Дизайн PCB - Каковы возможности использования кабеля при проектировании плат PCB?

При планировании чертежей плат PCB вы часто видите, как люди задают вопросы о змеевидных линиях. Как правило, большинство мест, где мы можем видеть змеевидные линии, - это высокоскоростные высокоплотные пластины, такие как более высокие концы с змеевидными линиями, и люди, которые знают, как рисовать змеевидные линии, являются мастерами. В Интернете также много статей о змеиных линиях, и я всегда думаю, что содержание некоторых сообщений вводит в заблуждение новичков, создает путаницу и создает искусственные препятствия. Итак, давайте посмотрим на практическое применение боковых змеевидных линий.

Анализ применения змеевидных линий при проектировании плат PCB

Чтобы понять змеиную линию, давайте поговорим о проводке PCB. Представляется, что эту концепцию не нужно вводить. Недостатки, которые ежедневно делают инженеры по оборудованию, - это проводка. Каждый след на PCB нарисован инженерами по оборудованию один за другим. Что мы можем сказать? На самом деле, этот простой след также содержит много точек знаний, которые мы обычно упускаем из виду. Например, концепции микрополосных и полосчатых линий. Короче говоря, микрополосная линия - это след на поверхности пластины PCB, а полоса - след на внутреннем слое PCB. В чем разница между этими двумя линиями? Ссылка на микрополосную линию является плоскостью заземления внутреннего слоя PCB, а другая сторона линии подвергается воздействию воздуха, поэтому диэлектрическая константа вокруг линии следа различна. Например, диэлектрическая константа используемой нами базовой пластины FR4 составляет около 4,2, а диэлектрический коэффициент воздуха - 1. Верхняя и нижняя стороны полосы имеют плоскость отсчета. Вся линия следа встроена вблизи базовой пластины PCB, и диэлектрическая константа вокруг линии следа одинакова. Это также представляет собой передачу TEM - волн по полосе и передачу квазиTEM - волн по микрополосе. Почему это квазиTEM - волны? Это вызвано фазовым несоответствием на границе между воздухом и базой PCB. Что такое TEM - волны. Если мы углубимся в этот вопрос, мы не сможем сделать это за десять с половиной месяцев. Короче говоря, будь то микрополосные или полосовые линии, их роль - не что иное, как несущие сигналы, будь то цифровые или аналоговые. Эти сигналы передаются в виде электромагнитных волн с одного конца маршрута на другой. Так как это волна, то должна быть скорость. Какова скорость сигнала на линии PCB? В зависимости от диэлектрической постоянной скорость также различна.

Скорость распространения электромагнитных волн в воздухе известна как скорость света. Скорость распространения в других средах должна быть рассчитана по следующей формуле:

V = C / ER0.5

В то же время, V - это скорость распространения в среде, C - скорость света, а Er - диэлектрическая константа среды. С помощью этой формулы мы можем легко вычислить скорость передачи сигнала по маршруту PCB. Например, мы просто заменили диэлектрическую константу базовой пластины FR4 в расчет формулы, что означает, что скорость передачи сигнала в базовой пластине FR4 составляет половину скорости света. Однако для микрополосных линий на поверхности диэлектрическая константа несколько снижается, так как половина находится в воздухе, а половина - в базовой пластине, поэтому скорость передачи будет немного выше, чем у полосы. Часто используемые эмпирические данные показывают, что задержка хода микрополосной линии составляет около 140ps / дюймов, а линии полосы - около 166ps / дюймов.

Как упоминалось выше, есть только одна цель - задержка передачи сигнала на PCB! Другими словами, сигнал не передается от одного штыря к другому мгновенно по маршруту следования. Хотя сигналы передаются быстро, до тех пор, пока длина линии следа достаточно длинная, она все равно влияет на передачу сигнала. Например, для сигнала 1ГГц период составляет 1ns, а время вдоль восходящего или нисходящего направления составляет примерно одну десятую от цикла, или 100ps. Если длина нашей траектории превышает 1 дюйм (около 2,54 см), задержка передачи превысит линию подъема. Если траектория превышает 8 дюймов (около 20 см), задержка может быть полным циклом! Оказалось, что PCB имеет такое большое влияние, что обычно на наших платах есть более 1 дюйма ходовой линии. Может ли задержка повлиять на нормальную работу совета директоров? Судя по системе упражнений, если есть только один сигнал, а другие сигналы не хотят выключаться, задержка, похоже, не имеет никакого эффекта. Однако в высокоскоростных системах эта задержка будет иметь реальные последствия.

