在規(guī)劃pcb線路板圖紙中，會常常能看到有人在問蛇形線的問題,。平常咱們能看到蛇形線的地方大都是一些高速高密度板,，如同帶有蛇形線的板子就更高檔，會畫 蛇形線便是高手了,。網(wǎng)上關(guān)于蛇形線的文章也有許多,，總感覺有些帖子的內(nèi)容會誤導新手，給人們帶來困擾,，人為制造一些障礙,。那么咱們來看看實踐運用傍邊蛇形 線到底有什么效果。
解析pcb線路板設(shè)計中蛇形線應(yīng)用有哪些
要弄懂蛇形線,，咱們先來說說PCB走線,。這個概念好像不用介紹，做硬件的工程師每天在做的不便是布線工作么。PCB上的每條走線都是硬件工程師辛苦的一條 一條畫出來的,，這有什么可說的呢?其實便是這簡略的走線也包含了許多咱們平常會疏忽的知識點,。比方說，微帶線和帶狀線的概念,。簡略地說微帶線是走在PCB 板表層的走線,，帶狀線是走在PCB內(nèi)層的走線。這兩種線有什么差異呢?微帶線的參閱平面是PCB內(nèi)層的地平面,，走線的另一面是暴露在空氣中的,，這樣就構(gòu)成 了走線四周的介電常數(shù)并不共同，比方咱們常用的FR4基板介電常數(shù)是4.2左右,，空氣的介電常數(shù)是1,。而帶狀線上下兩面都有參閱平面，整個走線是嵌入在 PCB線路板基材傍邊的,，走線四周的介電常數(shù)是共同的,。這也就構(gòu)成了帶狀線上傳輸?shù)氖荰EM波，而微帶線傳輸?shù)氖菧蔜EM波,。為什么是準TEM波?那是由 于在空氣和PCB基材交界處的相位不匹配構(gòu)成的,。什么是TEM波?......假如就這個問題深挖下去的話，講上十天半個月也講不完,。長話短說,，無論是微 帶線還是帶狀線，他們的效果無非便是用來承載信號,，無論數(shù)字信號或許模擬信號,。這些信號在走線里以電磁波的形式從一端傳輸?shù)搅硪欢恕＜热皇遣?，那就要有?度,。信號在PCB走線上的速度是多少呢?依據(jù)介電常數(shù)的差異，速度也不相同,。電磁波在空氣中的傳播速度是大家都熟知的光速,。在其他介質(zhì)中的傳播速度就要通 過下面的公式來核算：
V=C/Er0.5
其間,，V是在介質(zhì)中的傳播速度，C是光速,，Er是介質(zhì)的介電常數(shù),。經(jīng)過這個公式咱們就能輕松的核算出信號在PCB走線上的傳輸速度。比方咱們把FR4基材 的介電常數(shù)簡略以4來帶入公式核算,，也便是信號在FR4基材中的傳輸速度是光速的一半,?？墒潜韺幼呔€的微帶線，因為一半在空氣中,，一半在基材中,，介電常數(shù) 會略有降低，這樣傳輸速度會比帶狀線略快一些,。常用的經(jīng)驗數(shù)據(jù)便是微帶線的走線延時大約為140ps/inch,帶狀線的走線延時大約為166ps /inch,。
前面說了這么多只有一個目的，那便是信號在PCB上的傳輸是有延時的!也便是說信號并不是在一個管腳發(fā)送出去以后,，瞬間就經(jīng)過走線傳輸?shù)搅硪粋€管腳。盡管 信號傳輸?shù)乃俣群芸?，可是只要走線長度滿足長,，還是會對信號傳輸帶來影響。比方說一個1GHz的信號,，周期是1ns,，上升沿或許下降沿的時間大約為周期的 十分之一，那么便是100ps,。假如咱們的走線長度超越1inch(大約2.54厘米),，那么傳輸?shù)耐七t就差出了一個上升沿還要多的時間，假如走線超越 8inch(大約20厘米),，那么推遲就能整整差出一個周期!原來PCB的影響這么大,，咱們板子上超越1inch的走線是很常見的。那么推遲會對板子正常 工作有影響么?看看實踐體系,，假如僅僅一個信號,，和其他信號不想關(guān)，那么推遲好像不會有什么影響,?？墒牵诟咚袤w系里,，這個推遲是會實實在在的發(fā)生效果 的,。
