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En la planificación de los dibujos de placas de circuito impreso, a menudo ves a la gente hacer preguntas sobre las líneas de serpiente. Por lo general, la mayoría de los lugares donde podemos ver líneas de serpiente son placas de alta velocidad y alta densidad, como las placas con líneas de serpiente son más altas, y las personas que saben dibujar líneas de serpiente son maestros. También hay muchos artículos sobre líneas en forma de serpiente en internet, y siempre creo que el contenido de algunas publicaciones engañará a los novatos, causará confusión y creará algunos obstáculos artificiales. Entonces, veamos la aplicación práctica de la línea de serpiente lateral.
Análisis de la aplicación de la línea de serpiente en el diseño de la placa de circuito impreso
Para entender la línea de serpiente, Hablemos primero del cableado de pcb. Este concepto no parece necesario introducirlo. El inconveniente que hacen los ingenieros de hardware Todos los días es el trabajo de cableado. cada rastro en el PCB es dibujado uno por uno por los ingenieros de hardware. ¿¿ qué podemos decir? De hecho, este simple rastro también contiene muchos puntos de conocimiento que normalmente ignoramos. Por ejemplo, el concepto de líneas de MICROSTRIP y líneas de banda. En resumen, la línea de MICROSTRIP es la traza en la superficie de la placa de pcb, y la línea de banda es la traza en la capa interior del pcb. ¿¿ cuál es la diferencia entre estas dos líneas? El plano de referencia de la línea de MICROSTRIP es el plano de tierra de la capa interior del pcb, y el otro lado de la línea de rastro está expuesto al aire, por lo que la constante dieléctrica alrededor de la línea de Rastro es diferente. Por ejemplo, la constante dieléctrica de nuestro sustrato fr4 común es de aproximadamente 4,2, y el coeficiente dieléctrico del aire es de 1. Hay planos de referencia tanto en la parte superior como en la parte inferior de la línea de banda. Todo el rastro está incrustado cerca del sustrato de pcb, y la constante dieléctrica alrededor del rastro es la misma. Esto también constituye la transmisión de ondas tem en la línea de banda y la transmisión de ondas cuasi - tem en la línea de microstrip. ¿¿ por qué es una onda cuasi - tem? Se debe a un desajuste de fase en la interfaz entre el aire y el sustrato de pcb. ¿¿ qué es la onda tem? Si estudiamos este tema en profundidad, no podremos completarlo en diez meses y medio. En pocas palabras, ya sean líneas de MICROSTRIP o líneas de banda, su función no es más que llevar señales, ya sean digitales o analógicas. Estas señales se transmiten en forma de ondas electromagnéticas de un extremo del rastro al otro. Ya que es una ola, debe haber velocidad. ¿¿ cuál es la velocidad de la señal en el rastro de pcb? Según la constante dieléctrica, la velocidad también es diferente.
La velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas en el aire es conocida como la velocidad de la luz. La velocidad de propagación en otros medios debe calcularse mediante la siguiente fórmula:
V = C / er0.5
Al mismo tiempo, 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 reemplazamos la constante dieléctrica del sustrato fr4 en la fórmula para calcular, 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 de MICROSTRIP en la superficie, debido a que la mitad está en el aire y la mitad en el sustrato, la constante dieléctrica disminuirá ligeramente, por lo que la velocidad de transmisión será ligeramente más rápida que la línea de banda. Los datos empíricos comunes son que el retraso del rastro de la línea de MICROSTRIP es de aproximadamente 140 PS / pulgada, y el retraso del rastro de la línea de banda es de aproximadamente 166 PS / pulgada.
¡Como se mencionó anteriormente, solo hay un propósito, ¡ es decir, la transmisión de señal en el PCB se retrasa! En otras palabras, la señal no se transmite instantáneamente de un pin a otro a través de un rastro. Aunque la velocidad de transmisión de la señal es rápida, mientras la longitud del rastro sea lo suficientemente larga, todavía afectará la transmisión de la señal. Por ejemplo, para las señales de 1ghz, el período es de 1ns, y el tiempo del borde ascendente o descendente es aproximadamente una décima parte del período, entonces es de 100ps. Si la longitud de nuestra trayectoria supera la pulgada (unos 2,54 centímetros), el retraso de transmisión superará el borde ascendente. ¡¡ si la trayectoria supera las 8 pulgadas (unos 20 centímetros), el retraso puede ser un ciclo completo! Resultó que los PCB tienen un impacto tan grande que es común que tengamos más de una pulgada de cable en nuestra placa de circuito. ¿Entonces, ¿ el retraso afectará el trabajo normal del Consejo de administración? Desde el punto de vista del sistema de práctica, si solo hay una señal y otras no quieren apagarse, el retraso no parece tener ningún efecto. Sin embargo, en los sistemas de alta velocidad, este retraso tendrá un impacto real.