Например, наши обычные частицы памяти соединяются в виде шины, включая линии данных, адресные линии, часы и контрольные линии. Давайте еще раз посмотрим на наш видеоинтерфейс. Независимо от того, сколько каналов HDMI или DVI, они будут включать в себя каналы передачи данных и тактовые каналы. Возможно, это какой - то протокол шины, все из которых синхронизируют передачу данных и часов. Затем в реальных высокоскоростных системах эти тактовые сигналы и сигналы данных синхронизируются с основным чипом. Если у нас плохая компоновка PCB, длина сигнала часов и сигнала данных будет сильно отличаться. Очень легко составить неправильную выборку данных, и тогда вся система не будет работать должным образом. Что мы должны сделать, чтобы решить эту проблему? Конечно, мы рассмотрим возможность удлинения короткой длины линии следа, чтобы длина линии в одной и той же группе была аналогичной, тогда задержка будет такой же? Как продлить следы? Правильный ответ! Наконец, вернуться к этой теме непросто. Это основная роль змеевидной линии в высокоскоростных системах. Обмотка, равнодлина. Это просто. Змеиный провод используется для обмотки равномерной длины. После построения змеевидной линии мы можем достичь одинаковой длины одного и того же набора сигналов, так что после того, как чип получит сигнал, не будет возникать разных задержек из - за следов платы PCB. Ошибка сбора данных о компонентах. Змеиная линия такая же, как и на других пластинах PCB. Они используются для соединения сигналов. Они просто будут ходить дольше, без него. Так что змеевидная линия не глубока и не слишком сложна.

Поскольку он идентичен другим следам, некоторые общие правила проводки также применяются к змеевидным линиям. В то же время, из - за особой структуры змеевидных линий, следует обратить внимание при проводке. Например, постарайтесь сделать змеевидные линии более параллельными друг другу. Короче говоря, это старая поговорка, чтобы обойти большой поворот и не ходить слишком плотно и слишком мало в пределах небольшого района. Все это помогает уменьшить помехи сигнала. Из - за искусственного увеличения длины линии змеевидная линия неизбежно окажет негативное влияние на сигнал, поэтому она не должна использоваться, если это не необходимо, до тех пор, пока она отвечает требованиям времени в системе. Некоторые инженеры используют DDR или высокоскоростные сигналы, чтобы сделать всю группу одинаковой длиной, а змеевидные линии летают по всей монтажной плате. Это кажется лучшим способом проводки. На практике это пустая трата времени и безответственное поведение. Многие места, не требующие запутывания, запутываются, не только теряя площадь платы, но и снижая качество сигнала. Мы должны рассчитать резервирование задержки в соответствии с фактическими требованиями скорости сигнала, а затем определить правила проводки панели.

Помимо эффекта равнодлины, я также видел несколько других эффектов змеевидных линий, которые часто упоминаются в статьях в Интернете. Здесь также есть краткое введение.

Обычным аргументом является влияние соответствия сопротивления. Этот аргумент странный. Сопротивление линии PCB зависит от ширины линии, диэлектрической константы и расстояния от опорной плоскости. Какое отношение это имеет к змеям? Когда форма линии влияет на сопротивление? Я не знаю источника этого утверждения.

2.Есть также эффект фильтрации. Нельзя сказать, что такого эффекта нет, но в цифровых схемах не должно быть фильтрующего эффекта. Возможно, нам не нужно использовать эту функцию в цифровых схемах. В радиочастотных схемах змеевидные линии могут образовывать схемы LC. Если он фильтрует сигналы на определенной частоте, это в прошлом.

3. индуктивность, это может быть. Все линии следа на исходном PCB имеют паразитную индуктивность. Можно сделать несколько PCB - датчиков.

4. Принимайте антенну, это нормально. Мы можем видеть этот эффект на некоторых мобильных телефонах или радио. Некоторые антенны изготовлены из PCB - трассировки.

5. предохранитель, этот эффект меня озадачил. Как короткая и узкая змеиная линия действует как предохранитель? Если ток большой, он взорвется? Совет директоров не бесполезен. Цена этого предохранителя слишком высока. Я действительно не понимаю, для каких приложений он будет использоваться.

После этого мы можем ясно понять, что змеевидные линии имеют некоторые особые эффекты вблизи аналоговых или радиочастотных плат, которые определяются характеристиками микроволновых линий. При планировании цифровых схем змеевидная линия используется для выполнения эффекта равномерного согласования временных рядов. Кроме того, змеевидные линии могут влиять на качество сигнала, поэтому в системе должны быть четко определены системные требования, избыточность системы должна рассчитываться в соответствии с фактическими требованиями и с осторожностью использовать змеевидные линии.