Conception électronique - Quelles sont les applications de la ligne serpentine dans la conception de carte PCB?

Dans la planification des dessins de carte PCB, vous verrez souvent des gens poser des questions sur les lignes serpentine. Habituellement, les endroits où nous pouvons voir les lignes serpentines sont principalement des plaques à haute densité à grande vitesse, comme les plaques avec des lignes serpentines sont plus haut de gamme, et les gens qui savent comment dessiner des lignes serpentines sont des mains élevées. Il y a aussi beaucoup d'articles sur serpentine Line sur Internet, et j'ai toujours eu l'impression que le contenu de certains messages induirait en erreur les débutants, créerait de la confusion et créerait des obstacles artificiels. Alors, regardons l'application pratique de la ligne serpentine latérale.

Analyse de l'application des lignes serpentine dans la conception de cartes PCB

Pour comprendre le fil serpentin, parlons d'abord du câblage PCB. Ce concept ne semble pas devoir être introduit. L'inconvénient de ce que les ingénieurs Hardware font tous les jours est le travail de câblage. Chaque trace sur le PCB est dessinée un par un par les ingénieurs Hardware. Que pouvons - nous dire? En fait, cette simple trace contient également de nombreux points de connaissance que nous négligeons généralement. Par exemple, le concept de ligne microruban et de ligne ruban. En bref, les lignes microruban sont des traces sur la surface de la carte PCB et les lignes ruban sont des traces sur la couche interne du PCB. Quelle est la différence entre ces deux lignes? Le plan de référence de la ligne microruban est le plan de masse de la couche interne du PCB, l'autre côté de la trace étant exposé à l'air, la constante diélectrique autour de la trace est donc différente. Par exemple, notre substrat fr4 couramment utilisé a une constante diélectrique d'environ 4,2 et l'air a un coefficient diélectrique de 1. Les côtés supérieur et inférieur de la ligne de ruban ont des plans de référence. La trace entière est encastrée à proximité du substrat PCB et la constante diélectrique autour de la trace est la même. Ceci constitue également la transmission de l'onde TEM sur la ligne ruban et la transmission de l'onde quasi - tem sur la ligne microruban. Pourquoi est - ce une onde quasi - tem? Elle est causée par un décalage de phase à l'interface entre l'air et le substrat PCB. Qu'est - ce que TEM Wave... Si nous approfondissons le sujet, nous ne pourrons pas le faire en dix mois et demi. Pour faire court, qu'il s'agisse de lignes microruban ou ruban, leur rôle n'est rien d'autre que de transporter des signaux, qu'ils soient numériques ou analogiques. Ces signaux sont transmis sous forme d'ondes électromagnétiques d'une extrémité à l'autre de la trace. Puisque c'est une vague, il doit y avoir de la vitesse. Quelle est la vitesse du signal sur les traces de PCB? Selon la constante diélectrique, la vitesse varie également.

La vitesse de propagation des ondes électromagnétiques dans l'air est la vitesse de la lumière bien connue. La vitesse de propagation dans les autres milieux doit être calculée par la formule suivante:

V = C / er0,5

Simultanément, V est la vitesse de propagation dans le milieu, c est la vitesse de la lumière et ER est la constante diélectrique du milieu. Avec cette formule, nous pouvons facilement calculer la vitesse de transmission du signal sur les traces de PCB. Par exemple, nous avons simplement substitué la constante diélectrique du substrat fr4 dans le calcul de la formule, ce qui signifie que le signal est transmis dans le substrat fr4 à la moitié de la vitesse de la lumière. Cependant, pour une ligne microruban sur la peau, la constante diélectrique diminuera légèrement puisque la moitié est dans l'air et l'autre moitié dans le substrat, de sorte que la vitesse de transmission sera légèrement plus rapide que pour une ligne ruban. Les données empiriques couramment utilisées sont un retard de piste d'environ 140 PS / pouce pour les lignes microruban et un retard de piste d'environ 166 PS / pouce pour les lignes ruban.

Comme mentionné ci - dessus, il n'y a qu'un seul but et c'est que la transmission du signal sur le PCB soit retardée! En d'autres termes, le signal n'est pas transmis d'une broche à l'autre à travers les traces en un instant. Bien que la transmission du signal soit rapide, elle peut toujours affecter la transmission du signal tant que la longueur de la trace est suffisamment longue. Par example, pour un signal de 1 GHz avec une période de 1 NS, le temps d'un front montant ou descendant est d'environ un dixième de la période, soit 100 ps. Si notre piste est plus longue que 1 pouce (environ 2,54 cm), le retard de transmission dépassera le front montant. Si la piste dépasse 8 pouces (environ 20 cm), le retard peut être un cycle complet! Il s'avère que les PCB ont tellement d'impact qu'il est courant d'avoir plus de 1 pouce de ligne de marche sur notre carte. Alors, les retards affectent - ils le bon fonctionnement du Conseil? Du système de pratique, s'il n'y a qu'un seul signal et que les autres ne veulent pas s'éteindre, le retard ne semble pas avoir d'effet. Cependant, dans les systèmes à grande vitesse, ce retard aura un impact réel.

