsdesign mit hoher Dichte zu Übersprechen und Kopplung zwischen verschiedenen Signalleitungen kommen. Serpentine Routing kann die physikalische Nähe zwischen Signalleitungen verringern, indem Form und Layout der Leitungen geändert werden, wodurch Übersprechen und Kopplungseffekte zwischen Signalen reduziert werden.

Impedanz-Übereinstimmung

Impedanz Matching ist eine wichtige Designüberlegung in bestimmten Schaltungen, wie Hochfrequenz- (HF-) Schaltungen oder Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungsschaltungen.

Serpentine-Routing, zusammen mit der Einstellung der Breite des Drahtes und der Dicke der Kupferfolie, kann verwendet werden, um die Impedanz der Leitung anzupassen, um die Impedanz zwischen der Quelle und der Last anzupassen, wodurch Reflexionen und Verluste reduziert und die Signalübertragungseffizienz verbessert wird.

Hochfrequenz-Unterdrückung

Die Serpentinenausrichtung entspricht einer einfachen induktiven Spule, die aufgrund des Prinzips der elektromagnetischen Induktion einige hochfrequente Signale unterdrücken kann.

Nachteile

Serpentine-Leitung kann die Verkabelung komplex machen und erfordert viele Berechnungen und Optimierungen, was die Schwierigkeit des Entwurfs und der Herstellung erhöht und zu zusätzlichen Kosten und Zeit Overhead führen kann.

Unterdessen nimmt die Signalqualität ab, was die Übertragungsqualität des Signals ändern kann. Aufgrund des Biegens und Mäanderns der Signaldrähte in der Serpentinenausrichtung kann das Signal während der Übertragung mehr Verlusten und Störungen ausgesetzt sein, was zu einer Abnahme der Signalqualität, wie Signalverzerrung und erhöhtem Rauschen führt.

Im Folgenden finden Sie einige Vorschläge für Layouttechniker, um mit Serpentinenlinien umzugehen:

1) Maximieren Sie den Abstand (S) des parallelen Segments, mindestens größer als 3h, wobei h sich auf den Abstand von der Signallinie zur Bezugsebene bezieht. Es ist beliebt, die Big Bend Linie zu umgehen. Solange s groß genug ist, kann der Kopplungseffekt untereinander fast vollständig vermieden werden.

2) Die Kupplungslänge LP verringern. Wenn die LP-Verzögerung doppelt so nah an oder überschreitet die Signalanstiegszeit, erreicht das resultierende Übersprechen die Sättigung.

3) Die Signalübertragungsverzögerung, die durch die Schlangenlinie der Streifenlinie (Streifenlinie) oder vergrabene Mikrostreifenlinie (eingebetteter Mikrostreifen) verursacht wird, ist geringer als die Signalübertragungsverzögerung der Mikrostreifenleitung (Mikrostreifen). Theoretisch wirkt sich die Streifenlinie aufgrund des Differenzmodus-Übersprechens nicht auf die Übertragungsrate aus.

4) Die Hochgeschwindigkeits- und strengen Timing-Anforderungen der Signalleitung, versuchen Sie nicht, die Serpentinenlinie zu nehmen, besonders auf der kleinen Wickelinie.

5) Es ist oft möglich, Schlangenverdrahtung in jedem Winkel zu verwenden, die die Kopplung untereinander effektiv reduzieren kann.

6) Hochgeschwindigkeits-PCB-Design, die Serpentine-Linie hat keine sogenannte Filter- oder Interferenzfähigkeit, die nur die Signalqualität verringert, so dass sie nur für Zeitreihen-Abgleich verwendet werden kann und keinen anderen Zweck hat.

7) Manchmal kann die Wickelmethode des Spiraldrahts betrachtet werden, und der Simulationsanzeigeeffekt ist besser als der des gewöhnlichen Schlangendrahtes. Nach dem Leiterplattenrouting ist die Verkabelung abgeschlossen? Offensichtlich nein! Es ist auch sehr notwendig nach der PCB-Verdrahtungsinspektion, also wie man das PCB-Design und die Verdrahtung überprüft, aber auch mehr über andere verwandte Kenntnisse erfahren kann.

Serpentine-Linie ist eine gängige PCB-Verdrahtungsmethode, kann helfen, elektromagnetische Störungen und Signalübersprache zu reduzieren, die Schaltungsstabilität und Zuverlässigkeit zu verbessern. Bei der Konstruktion von Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeitsschaltungen kann die vernünftige Anwendung der Serpentinenausrichtung eine wichtige Rolle spielen, ist eines der wichtigen technischen Mittel im PCB-Design.