Teknik PCB - Berhati-hati: bercakap tentang peran benang ular

Anda sering melihat orang bertanya soalan bentuk ular. Biasanya kita boleh melihat garis ular di tempat di mana kebanyakan mereka adalah papan tinggi kelajuan tinggi. Nampaknya papan dengan garis ular lebih maju. Jika anda boleh melukis garis ular, anda adalah seorang tuan. 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 apa garis ular lakukan dalam aplikasi praktik.

Untuk memahami garis ular, mari kita bercakap tentang routing PCB dahulu. Konsep ini nampaknya tidak perlu diperkenalkan. Bukankah jurutera perkakasan melakukan kerja kawat setiap hari? Setiap jejak pada PCB dilukis satu demi satu oleh jurutera perkakasan. Apa yang boleh dikatakan? Sebenarnya, jejak sederhana ini juga mengandungi banyak titik pengetahuan yang biasanya kita abaikan. Contohnya, konsep garis microstrip dan garis strip. Hanya diletakkan, garis microstrip adalah jejak yang berjalan di permukaan papan PCB, dan garis strip adalah jejak yang berjalan di lapisan dalaman PCB. Apa perbezaan antara dua garis ini? Pesawat rujukan garis microstrip ialah pesawat tanah lapisan dalaman PCB, dan sisi lain jejak terdedah kepada udara, yang menyebabkan konstan dielektrik sekitar jejak tidak konsisten, seperti konstan dielektrik 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 terlibat dalam substrat PCB, dan konstan dielektrik disekitar jejak adalah sama. Ini juga menyebabkan gelombang TEM dihantar pada garis garis, sementara gelombang quasi-TEM dihantar 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 and a menggali lebih dalam masalah ini, anda tidak akan dapat menyelesaikannya dalam sepuluh setengah bulan. Untuk membuat cerita panjang pendek, sama ada ia adalah garis microstrip atau garis strip, peran 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? Menurut 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