Par exemple, nos particules de mémoire courantes sont connectées sous forme de bus, y compris les lignes de données, les lignes d'adresse, les horloges et les lignes de contrôle. Regardons à nouveau notre interface vidéo. Peu importe combien de canaux sont HDMI ou DVI, ils comprendront un canal de données et un canal d'horloge. Peut - être une sorte de Protocole de bus, qui sont tous des transmissions synchrones de données et d'horloges. Ces signaux d'horloge et de données sont ensuite envoyés de manière synchrone à partir de la puce principale dans un système réel à grande vitesse. Si notre PCB n'est pas bien agencé, la longueur du signal d'horloge et du signal de données sera très différente. Il est facile de constituer un échantillonnage de données erroné, puis l'ensemble du système ne fonctionnera pas correctement. Que devons - nous faire pour résoudre ce problème? Bien sûr, nous envisageons d'allonger les traces de courte longueur de sorte que les traces dans le même groupe soient de longueur similaire, alors le retard sera - t - il le même? Alors comment prolonger les traces! Réponse correcte! En fin de compte, revenir à ce sujet n’est pas facile. C'est le rôle principal de la ligne serpentine dans les systèmes à grande vitesse. Enroulement, égale longueur. C'est très simple. Le fil serpentin est utilisé pour enrouler des longueurs égales. Après avoir tracé la ligne serpentine, nous pouvons atteindre la même longueur pour le même ensemble de signaux, de sorte qu'après que la puce ait reçu le signal, il n'y ait pas de retard différent dû aux traces de carte PCB. Erreur dans la collecte des données sur les ingrédients. La ligne serpentine est identique aux traces sur les autres cartes PCB. Ils sont utilisés pour connecter les signaux. Ils vont simplement marcher plus longtemps sans elle. Donc la ligne serpentine n'est pas profonde et pas trop compliquée.

Comme il est identique aux autres traces, certaines règles de câblage couramment utilisées s'appliquent également aux lignes serpentine. Dans le même temps, en raison de la structure particulière des lignes serpentines, il convient de faire attention lors du câblage. Par exemple, essayez de rendre les lignes serpentines plus parallèles les unes aux autres. En bref, c'est un vieux dicton de contourner un grand Virage et de ne pas marcher trop densément et trop peu dans une petite zone. Tout cela contribue à réduire les interférences du signal. En raison de l'augmentation artificielle de la longueur de la ligne, la ligne serpentine a nécessairement un effet néfaste sur le signal, donc ne l'utilisez pas lorsque vous n'en avez pas besoin tant que vous pouvez répondre aux exigences de synchronisation du système. Certains ingénieurs utilisent des signaux DDR ou à grande vitesse pour rendre des groupes entiers égaux en longueur et des lignes serpentines volent sur toute la carte. Cela semble être une meilleure façon de câblage. En pratique, c'est une perte de temps et une performance irresponsable. Beaucoup d'endroits qui n'ont pas besoin d'être enroulés sont enroulés, ce qui non seulement gaspille la surface de la carte, mais réduit également la qualité du signal. Nous devrions calculer la redondance de retard en fonction des exigences réelles de vitesse du signal, puis déterminer les règles de câblage de la carte.

En plus de l'effet isométrique, j'ai vu plusieurs autres effets de la ligne serpentine souvent mentionnés dans les articles sur Internet. Voici aussi une brève introduction.

1. Un argument commun est l'effet de l'adaptation d'impédance. Cet argument est étrange. L'impédance d'une trace de PCB est liée à la largeur de ligne, à la constante diélectrique et à la distance du plan de référence. Quel rapport avec la ligne serpentine? Quand la forme de la trace affecte - t - elle l'impédance? Je ne connais pas la source de cette affirmation.

2. Il y a aussi l'effet de filtre. On ne peut pas dire qu'il n'y a pas cet effet, mais il ne devrait pas y avoir d'effet de filtrage dans le circuit numérique. Peut - être que nous n'avons pas besoin d'utiliser cette fonction dans un circuit numérique. Dans un circuit radiofréquence, la trace serpentine peut former un Circuit LC. S'il filtre un signal à une certaine fréquence, c'est encore une chose du passé.

3. Inductance, cela peut. Toutes les traces sur le PCB original ont une inductance parasite. Peut faire quelques inducteurs PCB.

4. Antenne acceptée, c'est OK. Nous pouvons voir cet effet sur certains téléphones portables ou radios. Certaines antennes sont faites avec des traces de PCB.

5. Fusible, cet effet me laisse perplexe. Comment la ligne serpentine courte et étroite agit - elle comme un fusible? Si le courant est important, va - t - il exploser? Le Conseil d'administration n'est pas inutile. Le prix de ce fusible est trop élevé. Je ne comprends pas vraiment pour quel type d'application il sera utilisé.

Après l'introduction ci - dessus, nous pouvons clairement comprendre que la ligne serpentine a des effets spéciaux près de la carte de circuit analogique ou RF, qui est déterminée par les caractéristiques de la ligne microruban. Dans la planification de circuits numériques, les lignes serpentines sont utilisées pour compléter des effets de synchronisation isométriques. En outre, les lignes serpentines ont un impact sur la qualité du signal, de sorte que les exigences du système doivent être claires dans le système, la redondance du système doit être calculée en fonction des exigences réelles et les lignes serpentines doivent être utilisées avec prudence.