在規劃pcb線(xiàn)路板圖紙中，會(huì )常常能看到有人在問(wèn)蛇形線(xiàn)的問(wèn)題。平常咱們能看到蛇形線(xiàn)的地方大都是一些高速高密度板，如同帶有蛇形線(xiàn)的板子就更高檔，會(huì )畫(huà) 蛇形線(xiàn)便是高手了。網(wǎng)上關(guān)于蛇形線(xiàn)的文章也有許多，總感覺(jué)有些帖子的內容會(huì )誤導新手，給人們帶來(lái)困擾，人為制造一些障礙。那么咱們來(lái)看看實(shí)踐運用傍邊蛇形 線(xiàn)到底有什么效果。

　　解析pcb線(xiàn)路板設計中蛇形線(xiàn)應用有哪些

　　要弄懂蛇形線(xiàn)，咱們先來(lái)說(shuō)說(shuō)PCB走線(xiàn)。這個(gè)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(xiàn)工作么。PCB上的每條走線(xiàn)都是硬件工程師辛苦的一條 一條畫(huà)出來(lái)的，這有什么可說(shuō)的呢?其實(shí)便是這簡(jiǎn)略的走線(xiàn)也包含了許多咱們平常會(huì )疏忽的知識點(diǎn)。比方說(shuō)，微帶線(xiàn)和帶狀線(xiàn)的概念。簡(jiǎn)略地說(shuō)微帶線(xiàn)是走在PCB 板表層的走線(xiàn)，帶狀線(xiàn)是走在PCB內層的走線(xiàn)。這兩種線(xiàn)有什么差異呢?微帶線(xiàn)的參閱平面是PCB內層的地平面，走線(xiàn)的另一面是暴露在空氣中的，這樣就構成 了走線(xiàn)四周的介電常數并不共同，比方咱們常用的FR4基板介電常數是4.2左右，空氣的介電常數是1。而帶狀線(xiàn)上下兩面都有參閱平面，整個(gè)走線(xiàn)是嵌入在 PCB線(xiàn)路板基材傍邊的，走線(xiàn)四周的介電常數是共同的。這也就構成了帶狀線(xiàn)上傳輸的是TEM波，而微帶線(xiàn)傳輸的是準TEM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成的。什么是TEM波?......假如就這個(gè)問(wèn)題深挖下去的話(huà)，講上十天半個(gè)月也講不完。長(cháng)話(huà)短說(shuō)，無(wú)論是微 帶線(xiàn)還是帶狀線(xiàn)，他們的效果無(wú)非便是用來(lái)承載信號，無(wú)論數字信號或許模擬信號。這些信號在走線(xiàn)里以電磁波的形式從一端傳輸到另一端。既然是波，那就要有速 度。信號在PCB走線(xiàn)上的速度是多少呢?依據介電常數的差異，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(guò)下面的公式來(lái)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。經(jīng)過(guò)這個(gè)公式咱們就能輕松的核算出信號在PCB走線(xiàn)上的傳輸速度。比方咱們把FR4基材 的介電常數簡(jiǎn)略以4來(lái)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€(xiàn)的微帶線(xiàn)，因為一半在空氣中，一半在基材中，介電常數 會(huì )略有降低，這樣傳輸速度會(huì )比帶狀線(xiàn)略快一些。常用的經(jīng)驗數據便是微帶線(xiàn)的走線(xiàn)延時(shí)大約為140ps/inch,帶狀線(xiàn)的走線(xiàn)延時(shí)大約為166ps /inch。

　　前面說(shuō)了這么多只有一個(gè)目的，那便是信號在PCB上的傳輸是有延時(shí)的!也便是說(shuō)信號并不是在一個(gè)管腳發(fā)送出去以后，瞬間就經(jīng)過(guò)走線(xiàn)傳輸到另一個(gè)管腳。盡管 信號傳輸的速度很快，可是只要走線(xiàn)長(cháng)度滿(mǎn)足長(cháng)，還是會(huì )對信號傳輸帶來(lái)影響。比方說(shuō)一個(gè)1GHz的信號，周期是1ns，上升沿或許下降沿的時(shí)間大約為周期的 十分之一，那么便是100ps。假如咱們的走線(xiàn)長(cháng)度超越1inch(大約2.54厘米)，那么傳輸的推遲就差出了一個(gè)上升沿還要多的時(shí)間，假如走線(xiàn)超越 8inch(大約20厘米)，那么推遲就能整整差出一個(gè)周期!原來(lái)PCB的影響這么大，咱們板子上超越1inch的走線(xiàn)是很常見(jiàn)的。那么推遲會(huì )對板子正常 工作有影響么?看看實(shí)踐體系，假如僅僅一個(gè)信號，和其他信號不想關(guān)，那么推遲好像不會(huì )有什么影響?？墒?，在高速體系里，這個(gè)推遲是會(huì )實(shí)實(shí)在在的發(fā)生效果 的。

