電子設計 - pcb回路基板の設計における蛇行線の応用はどれらがありますか。

PCB基板図面の計画では、蛇行線について質問されることがよくあります。通常、蛇行線が見える場所は高速高密度板が多く、蛇行線がある板のようにハイエンドで、蛇行線の描き方を知っている人は達人です。インターネットにも蛇行線に関する文章がたくさんありますが、私はどうも投稿の内容が初心者をミスリードしたり、困惑させたり、人為的な障害を作ったりするような気がします。では、サイド蛇行線の実際の応用を見てみましょう。

PCB基板設計における蛇行線の分析の応用

蛇行線を理解するために、まずPCB配線についてお話ししましょう。この概念は導入する必要はないようだ。ハードウェアエンジニアが毎日行う不便な点は配線作業です。PCB上の各トレースはハードウェアエンジニアによって1つずつ描かれています。私たちは何が言えるのでしょうか。実際、この簡単な痕跡には、私たちが一般的に無視している多くの知識点も含まれています。例えば、マイクロストリップラインとストリップラインの概念。簡単に言えば、マイクロストリップワイヤはPCBプレート表面上のトレースであり、リボンワイヤはPCB内層上のトレースである。この2本の線の違いは何ですか。マイクロストリップワイヤの基準平面はPCB内層の接地平面であり、トレースの反対側は空気中に露出しているため、トレース周りの誘電率が異なる。例えば、私たちがよく使うFR 4基板の誘電率は約4.2で、空気の誘電率は1です。ストリップラインの上側と下側には参照平面があります。PCB基板付近にトレース全体が埋め込まれ、トレース周りの誘電率は同じである。これはまた、帯状線上でのTEM波の伝送、およびマイクロストリップ線上での準TEM波の伝送を構成している。なぜ準TEM波なのでしょうか。空気とPCB基板との界面における位相不整合に起因する。TEM波とは。。。もし私たちがこの問題を深く研究すれば、私たちは10ヶ月半以内に完成することはできません。簡単に言えば、マイクロストリップラインであれ、ストリップラインであれ、その役割はデジタル信号であれ、アナログ信号であれ、キャリア信号にほかならない。これらの信号は、トレースの一端から他端へ電磁波の形で伝送される。波である以上、スピードが必要です。PCBトレース線の信号速度はどのくらいですか。誘電率によって速度が異なります。

空気中での電磁波の伝播速度は周知の光速である。他のメディアでの伝播速度は、次の式で計算する必要があります。

V=C/Er0.5

同時に、Vは媒質中の伝播速度、Cは光速、Erは媒質の誘電率である。この式により、PCBトレース上の信号の伝送速度を容易に計算することができます。例えば、FR 4基板における信号の伝送速度が光速の半分であることを意味するFR 4基板の誘電率を簡単に代入して計算します。しかし、表層上のマイクロストリップワイヤでは、半分が空気中、半分が基板中であるため、誘電率がわずかに低下するため、伝送速度はストリップワイヤよりもやや速くなる。一般的な経験データは、マイクロストリップ線のトレース遅延が約140 ps/インチであり、リボン線のトレース遅延が約166 ps/インチである。

上述したように、PCB上の信号伝送が遅延されることを目的とするのは1つだけです！言い換えれば、信号は瞬間的にトレースを介して1つのピンから別のピンに送信されません。信号伝送速度は速いが、トレース長が十分に長い限り、信号伝送に影響を与える。例えば、1 GHz信号の場合、周期は1 nsであり、立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジの時間は周期の約10分の1であり、100 psである。トラックの長さが1インチ（約2.54 cm）を超えると、転送遅延は立ち上がりエッジを超えます。トラックが8インチ（約20 cm）を超えると、遅延は完全なサイクルになる可能性があります！PCBにはこのような大きな影響があり、回路基板に1インチを超える引き廻しがあるのはよくあることです。では、遅延は取締役会の正常な仕事に影響しますか。練習システムから見ると、信号が1つしかなく、他の信号がオフにしたくない場合、遅延は何の効果もないようです。しかし、高速システムでは、この遅延が真の影響を与える。

