Rancangan Elektronik - Aplikasi garis serpentine dalam rekaan pcba

Dalam rancangan lukisan papan sirkuit PCB, anda akan sering melihat orang bertanya soalan tentang garis ular. Biasanya, tempat di mana kita boleh melihat garis ular kebanyakan papan densiti tinggi kelajuan tinggi, seperti papan dengan garis ular lebih tinggi, dan ia adalah seorang tuan yang tahu bagaimana untuk melukis garis ular. Terdapat juga banyak artikel tentang garis bentuk ular di Internet, dan saya sentiasa merasa bahawa kandungan beberapa pos akan menyesatkan pemula, menyebabkan kekacauan kepada orang, dan mencipta beberapa halangan buatan. Mari kita lihat aplikasi praktik garis serpentine sisi.

Analisis apa aplikasi garis serpentine dalam desain papan sirkuit PCB

Untuk memahami garis ular, mari kita bercakap tentang routing PCB dahulu. Konsep ini nampaknya tidak perlu diperkenalkan. Kecelakaan yang dilakukan oleh jurutera perkakasan setiap hari adalah kerja kawat. Setiap jejak pada PCB dicat satu demi satu oleh jurutera perkakasan. Apa yang boleh dikatakan? Sebenarnya, jejak sederhana ini juga mengandungi banyak titik pengetahuan yang biasanya kita lupakan. Contohnya, konsep garis microstrip dan garis strip. Secara singkat, garis microstrip adalah jejak yang berjalan pada permukaan papan PCB, dan garis strip adalah jejak yang berjalan pada lapisan dalaman PCB. Apa perbezaan antara dua garis ini? Lapisan rujukan garis microstrip adalah lapisan tanah lapisan dalaman PCB, dan sisi lain jejak terdedah kepada udara, sehingga konstan dielektrik sekitar jejak tidak sama.

Contohnya, konstan dielektrik bagi substrat FR4 yang biasanya digunakan adalah kira-kira 4.2, dan konstan dielektrik udara adalah 1. Terdapat pesawat rujukan pada kedua-dua sisi atas dan bawah garis garis garis. Seluruh jejak ditempatkan dekat substrat PCB, dan konstan dielektrik disekitar jejak adalah sama. Ini juga merupakan penghantaran gelombang TEM pada garis garis, dan penghantaran gelombang quasi-TEM pada garis garis mikro. Mengapa ia adalah gelombang quasi-TEM? Ia disebabkan oleh ketidakpadanan fasa di antaramuka antara udara dan substrat PCB. Apa gelombang TEM? Jika kita menggali lebih dalam masalah ini, kita tidak akan dapat menyelesaikannya dalam sepuluh setengah bulan. Untuk membuat cerita panjang pendek, sama ada ia adalah garis microstrip atau garis strip, kesan mereka tidak lebih daripada membawa isyarat, sama ada isyarat digital atau isyarat analog. Isyarat ini dihantar dalam bentuk gelombang elektromagnetik dari satu hujung ke yang lain dalam jejak. Sejak ia gelombang, mesti ada kelajuan. Apakah kelajuan isyarat pada jejak PCB? Bergantung pada perbezaan dalam konstan dielektrik, kelajuan juga berbeza. Kelajuan penyebaran gelombang elektromagnetik di udara adalah kelajuan cahaya yang diketahui. Kelajuan penyebaran dalam media lain mesti dihitung dengan formula berikut:

V=C/Er0.5

Sementara itu, V ialah kelajuan pendaraban di tengah, C ialah kelajuan cahaya, dan Er ialah konstan dielektrik di tengah. Melalui formula ini, kita boleh menghitung kelajuan penghantaran isyarat pada jejak PCB. Contohnya, kita hanya mengambil konstan dielektrik substrat FR4 ke dalam pengiraan formula, yang bermakna kelajuan pemindahan isyarat dalam substrat FR4 adalah separuh kelajuan cahaya. Bagaimanapun, bagi garis microstrip pada lapisan permukaan, kerana setengah berada dalam udara dan setengah berada dalam substrat, konstan dielektrik akan sedikit dikurangi, jadi kelajuan transmisi akan sedikit lebih cepat daripada garis strip. Data empirik yang biasa digunakan ialah lambat jejak garis microstrip adalah kira-kira 140ps/inci, dan lambat jejak garis strip adalah kira-kira 166ps/inci.

Seperti yang disebutkan di atas, hanya ada satu tujuan, iaitu, penghantaran isyarat pada PCB tertunda! Dengan kata lain, isyarat tidak dihantar dari satu pin ke pin lain melalui jejak dalam sekejap. . Walaupun kelajuan penghantaran isyarat sangat cepat, selagi panjang jejak cukup panjang, ia masih akan mempengaruhi penghantaran isyarat. Contohnya, bagi isyarat 1GHz, masa ialah 1ns, dan masa pinggir naik atau jatuh adalah kira-kira sepuluh daripada masa, kemudian ia adalah 100ps. Jika panjang jejak kita melebihi 1 inci (kira-kira 2.54 cm), maka lambat penghantaran akan lebih daripada pinggir naik. Jika jejak melebihi 8 inci (sekitar 20 cm), maka lambat boleh menjadi siklus penuh! Ternyata bahawa PCB mempunyai pengaruh yang besar, ia sangat umum bagi papan kita mempunyai jejak lebih dari 1inci. Jadi, adakah keterlambatan akan mempengaruhi kerja normal papan? Melihat sistem latihan, jika hanya ada satu isyarat, dan isyarat lain tidak mahu ditutup, maka perlahan tidak kelihatan mempunyai sebarang kesan. Namun, dalam sistem kelajuan tinggi, perlahan ini sebenarnya akan mempunyai kesan.

