Technologie PCB - Attention: parler du rôle de la ligne serpentine

Vous pouvez souvent voir quelqu'un poser cette question serpentine. Habituellement, nous pouvons voir des lignes sinueuses dans la plupart des endroits qui sont des panneaux haute densité à grande vitesse. Les planches qui semblent avoir des lignes serpentines sont plus avancées. Si vous pouvez dessiner des lignes sinueuses, vous êtes le maître. Il y a aussi beaucoup d'articles en ligne sur serpentine Line et j'ai toujours l'impression que le contenu de certains messages peut induire en erreur les débutants, créer de la confusion et créer des obstacles artificiels. Alors, regardons ce que la ligne serpentine fait dans une application pratique.

Pour comprendre la ligne serpentine, parlons d'abord du câblage PCB. Ce concept ne semble pas devoir être introduit. Les ingénieurs Hardware ne font - ils pas le câblage tous les jours? Chaque trace sur le PCB est dessinée une par une par un ingénieur en matériel. Que peut - on dire? En fait, cette simple trace contient également beaucoup de points de connaissance que nous négligeons généralement. Par exemple, le concept de ligne microruban et de ligne ruban. En termes simples, les lignes microruban sont des traces qui courent sur la surface de la carte PCB et les lignes ruban sont des traces qui courent sur la couche interne de la carte de circuit imprimé. 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 et l'autre côté de la trace est exposé à l'air, ce qui entraîne une incohérence des constantes diélectriques autour de la trace, par example les substrats fr4 que nous utilisons couramment ont un coefficient diélectrique d'environ 4,2 et l'air a un paramètre diélectrique de 1. Les faces supérieure et inférieure du ruban ont des plans de référence, l'ensemble de la trace est noyé dans le substrat PCB et la constante diélectrique autour de la trace est la même. Il en résulte également que les ondes TEM sont transmises sur la ligne ruban, tandis que les ondes quasi - tem sont transmises sur la ligne microruban. Pourquoi est - ce une onde quasi - tem? Ceci est causé par un décalage de phase à l'interface entre l'air et le substrat PCB. Que sont les ondes TEM?................................................................... Si vous approfondissez le sujet, vous ne pourrez 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 d'une extrémité à l'autre de la trajectoire sous forme d'ondes électromagnétiques. 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 / er 0,5

Où 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 calculons simplement en substituant la constante diélectrique du substrat fr4 dans la formule que la vitesse de transmission du signal dans le substrat fr4 est la moitié de la vitesse de la lumière. Cependant, comme la moitié des lignes microruban tracées en surface sont dans l'air et l'autre moitié dans le substrat, la constante diélectrique diminuera légèrement et la vitesse de transmission sera donc légèrement plus rapide que celle des lignes ruban. Les données empiriques couramment utilisées sont un retard de trace d'environ 140 PS / pouce pour les lignes microruban et d'environ 166 PS / pouce pour les lignes ruban.