比方咱們常見的內(nèi)存顆粒，是以總線形式連接的,，有數(shù)據(jù)線,，有地址線，有時鐘,，有控制線,。再看看咱們的視頻接口，HDMI或許DVI無論幾個通道,，都會包含 數(shù)據(jù)通道和時鐘通道,?；蛟S是一些總線協(xié)議，都是數(shù)據(jù)和時鐘同步傳輸,。那么,，在實踐的高速體系傍邊，這些時鐘信號和數(shù)據(jù)信號都是同步的從主芯片中發(fā)送出來 的,，假如咱們的PCB走線規(guī)劃很差,，時鐘信號和數(shù)據(jù)信號的長度相差很大，那么很容易就能構(gòu)成數(shù)據(jù)的錯誤采樣,，那么整個體系也就不會正常工作了,。要解決這個 問題怎么辦呢?很自然的咱們就會想到，把長度短的走線加長,，讓同組的走線長度差不多,，那不就推遲相同了?那怎么把走線加長呢?繞唄!Bingo! 終于繞回主題了，真不容易,。這便是蛇形線在高速體系中的首要效果,。繞線，等長,。便是這么簡略,。蛇形線便是用來繞等長的，經(jīng)過畫蛇形線,，咱們能讓同組信號實 現(xiàn)等長,，這樣在接納芯片接納到信號后就不會因為PCB電路板走線上的不同延時構(gòu)成數(shù)據(jù)的錯采了。蛇形線和其他pcb板上的走線相同,，都是用來連接信號的,， 僅僅走的長一些而已，無它,。所以蛇形線并不高深,，也沒多復(fù)雜。
既然和其他走線相同,，那么一些常用的布線規(guī)矩對蛇形線也是適用的,，同時因為蛇形線的特殊結(jié)構(gòu)，在布線時要注意到,，比方盡量讓蛇形線彼此平行的部分遠一點,， 短一點，也便是俗話說的繞大彎,，不要在小范圍內(nèi)繞的太密太小,。這都有助于減小信號干擾。蛇形線因為人工的增加了線長,，對信號必定是有壞的影響的,，所以在系 統(tǒng)中只要能滿足時序要求,，能不用就不要用。有些工程師凡是用到DDR或許用到高速信號就會去做全組等長,，蛇形線滿板飛,，好像這樣便是更好的布線，實踐上這 是偷閑不負責任的體現(xiàn),。許多不需要繞線的地方繞線了,，浪費了板子的面積不說，也降低了信號質(zhì)量,。咱們應(yīng)該依據(jù)實踐的信號速度要求核算推遲的冗余度,，然后確 定好板子的布線規(guī)矩。
除了等長的效果以外,，看到網(wǎng)絡(luò)上的文章中常常提到蛇形線的其他幾個效果,，這兒也簡略說一下。
1.常?？吹降囊粋€說法是阻抗匹配的效果，這個說法很古怪,，PCB走線的阻抗和線寬有關(guān),，和介電常數(shù)有關(guān)，和參閱平面的距離有關(guān),，什么時候和蛇形線有關(guān)了?走線的形狀什么時候影響到阻抗了?不知道這個說法的源頭是從哪來的,。
2.還有說是濾波的效果，這個效果不能說沒有,，可是在數(shù)字電路里邊應(yīng)該沒有濾波的效果或許說在數(shù)字電路里邊咱們是不需要用到這個功用的,。在射頻電路里，蛇形的走線能構(gòu)成一個LC電路,，假如說對必定頻率的信號有濾波效果那還是說的曩昔的,。
3.電感，這個能夠有,。原本PCB上的一切走線都有寄生電感,。要做一些PCB電感是能夠完成的。
4.接納天線,，這個能夠有,。在有些手機或許收音機上咱們都能看到這個效果。有些天線便是用PCB走線來做的,。
5.保險絲,，這個效果讓我百思不得其解。短而窄的蛇形線怎么起到保險絲的效果呢?電流一大就燒斷?那板子不是廢了,，這個保險絲的代價太大了吧,，實在想不明白會在什么樣的運用中用到,。
經(jīng)過上面的介紹咱們能夠清晰，在模擬或許射頻電路傍邊,，蛇形線有些特殊效果,，這是微帶線特性決定的。而在數(shù)字電路規(guī)劃傍邊,，蛇形線便是用來做等長完成 時序匹配的效果,。并且，蛇形線會對信號質(zhì)量產(chǎn)生影響,，所以在體系中應(yīng)該清晰體系需求,，依據(jù)實踐要求核算體系冗余，謹慎運用蛇形線,。