Por ejemplo, nuestras partículas de memoria comunes se conectan en forma de autobuses, incluyendo líneas de datos, líneas de dirección, relojes y líneas de control. Echemos un vistazo a nuestra interfaz de video nuevamente. Independientemente de cuántos canales sean HDMI o dvi, incluirán canales de datos y canales de reloj. Tal vez sea algún tipo de Protocolo de autobús, todos los cuales son transmisiones simultáneas de datos y relojes. Luego, en el sistema de alta velocidad real, estas señales de reloj y las señales de datos se envían simultáneamente desde el chip principal. Si nuestro diseño de PCB no es bueno, la longitud de la señal del reloj y la señal de datos será muy diferente. Es fácil constituir un muestreo incorrecto de datos, y luego todo el sistema no funcionará correctamente. ¿¿ qué debemos hacer para resolver este problema? ¿Por supuesto, consideraremos extender las huellas de corta longitud para que las huellas en el mismo grupo sean similares, entonces, ¿ será el mismo retraso? ¡Entonces, ¡ cómo extender las huellas! ¡Respuesta correcta! Finalmente, no es fácil volver a este tema. Este es el papel principal de la línea en forma de serpiente en el sistema de alta velocidad. Enredado, igual de largo. Esto es muy simple. Las líneas en forma de serpiente se utilizan para enredar la misma longitud. Después de dibujar la línea de serpiente, podemos lograr la misma longitud del mismo conjunto de señales, de modo que después de que el chip reciba la señal, no habrá diferentes retrasos debido a los rastros de la placa de circuito impreso. Se recopilaron datos de componentes incorrectos. La línea de serpiente es la misma que la traza en otras placas de pcb. Se utilizan para conectar señales. Solo caminarán más tiempo sin él. así que las líneas en forma de serpiente no son profundas ni complicadas.
Debido a que es el mismo que otros rastros, algunas reglas de cableado comunes también se aplican a las líneas de serpiente. Al mismo tiempo, debido a la estructura especial de las líneas de serpiente, se debe prestar atención al cableado. por ejemplo, trate de hacer que las líneas de serpiente sean más paralelas entre sí. En resumen, es un viejo dicho, sortear un gran giro y no caminar demasiado denso y pequeño en una comunidad. Todo esto ayuda a reducir la interferencia de la señal. Debido al aumento artificial de la longitud de la línea, la línea en forma de serpiente inevitablemente tendrá un impacto negativo en la señal, por lo que siempre que pueda cumplir con los requisitos de tiempo en el sistema, no debe usarse cuando no sea necesario. Algunos ingenieros usan señales DDR o de alta velocidad para igualar la longitud de todo el grupo, y las líneas en forma de serpiente vuelan por toda la placa de circuito. Parece una mejor forma de cableado. en la práctica, es una pérdida de tiempo y una manifestación de irresponsabilidad. Muchos lugares que no necesitan ser enredados están enredados, lo que no solo desperdicia el área de la placa de circuito, sino que también reduce la calidad de la señal. Debemos calcular la redundancia de retraso de acuerdo con los requisitos reales de velocidad de la señal y luego determinar las reglas de cableado de la placa.
Además de los efectos de igual longitud, también he visto varios otros efectos de las líneas en forma de serpiente que a menudo se mencionan en los artículos de Internet. Aquí hay otra breve introducción.
1. un argumento común es el efecto de la coincidencia de resistencia. Este argumento es extraño. La resistencia de los rastros de PCB está relacionada con el ancho de la línea, la constante dieléctrica y la distancia del plano de referencia. ¿¿ qué tiene que ver con la línea en forma de serpiente? ¿¿ cuándo afecta la forma del rastro a la resistencia? No sé de dónde viene esta afirmación.
2. también hay un efecto de filtrado. No se puede decir que no haya este efecto, pero no debe haber un efecto de filtrado en los circuitos digitales. Tal vez no necesitemos usar esta función en circuitos digitales. En los circuitos de radiofrecuencia, los rastros en forma de serpiente pueden formar circuitos lc. Si tiene un efecto de filtrado en la señal de una determinada frecuencia, es cosa del pasado.
3. inductor, esto está bien. todos los rastros en el PCB original tienen inductores parasitarios. Se pueden hacer algunos inductores de pcb.
4. acepta la antena, está bien. podemos ver este efecto en algunos teléfonos móviles o radios. Algunas antenas están hechas de trazas de pcb.
5. fusibles, este efecto me confunde. ¿¿ cómo funcionan las líneas de serpiente cortas y estrechas como fusibles? ¿Si la corriente es alta, ¿ explotará? El Consejo de Administración no es inútil. El precio de este fusible es demasiado alto. Realmente no entiendo para qué tipo de aplicación se utilizará.
Después de la introducción anterior, podemos entender claramente que las líneas de serpiente tienen algunos efectos especiales cerca de placas de circuito analógicas o de radiofrecuencia, que están determinados por las características de las líneas de microstrip. En la planificación de circuitos digitales, las líneas en forma de serpiente se utilizan para completar el efecto de coincidencia de tiempo de igual longitud. Además, las líneas en forma de serpiente pueden afectar la calidad de la señal, por lo que los requisitos del sistema deben aclararse en el sistema, la redundancia del sistema debe calcularse de acuerdo con los requisitos reales y las líneas en forma de serpiente deben usarse con precaución.
