電路設計 - 蛇形線在pcba設計中的應用

在規劃中 PCB電路板圖紙, 你會經常看到人們問關於蛇形線的問題. 通常, 我們可以看到蛇形線條的地方大多是高速高密度板, 像蛇形線條的板更高端, 它是一個知道如何畫蛇形線的大師. 網上也有很多關於蛇形線條的文章, 我總是覺得有些帖子的內容會誤導新手, 給人們帶來困惑, 製造一些人為障礙. 讓我們來看一下側面蛇形線的實際應用.

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。 這一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。 電路板上的每條軌跡都由硬體工程師逐個繪製。 可以說什麼？ 事實上，這個簡單的軌跡還包含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，微帶線是運行在PCB板表面的軌跡，帶狀線是運行在PCB內層的軌跡。 這兩條線有什麼區別？ 微帶線的基準面是PCB內層的地平面，而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, 空氣的介電常數為1. 帶狀線的上側和下側都有基準面. 整個軌跡嵌入PCB基板附近, 軌跡周圍的介電常數是相同的. 這也構成了TEM波在帶狀線上的傳輸, 以及准瞬變電磁波在微帶線上的傳輸. 為什麼是准瞬變電磁波? 這是由空氣和PCB基板之間介面的相位不匹配引起的. 什麼是瞬變電磁波? 如果我們深入研究這個問題, 我們不可能在十個半月內完成它. 長話短說, 無論是微帶線還是帶狀線, 它們的作用不過是傳遞訊號而已, 無論是數位信號還是類比信號. 這些訊號以電磁波的形式在軌跡中從一端傳輸到另一端. 因為它是波浪, 一定有速度. 訊號的速度是多少 PCB跟踪? 取決於介電常數的差异, 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。 通過該公式，我們可以輕鬆計算訊號在PCB軌跡上的傳送速率。 例如，我們只需將FR4基板的介電常數納入公式計算，這意味著訊號在FR4基板中的傳送速率是光速的一半。 然而，對於表面層上的微帶線，由於一半在空氣中，一半在襯底中，介電常數將略有降低，囙此傳送速率將略快於帶狀線。 常用的經驗數據是微帶線的軌跡延遲約為140ps/in，帶狀線的軌跡延遲約為166ps/in。

如上所述，只有一個目的，即延遲PCB上的訊號傳輸！ 換句話說，訊號不會在瞬間通過軌跡從一個管脚傳輸到另一個管脚。 雖然訊號傳送速率很快，但只要軌跡長度足够長，它仍然會影響訊號傳輸。 例如，對於1GHz訊號，週期為1ns，上升或下降沿的時間約為週期的十分之一，則為100ps。 如果軌跡長度超過1英寸（約2.54釐米），則傳輸延遲將超過上升沿。 如果軌跡超過8英寸（約20釐米），則延遲可以是一個完整的週期！ 事實證明，PCB有如此大的影響，我們的電路板有超過1英寸的軌跡是很常見的。 那麼，延誤是否會影響董事會的正常工作？ 看看練習系統，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影響。 然而，在高速系統中，這種延遲實際上會產生影響。

例如，我們的公共記憶體粒子以匯流排的形式連接，帶有數據線、地址線、時鐘和控制線。 讓我們再看看我們的視頻介面。 無論有多少通道是HDMI或DVI，它們都將包括數據通道和時鐘通道。 可能是某種匯流排協定，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佈局很差，則時鐘訊號和數據訊號的長度非常不同。 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。 我們應該做什麼來解决這個問題？ 當然，我們會認為，如果延長短長度記錄道，使同一組中的記錄道長度相似，那麼延遲將相同？ 那麼如何延長痕迹！ 答對了 最後，回到主題上來並不容易。 這是高速系統中蛇形線的主要影響。 繞組，等長。 它是如此簡單。 蛇形線用於纏繞相等的長度。 繪製蛇形線後，我們可以實現相同長度的同一組訊號，以便在晶片接收到訊號後，不會因PCB電路板軌跡而出現不同的延遲。 成分數據收集錯誤。 蛇形導線與其他PCB板上的導線相同。 它們用於連接訊號。 他們只是走得更長，沒有。 囙此，蛇形線並不深，也不太複雜。

由於它與其他軌跡相同，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，在佈線時應注意。 例如，儘量使蛇形線彼此進一步平行。 簡而言之，這是一句老話，繞大彎走，不要在小範圍內走得太密太小。 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，囙此只要它能够滿足系統中的定時要求，如果不需要，就不要使用它。 一些工程師使用DDR或高速訊號使整個組長度相等，蛇形線在電路板上到處飛。 看來這是一條更好的線路。 實際上，這是浪費時間和不負責任的表現。 許多不需要佈線的地方被纏繞，不僅浪費了電路板的面積，而且降低了訊號質量。 我們應該根據實際訊號速度要求計算延遲冗餘，然後確定電路板佈線規則。

除了等長的效果外，我還看到了互聯網上文章中經常提到的蛇形線的其他幾種效果。 這裡也是一個簡單的介紹。

一個常見的論點是阻抗匹配的效果。 這個論點很奇怪。 PCB跡線的阻抗與線寬、介電常數和基準面的距離有關。 什麼時候與蛇形線有關？ 軌跡的形狀何時影響阻抗？ 我不知道這句話的來源是什麼。

2、還有一個過濾效果。 這種效應不能說不存在，但在數位電路中應該沒有濾波效應。 也許我們不需要在數位電路中使用這個函數。 在射頻電路中，蛇形軌跡可以形成LC電路。 如果它對某個頻率的訊號有濾波作用，那它仍然是過去。

3. 電感, 這可能是. 原始PCB上的所有軌跡都有寄生電感. 可以做一些 PCB電感器.

4、接受天線，這可以。 我們可以在一些手機或收音機上看到這種影響。 一些天線是由PCB痕迹製成的。

5、保險絲，這個效果讓我困惑。 短而窄的蛇形導線如何發揮保險絲的作用？ 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。 我真的不知道它將用於什麼樣的應用程序。

通過以上介紹，我們可以清楚地瞭解到，蛇形線在類比或射頻電路附近具有一些特殊效應，這是由微帶線的特性决定的。 在數位電路規劃中，使用蛇形線來完成等長的定時匹配效果。 此外，蛇形線路將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，並應謹慎使用蛇形線路。