たとえば、一般的なメモリ粒子は、データ線、アドレス線、クロック、制御線などのバスとして接続されています。ビデオインタフェースをもう一度見てみましょう。複数のチャネルがHDMIまたはDVIである場合でも、データチャネルとクロックチャネルが含まれます。あるバスプロトコルかもしれませんが、これらのプロトコルはすべてデータとクロックの同期転送です。そして、実際の高速システムでは、これらのクロック信号とデータ信号がメインチップから同期して送信される。PCBのレイアウトが悪いと、クロック信号とデータ信号の長さが大きく異なります。誤ったデータサンプリングを構成しやすく、システム全体が機能しなくなります。私たちはこの問題を解決するために何をすべきですか。もちろん、同じグループのトレース長さが似ているように短いトレースを延長することを考えますが、遅延も同じになりますか？ではどうやって跡を伸ばすのか！正解だ！最後に、この話題に戻るのは容易ではありません。これは高速システムにおける蛇行線の主な役割である。巻き付け、等長。これは簡単です。蛇行線は、等長に巻くために使用されます。蛇行線を描画した後、チップが信号を受信した後、PCB基板のトレースによって異なる遅延が発生しないように、同じセットの信号の同じ長さを実現することができます。成分データ収集エラー。蛇行線は他のPCBボード上のトレースと同じです。信号を接続するために使用されます。長く歩くだけで、それはありません。だから蛇行線は深くなく、複雑でもありません。

他のトレースと同じであるため、一般的な配線規則のいくつかは蛇行線にも適用されます。また、蛇行線の特殊な構造のため、配線には注意が必要です。例えば、蛇行線同士をできるだけ遠くまで平行にするようにします。簡単に言えば、これは古い言葉で、大きなカーブを迂回して、小さなエリア内をあまり密集して小さく歩いてはいけません。これはすべて信号干渉を減らすのに役立ちます。人為的に回線長を増加させるため、蛇行回線は必然的に信号に悪影響を与えるので、システム中のタイミング要求を満たすことができれば、不要な場合は使用しないでください。一部のエンジニアはDDRまたは高速信号を使用してグループ全体の長さを等しくし、蛇行線が回路基板全体を飛行する。これはより良い配線方法のようです。実際には、時間の無駄と無責任の表れです。巻く必要のない箇所が多く巻かれ、回路基板の面積が無駄になるだけでなく、信号品質も低下します。実際の信号速度要件に基づいて遅延冗長性を計算し、ボード配線規則を決定する必要があります。

等長の効果のほか、インターネット記事でよく取り上げられる蛇行線の他にもいくつかの効果を見ました。ここには簡単な紹介があります。

1.一般的な論点はインピーダンス整合の影響である。この論点はおかしい。PCBトレースのインピーダンスは線幅、誘電率、基準平面からの距離に関係している。蛇の形の線と何の関係がありますか。トレースの形状がインピーダンスに影響するのはいつですか。私はこの説の出所を知らない。

2.フィルタリング効果もあります。このような効果がないとは言えないが、デジタル回路にフィルタ効果があるべきではない。デジタル回路でこの機能を使用する必要はないかもしれません。無線周波数回路では、蛇行トレースはLC回路を形成することができる。もしそれがある周波数の信号にフィルタリング作用があれば、それはまだ過去のことです。

3.インダクタンス、これは可能です。元のPCB上のすべてのトレースに寄生インダクタンスがあります。PCBインダクタをいくつか作ることができます。

4.アンテナを受け取る、これは可能です。いくつかの携帯電話やラジオでこの効果を見ることができます。一部のアンテナはPCBトレースで作られている。

5.ヒューズ、この効果に困惑しています。短くて狭い蛇行線はどのようにヒューズの役割を果たしているのか。電流が大きいと爆発しますか。取締役会は無駄ではない。このヒューズの価格は高すぎる。どのようなアプリケーションに使用されるのか本当に分かりません。

以上の紹介を通じて、蛇行線はシミュレーションや無線周波数回路基板の近くにいくつかの特殊な効果があることが明らかになり、これはマイクロストリップ線の特性によって決定される。デジタル回路計画では、蛇行線は等長のタイミング整合効果を達成するために使用される。また、蛇行回路は信号品質に影響を与えるため、システムにおいてシステム要求を明確にし、実際の要求に基づいてシステム冗長度を計算し、蛇行回路を慎重に使用しなければならない。