電路設計 - 蛇形線在pcb電路板設計中的應用有哪些？

在PCB電路板圖紙的規劃中，你經常會看到人們問關於蛇形線的問題。 通常，我們能看到蛇形線的地方大多是高速高密度板，像有蛇形線的板更高端，知道如何畫蛇形線的人是高手。 互聯網上也有很多關於蛇形線的文章，我總覺得有些帖子的內容會誤導新手，給人帶來困惑，製造一些人為的障礙。 那麼，讓我們來看看側蛇形線的實際應用。

分析蛇形線在PCB電路板設計中的應用

為了理解蛇形線，讓我們先談談PCB佈線。 這個概念似乎不需要引入。 硬體工程師每天所做的不便之處在於佈線工作。PCB上的每條跡線都是由硬體工程師逐一繪製的。 我們能說什麼呢？ 事實上，這個簡單的痕迹也包含了許多我們通常忽略的知識點。 例如，微帶線和帶狀線的概念。 簡而言之，微帶線是PCB板表面上的跡線，帶狀線是PCB內層上的跡線。 這兩條線有什麼區別？ 微帶線的參攷平面是PCB內層的接地平面，跡線的另一側暴露在空氣中，囙此跡線周圍的介電常數不同。 例如，我們常用的FR4基板的介電常數約為4.2，空氣的介電係數為1。 帶狀線的上側和下側都有參照平面。 整個跡線嵌入PCB基板附近，跡線周圍的介電常數相同。 這也構成了TEM波在帶狀線上的傳輸，以及准TEM波在微帶線上的傳輸。 為什麼它是准TEM波？ 它是由空氣和PCB基板之間的介面處的相位失配引起的。 什麼是TEM波。。。 如果我們深入研究這個問題，我們將無法在十個半月內完成。 長話短說，無論是微帶線還是帶狀線，它們的作用無非是承載訊號，無論是數位信號還是類比信號。 這些訊號以電磁波的形式從跡線的一端傳輸到另一端。 既然是波浪，就必須有速度。 PCB跡線上的訊號速度是多少？ 根據介電常數的不同，速度也不同。

電磁波在空氣中的傳播速度是眾所周知的光速。 其他介質中的傳播速度必須通過以下公式計算：

V=C/Er0.5

同時，V是介質中的傳播速度，C是光速，Er是介質的介電常數。 通過這個公式，我們可以很容易地計算出訊號在PCB跡線上的傳送速率。 例如，我們簡單地將FR4基板的介電常數代入公式計算，這意味著訊號在FR4基板中的傳送速率是光速的一半。 然而，對於表層上的微帶線，由於一半在空氣中，一半在基板中，介電常數會略有降低，囙此傳送速率會略快於帶狀線。 常用的經驗數據是微帶線的跡線延遲約為140ps/英寸，帶狀線的跡線延時約為166ps/英寸。

如上所述，只有一個目的，那就是PCB上的訊號傳輸被延遲！ 換句話說，訊號不會在瞬間通過跡線從一個引脚傳輸到另一個引脚。 雖然訊號傳送速率很快，但只要跡線長度足够長，仍然會影響訊號傳輸。 例如，對於1GHz訊號，週期為1ns，上升沿或下降沿的時間約為週期的十分之一，則為100ps。 如果我們的軌跡長度超過1英寸（約2.54釐米），那麼傳輸延遲將超過上升沿。 如果軌跡超過8英寸（約20釐米），則延遲可能是一個完整的週期！ 原來PCB有這麼大的影響，我們的電路板上有超過1英寸的走線是很常見的。 那麼，延誤會影響董事會的正常工作嗎？ 從練習系統來看，如果只有一個訊號，而其他訊號不想關閉，那麼延遲似乎沒有任何效果。 然而，在高速系統中，這種延遲將產生真正的影響。

例如，我們常見的記憶體粒子以匯流排的形式連接，包括數據線、地址線、時鐘和控制線。 讓我們再次看看我們的視頻介面。 無論有多少個通道是HDMI或DVI，它們都將包括數據通道和時鐘通道。 也許是某種匯流排協定，所有這些協定都是數據和時鐘的同步傳輸。 然後，在實際的高速系統中，這些時鐘訊號和數據訊號從主晶片同步發送。 如果我們的PCB佈局不好，時鐘訊號和數據訊號的長度就會有很大的不同。 很容易構成錯誤的數據採樣，然後整個系統將無法正常工作。 我們應該做些什麼來解决這個問題？ 當然，我們會考慮延長短長度的跡線，使同一組中的跡線長度相似，那麼延遲也會相同嗎？ 那麼如何延長痕迹呢！ 答對了！ 最後，回到這個話題並不容易。 這是蛇形線在高速系統中的主要作用。 纏繞，等長。 這很簡單。 蛇形線用於纏繞等長。 繪製蛇形線後，我們可以實現同一組訊號的相同長度，這樣在晶片接收到訊號後，就不會因PCB電路板跡線而產生不同的延遲。 成分數據收集錯誤。 蛇形線與其他PCB板上的跡線相同。 它們用於連接訊號。 它們只會走得更長，沒有它。所以蛇形線不深，也不太複雜。

由於它與其他跡線相同，一些常用的佈線規則也適用於蛇形線。 同時，由於蛇形線的特殊結構，在佈線時應該注意。例如，儘量使蛇形線彼此平行得更遠。 簡而言之，這是一句老話，繞過一個大轉彎，不要在一個社區域內走得太密集太小。 這一切都有助於减少訊號干擾。 由於人為新增線路長度，蛇形線路必然會對訊號產生不良影響，囙此只要能滿足系統中的定時要求，不需要時就不要使用。 一些工程師使用DDR或高速訊號使整個組長度相等，蛇形線在整個電路板上飛行。 這似乎是一種更好的佈線管道。在實踐中，這是浪費時間和不負責任的表現。 許多不需要纏繞的地方被纏繞，不僅浪費了電路板的面積，還降低了訊號質量。 我們應該根據實際的訊號速度要求計算延遲冗餘，然後確定板佈線規則。

除了等長的效果外，我還看到了互聯網文章中經常提到的蛇形線的其他幾種效果。 這裡還有一個簡短的介紹。

1.一個常見的論點是阻抗匹配的影響。 這個論點很奇怪。 PCB跡線的阻抗與線寬、介電常數和參攷平面的距離有關。 它與蛇形線有什麼關係？ 跡線的形狀何時影響阻抗？ 我不知道這個說法的來源。

2.還有過濾效果。 不能說沒有這種效應，但數位電路中不應該有濾波效應。 也許我們不需要在數位電路中使用此功能。 在射頻電路中，蛇形跡線可以形成LC電路。 如果它對某個頻率的訊號有濾波作用，那還是過去的事了。

3.電感，這可以。原始PCB上的所有跡線都有寄生電感。 可以做一些PCB電感器。

4.接受天線，這是可以的。我們可以在一些手機或收音機上看到這種效果。 一些天線是用PCB跡線製成的。

5.保險絲，這個效果讓我很困惑。 又短又窄的蛇形線是如何起到保險絲的作用的？ 如果電流很大，它會爆炸嗎？ 董事會並非無用。 這個保險絲的價格太高了。 我真的不明白它將用於什麼樣的應用程序。

經過以上介紹，我們可以清楚地瞭解到蛇形線在類比或射頻電路板附近有一些特殊效果，這是由微帶線的特性决定的。 在數位電路規劃中，蛇形線用於完成等長的時序匹配效果。 此外，蛇形線路會對訊號質量產生影響，囙此系統中應明確系統要求，應根據實際要求計算系統冗餘度，並謹慎使用蛇形線路。