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。網上關于蛇形線的文章也有許多，總感覺有些帖子的內容會誤導新手，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線路板設計中蛇形線應用有哪些
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內層的地平面，走線的另一面是暴露在空氣中的，這樣就構成 了走線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是共同的。這也就構成了帶狀線上傳輸的是TEM波，而微帶線傳輸的是準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到另一端。既然是波，那就要有速 度。信號在PCB走線上的速度是多少呢?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是在介質中的傳播速度，C是光速，Er是介質的介電常數。經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 會略有降低，這樣傳輸速度會比帶狀線略快一些。常用的經驗數據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，瞬間就經過走線傳輸到另一個管腳。盡管 信號傳輸的速度很快，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)，那么傳輸的推遲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，那么推遲好像不會有什么影響。可是，在高速體系里，這個推遲是會實實在在的發(fā)生效果 的。
比方咱們常見的內存顆粒，是以總線形式連接的，有數據線，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 數據通道和時鐘通道。或許是一些總線協議，都是數據和時鐘同步傳輸。那么，在實踐的高速體系傍邊，這些時鐘信號和數據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，時鐘信號和數據信號的長度相差很大，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，經過畫蛇形線，咱們能讓同組信號實 現等長，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成數據的錯采了。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構，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。許多不需要繞線的地方繞線了，浪費了板子的面積不說，也降低了信號質量。咱們應該依據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，看到網絡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.常常看到的一個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，和介電常數有關，和參閱平面的距離有關，什么時候和蛇形線有關了?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，可是在數字電路里邊應該沒有濾波的效果或許說在數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，蛇形線會對信號質量產生影響，所以在體系中應該清晰體系需求，依據實踐要求核算體系冗余，謹慎運用蛇形線。