Di antara mereka, V ialah kelajuan penyebaran 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 bahan asas FR4 ke dalam formula untuk menghitungnya, iaitu, kelajuan penghantaran isyarat dalam bahan asas FR4 adalah separuh kelajuan cahaya. Namun, kerana setengah garis microstrip yang dikesan pada permukaan berada di udara dan setengah dalam substrat, konstan dielektrik akan sedikit dikurangi, jadi kelajuan pemindahan 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! Maksudnya, isyarat tidak dihantar ke pin lain melalui kabel dalam sekejap selepas satu pin dihantar. 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 akan menjadi siklus penuh! Ternyata bahawa PCB mempunyai pengaruh yang besar, ia sangat umum bagi papan kita mempunyai jejak lebih dari 1inci. Jadi adakah keterlambatan mempengaruhi operasi normal papan? Lihatlah sistem sebenar, jika ia hanya isyarat, dan isyarat lain tidak mahu dimatikan, maka perlahan tidak kelihatan mempunyai sebarang kesan. Namun, dalam sistem kelajuan tinggi, perlahan ini sebenarnya akan berkesan. Contohnya, partikel memori umum kita tersambung dalam bentuk bas, dengan garis data, garis alamat, jam, dan garis kawalan. Lihatlah antaramuka video kita. Tidak kira berapa banyak saluran adalah HDMI atau DVI, ia akan mengandungi saluran data dan saluran jam. Atau beberapa protokol bas, yang semua adalah transmisi sinkronis data dan jam. Kemudian, dalam sistem kelajuan tinggi sebenar, isyarat jam dan isyarat data ini dihantar secara serentak dari cip utama. Jika rancangan jejak PCB kita tidak baik, panjang isyarat jam dan isyarat data sangat berbeza. Ia mudah menyebabkan sampel data yang salah, dan kemudian seluruh sistem tidak akan berfungsi dengan biasa. Apa yang perlu kita lakukan untuk menyelesaikan masalah ini? Sudah tentu, kita akan berfikir untuk memperpanjang jejak panjang pendek sehingga panjang jejak dalam kumpulan yang sama adalah sama, kemudian lambat akan sama? Lalu bagaimana untuk memperpanjang jejak? Bingo! Akhirnya, ia tidak mudah untuk kembali ke topik. Ini adalah fungsi utama garis ular dalam sistem kelajuan tinggi. Angin, panjang sama. Itu mudah. Garis ular digunakan untuk angin panjang yang sama. Dengan melukis garis ular, kita boleh membuat kumpulan isyarat yang sama mempunyai panjang yang sama, sehingga selepas cip menerima isyarat, data tidak akan disebabkan oleh lambat berbeza pada jejak PCB. Pilihan yang salah. Garis ular sama seperti jejak pada papan PCB lain. Mereka digunakan untuk menyambungkan isyarat, tetapi mereka lebih panjang dan tidak mempunyai ia. Jadi garis ular tidak dalam dan tidak terlalu rumit. Kerana ia sama dengan kawat lain, beberapa peraturan kawat yang biasa digunakan juga berlaku untuk garis ular. Pada masa yang sama, kerana struktur istimewa garis ular, anda perlu memperhatikannya apabila kabel, misalnya, cuba untuk menjaga garis ular selari satu sama lain sebanyak mungkin. Lebih pendek, iaitu, pergi mengelilingi bengkok besar seperti kata-kata, jangan pergi terlalu padat dan terlalu kecil di kawasan kecil. Semua ini membantu untuk mengurangi gangguan isyarat. Garis ular akan mempunyai pengaruh buruk pada isyarat disebabkan peningkatan buatan panjang garis, sehingga selama ia boleh memenuhi keperluan masa dalam sistem, jangan gunakannya. Beberapa jurutera menggunakan isyarat DDR atau kelajuan tinggi untuk membuat seluruh kumpulan panjang sama. Garis berbentuk ular terbang di seluruh papan. Nampaknya ini kabel yang lebih baik. Sebenarnya, ini malas dan tidak bertanggungjawab. Banyak tempat yang tidak perlu terluka adalah luka, yang membuang-buang kawasan papan, dan juga mengurangi kualiti isyarat. Kita patut kira kelewatan lambat mengikut keperluan kelajuan isyarat sebenar untuk menentukan peraturan kabel papan.

Selain fungsi panjang yang sama, saya melihat beberapa fungsi lain dari garis ular yang sering disebut dalam artikel di Internet, dan saya juga akan bercakap singkat mengenainya di sini.

1. Argumen yang sering dilihat adalah peran persamaan impedance. Pernyataan ini sangat pelik. Impedansi jejak PCB berkaitan dengan lebar baris, konstan dielektrik, dan jarak arah rujukan. Bila ia berkaitan dengan garis ular? Bila bentuk jejak mempengaruhi impedance? Saya tak tahu. Dari mana pernyataan ini datang?

2. Ia juga dikatakan bahawa ia adalah peran penapisan. Fungsi ini tidak boleh dikatakan tidak ada, tetapi seharusnya tidak ada fungsi penapisan dalam sirkuit digital atau 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.

3. Antena yang menerima. Kita boleh lihat kesan ini pada beberapa telefon bimbit atau radio. Beberapa antena dibuat dengan jejak PCB.

4. Indukti. Semua jejak pada PCB pada awalnya mempunyai induksi parasit. Ia boleh dicapai untuk membuat beberapa induktor PCB.

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

Melalui perkenalan di atas, kita boleh jelaskan bahawa dalam sirkuit frekuensi analog atau radio, garis ular mempunyai beberapa kesan istimewa, yang ditentukan oleh ciri-ciri garis microstrip. Dalam rancangan sirkuit digital, garis serpentine digunakan untuk panjang yang sama untuk mencapai persamaan masa. Selain itu, garis serpentin akan mempengaruhi kualiti isyarat, jadi keperluan sistem patut dibersihkan dalam sistem, kelebihan sistem patut dihitung mengikut keperluan sebenar, dan garis serpentin patut digunakan dengan berhati-hati.