　　比方咱們常見(jiàn)的內存顆粒，是以總線(xiàn)形式連接的，有數據線(xiàn)，有地址線(xiàn)，有時(shí)鐘，有控制線(xiàn)。再看看咱們的視頻接口，HDMI或許DVI無(wú)論幾個(gè)通道，都會(huì )包含 數據通道和時(shí)鐘通道?；蛟S是一些總線(xiàn)協(xié)議，都是數據和時(shí)鐘同步傳輸。那么，在實(shí)踐的高速體系傍邊，這些時(shí)鐘信號和數據信號都是同步的從主芯片中發(fā)送出來(lái) 的，假如咱們的PCB走線(xiàn)規劃很差，時(shí)鐘信號和數據信號的長(cháng)度相差很大，那么很容易就能構成數據的錯誤采樣，那么整個(gè)體系也就不會(huì )正常工作了。要解決這個(gè) 問(wèn)題怎么辦呢?很自然的咱們就會(huì )想到，把長(cháng)度短的走線(xiàn)加長(cháng)，讓同組的走線(xiàn)長(cháng)度差不多，那不就推遲相同了?那怎么把走線(xiàn)加長(cháng)呢?繞唄!Bingo! 終于繞回主題了，真不容易。這便是蛇形線(xiàn)在高速體系中的首要效果。繞線(xiàn)，等長(cháng)。便是這么簡(jiǎn)略。蛇形線(xiàn)便是用來(lái)繞等長(cháng)的，經(jīng)過(guò)畫(huà)蛇形線(xiàn)，咱們能讓同組信號實(shí) 現等長(cháng)，這樣在接納芯片接納到信號后就不會(huì )因為PCB電路板走線(xiàn)上的不同延時(shí)構成數據的錯采了。蛇形線(xiàn)和其他pcb板上的走線(xiàn)相同，都是用來(lái)連接信號的， 僅僅走的長(cháng)一些而已，無(wú)它。所以蛇形線(xiàn)并不高深，也沒(méi)多復雜。

　　既然和其他走線(xiàn)相同，那么一些常用的布線(xiàn)規矩對蛇形線(xiàn)也是適用的，同時(shí)因為蛇形線(xiàn)的特殊結構，在布線(xiàn)時(shí)要注意到，比方盡量讓蛇形線(xiàn)彼此平行的部分遠一點(diǎn)， 短一點(diǎn)，也便是俗話(huà)說(shuō)的繞大彎，不要在小范圍內繞的太密太小。這都有助于減小信號干擾。蛇形線(xiàn)因為人工的增加了線(xiàn)長(cháng)，對信號必定是有壞的影響的，所以在系 統中只要能滿(mǎn)足時(shí)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(huì )去做全組等長(cháng)，蛇形線(xiàn)滿(mǎn)板飛，好像這樣便是更好的布線(xiàn)，實(shí)踐上這 是偷閑不負責任的體現。許多不需要繞線(xiàn)的地方繞線(xiàn)了，浪費了板子的面積不說(shuō)，也降低了信號質(zhì)量。咱們應該依據實(shí)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(xiàn)規矩。

　　除了等長(cháng)的效果以外，看到網(wǎng)絡(luò )上的文章中常常提到蛇形線(xiàn)的其他幾個(gè)效果，這兒也簡(jiǎn)略說(shuō)一下。

　　1.常?？吹降囊粋€(gè)說(shuō)法是阻抗匹配的效果，這個(gè)說(shuō)法很古怪，PCB走線(xiàn)的阻抗和線(xiàn)寬有關(guān)，和介電常數有關(guān)，和參閱平面的距離有關(guān)，什么時(shí)候和蛇形線(xiàn)有關(guān)了?走線(xiàn)的形狀什么時(shí)候影響到阻抗了?不知道這個(gè)說(shuō)法的源頭是從哪來(lái)的。

　　2.還有說(shuō)是濾波的效果，這個(gè)效果不能說(shuō)沒(méi)有，可是在數字電路里邊應該沒(méi)有濾波的效果或許說(shuō)在數字電路里邊咱們是不需要用到這個(gè)功用的。在射頻電路里，蛇形的走線(xiàn)能構成一個(gè)LC電路，假如說(shuō)對必定頻率的信號有濾波效果那還是說(shuō)的曩昔的。

　　3.電感，這個(gè)能夠有。原本PCB上的一切走線(xiàn)都有寄生電感。要做一些PCB電感是能夠完成的。

　　4.接納天線(xiàn)，這個(gè)能夠有。在有些手機或許收音機上咱們都能看到這個(gè)效果。有些天線(xiàn)便是用PCB走線(xiàn)來(lái)做的。

　　5.保險絲，這個(gè)效果讓我百思不得其解。短而窄的蛇形線(xiàn)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(gè)保險絲的代價(jià)太大了吧，實(shí)在想不明白會(huì )在什么樣的運用中用到。

　　經(jīng)過(guò)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(xiàn)有些特殊效果，這是微帶線(xiàn)特性決定的。而在數字電路規劃傍邊，蛇形線(xiàn)便是用來(lái)做等長(cháng)完成 時(shí)序匹配的效果。并且，蛇形線(xiàn)會(huì )對信號質(zhì)量產(chǎn)生影響，所以在體系中應該清晰體系需求，依據實(shí)踐要求核算體系冗余，謹慎運用蛇形線(xiàn)。