Comme mentionné ci - dessus, il n'y a qu'un seul but et c'est de retarder la transmission du signal sur le PCB! C'est - à - dire qu'après l'émission d'une broche, le signal n'est pas transmis instantanément par câblage à l'autre broche. 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 sera un cycle complet! Il s'avère que l'impact des PCB est si grand qu'il est très courant pour nos cartes d'avoir des traces de plus de 1 pouce. Alors, le retard affectera - t - il le bon fonctionnement du Conseil? En regardant le système réel, s'il s'agit simplement d'un signal et que les autres signaux ne veulent pas être désactivés, la latence ne semble avoir aucun effet. Cependant, dans les systèmes à grande vitesse, ce retard prend effectivement effet. 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. Jetez un oeil à notre interface vidéo. Peu importe combien de canaux sont HDMI ou DVI, il contiendra des canaux de données et des canaux d'horloge. Ou certains protocoles de bus, qui sont tous des transmissions synchrones de données et d'horloges. Ces signaux d'horloge et de données sont alors envoyés de manière synchrone à partir de la puce principale dans un système réel à grande vitesse. Si nos traces de PCB sont mal conçues, les longueurs des signaux d'horloge et des signaux de données sont très différentes. Cela peut facilement conduire à un mauvais échantillonnage des données, puis l'ensemble du système ne fonctionnera pas correctement. Comment devrions - nous résoudre ce problème? Naturellement, nous envisagerions de prolonger les traces de courte longueur de sorte que les traces dans le même groupe aient la même longueur, alors le retard serait le même? Alors comment allonger les traces! Réponse correcte. En fin de compte, revenir au sujet n’est pas facile. C'est la fonction principale de la ligne serpentine dans les systèmes à grande vitesse. Enroulement, égale longueur. C'est aussi simple que ça. Le fil serpentin est utilisé pour enrouler des longueurs égales. En traçant la ligne serpentine, nous pouvons faire le même ensemble de signaux avec la même longueur, de sorte que les données ne sont pas générées par différents retards sur les traces de PCB après la réception du signal par la puce de réception. Mauvais choix. La ligne serpentine est identique aux traces sur les autres cartes PCB. Ils sont utilisés pour connecter les signaux, mais ils sont plus longs, non. Donc la ligne serpentine n'est pas profonde et pas trop compliquée. Comme il est identique aux autres câblages, 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 noter lors du câblage, par exemple, essayez de rendre les lignes serpentines parallèles les unes aux autres. Un peu plus court, c'est - à - dire autour d'un grand Virage, comme dit le proverbe, ne marchez pas trop densément et trop petit 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 peut avoir un mauvais effet sur le signal, alors ne l'utilisez pas tant qu'elle peut répondre aux exigences de synchronisation du système. Certains ingénieurs utilisent des signaux DDR ou à grande vitesse pour égaliser la longueur de groupes entiers. Cette ligne serpentine vole partout. Il semble que ce soit une meilleure ligne. En fait, c'est paresseux et irresponsable. Beaucoup d'endroits qui ne nécessitent pas d'enroulement sont enroulés, ce qui gaspille la surface de la plaque et réduit également la qualité du signal. Nous devrions calculer la redondance de retard en fonction des exigences réelles de vitesse du signal pour déterminer les règles de câblage de la carte.

En plus des fonctions isométriques, j'ai vu plusieurs autres fonctions de la ligne serpentine souvent mentionnées dans l'article en ligne, dont je vais également parler brièvement ici.

1. Le rôle de l'adaptation d'impédance est un argument récurrent. Cette déclaration 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. Quand est - ce lié à la ligne serpentine? Quand la forme de la trace affecte - t - elle l'impédance? Je ne sais pas. D'où vient cette phrase?

2. Certains disent aussi que c'est le rôle du filtrage. Cette fonction ne peut pas dire qu'il n'y en a pas, mais il ne devrait pas y avoir de fonction de filtrage dans le circuit numérique, ou nous n'avons pas besoin d'utiliser cette fonction dans le circuit numérique. Dans un circuit radiofréquence, une trajectoire serpentine peut former un Circuit LC. S'il a un effet de filtrage sur un signal d'une certaine fréquence, il est encore du passé.

3. Antenne de réception. C'est possible. Nous pouvons voir cet effet sur certains téléphones ou radios. Certaines antennes sont faites avec des traces de PCB.

4. Inductance. Cela pourrait être. Toutes les traces sur le PCB ont initialement une inductance parasite. Faire quelques inducteurs PCB est réalisable.

5. Fusibles. Cet effet me confond. Comment le fil serpentine court et étroit agit - il comme un fusible? Si le courant est important, va - t - il souffler? Cette planche 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.

Avec l'introduction ci - dessus, nous pouvons clarifier que dans les circuits analogiques ou RF, les lignes serpentines ont des effets spéciaux qui sont déterminés par les caractéristiques des lignes microruban. Dans la conception de circuits numériques, des lignes serpentines de longueur égale sont utilisées pour réaliser une correspondance temporelle. En outre, les lignes serpentines affectent 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, les lignes serpentines doivent être utilisées avec prudence.