Contohnya, partikel memori umum kita tersambung dalam bentuk bas, dengan garis data, garis alamat, jam, dan garis kawalan. Mari kita lihat antaramuka video kita lagi. Tidak kira berapa banyak saluran adalah HDMI atau DVI, ia akan termasuk saluran data dan saluran jam. Mungkin ia adalah beberapa protokol bas, yang semua adalah transmisi sinkronis data dan jam. Kemudian, dalam sistem kelajuan tinggi praktik, isyarat jam dan isyarat data ini dihantar secara serentak dari cip utama. Jika bentangan PCB kita tidak baik, panjang isyarat jam dan isyarat data sangat berbeza. Ia mudah untuk membentuk sampel data yang salah, dan kemudian seluruh sistem tidak akan berfungsi dengan betul. Apa yang perlu kita lakukan untuk menyelesaikan masalah ini? Sudah tentu, kita akan berfikir jika jejak panjang pendek dipenjarakan sehingga panjang jejak dalam kumpulan yang sama sama sama, maka lambat akan sama? Lalu bagaimana untuk memperpanjang jejak? Bingo! Akhirnya, ia tidak mudah untuk kembali ke topik. Ini adalah kesan utama garis ular dalam sistem kelajuan tinggi. Angin, panjang sama. Ia sangat mudah. Garis ular digunakan untuk angin panjang yang sama. Selepas melukis garis ular, kita boleh mencapai panjang sama kumpulan isyarat yang sama, sehingga selepas isyarat diterima oleh cip, tidak akan ada lambat berbeza disebabkan jejak papan sirkuit PCB. Data komposisi dikumpulkan salah. Kabel ular sama seperti wayar di papan PCB lain. Mereka digunakan untuk menyambungkan isyarat. Jadi garis ular tidak terlalu dalam dan tidak terlalu rumit.

Kerana ia sama dengan jejak lain, beberapa peraturan kabel yang biasa digunakan juga berlaku untuk garis ular. Pada masa yang sama, kerana struktur istimewa garis ular, anda perlu memperhatikannya apabila kabel. Contohnya, cuba untuk menjaga garis ular selari satu sama lain. Lebih pendek, ia adalah perkataan lama pergi sekitar bengkok besar, tidak pergi terlalu padat dan terlalu kecil di kawasan kecil. Semua ini membantu untuk mengurangi gangguan isyarat. Garis ular mesti mempunyai pengaruh buruk pada isyarat disebabkan peningkatan buatan panjang garis, sehingga selama ia boleh memenuhi keperluan masa dalam sistem, jangan gunakannya jika ia tidak diperlukan. Beberapa jurutera menggunakan isyarat DDR atau kelajuan tinggi untuk membuat seluruh kumpulan panjang sama, dan garis-bentuk ular terbang di seluruh papan. Nampaknya ini adalah kabel yang lebih baik. dalam praktek, ini adalah manifestasi untuk mengambil masa tidak berguna dan tidak bertanggungjawab. Banyak tempat yang tidak perlu diawal adalah luka, tidak hanya membuang kawasan papan, tetapi juga mengurangi kualiti isyarat. Kita sepatutnya menghitung keterlaluan berdasarkan keperluan kelajuan isyarat sebenar, dan kemudian menentukan peraturan kabel papan.

Selain kesan panjang yang sama, saya telah melihat beberapa kesan lain dari garis ular yang sering disebut dalam artikel di Internet. Ini juga perkenalan singkat.

1. Argumen yang biasa dilihat adalah kesan persamaan impedance. Argumen ini sangat pelik. Impedansi jejak PCB berkaitan dengan lebar baris, konstan dielektrik, dan jarak pesawat rujukan. Bila ia berkaitan dengan garis ular? Bila bentuk jejak mempengaruhi impedance? Saya tidak tahu dari mana sumber pernyataan ini berasal.

2. Terdapat juga kesan penapisan. Kesan ini tidak boleh dikatakan tidak ada, tetapi tidak sepatutnya ada kesan penapisan dalam sirkuit digital. Mungkin kita tidak perlu menggunakan fungsi ini dalam sirkuit digital. Dalam sirkuit frekuensi radio, jejak ular boleh membentuk sirkuit LC. Jika ia mempunyai kesan penapisan pada isyarat frekuensi tertentu, ia masih masa lalu.

Semua jejak pada PCB asal mempunyai induksi parasit. Ia mungkin untuk melakukan beberapa induktor PCB.

4. Terima antena, ini boleh jadi. Kita boleh melihat kesan ini pada beberapa telefon bimbit atau radio. Beberapa antena dibuat dengan jejak PCB.

5. Fuse, kesan ini membuat saya bingung. Bagaimana wayar serpentine pendek dan sempit mempunyai kesan fuse? Jika arus besar, ia akan meletup? Papan itu tak berguna. Harga fuse ini terlalu besar. Saya benar-benar tidak mengerti apa jenis aplikasi ia akan digunakan. .

Selepas perkenalan di atas, kita boleh faham dengan jelas bahawa garis ular mempunyai beberapa kesan istimewa dekat sirkuit frekuensi analog atau radio, yang ditentukan oleh ciri-ciri garis microstrip. Dalam rancangan sirkuit digital, garis ular digunakan untuk menyelesaikan kesan persamaan masa yang panjang sama. Selain itu, garis serpentin akan mempunyai kesan pada kualiti isyarat, jadi keperluan sistem patut jelas dalam sistem, kelebihan sistem patut dihitung mengikut keperluan praktik, dan garis serpentin patut digunakan dengan berhati-hati.