蛇形走线的作用

蛇形走线的作用

1. 蛇形走线主要用在高速电路的设计中。因为高速电路设计时需要考虑信号完整性，数据线需要等长，所以有些线必须要走蛇形线以使他的线长和其他线一样。

2. 蛇形走线只要用于高频线中,但它的作用除了信号线等长外,还可作为一个电感起滤干扰杂波作用：：蛇形线相邻两线同一时刻电流大小相等，方向相反，彼此平行，磁场相互抵消，哪里来的电感作用！

通过线路的长度，设计者可以计算出信号从发送端到达接收端的时间，这个时间称作“信号延时”。因此不同长度的线路在某种程度上，也起到调节延时的作用。在当今的高速传输总线中，为了精确的控制信号的访问时间，设计者在电路中增加了时钟控制器来对访问的信号进行时钟同步，即只有在时钟控制器允许的时间内，信号的访问才是有效的。在此过程中，时钟控制器起到了“滤波器”的作用，设计者可以使用“差分滤波”和“非差分滤波”
只是针对高频的数字电路,解决时序问题. 一般只对延迟时间有用，至于信号完整性和电感不是主要作用，忽略不计！

蛇行走线主要是为了增加延时从而使得不同走线之间等长。但是需要注意，蛇行线之间有距离要求，距离太近的话，由于耦合会导致你的蛇行线不起作用并且信号质量变差。

蛇形线蛇形线是Layout中经常使用的一类走线方式。其主要目的就是为了调节延时，满足系统时序设计要求。设计者首先要有这样的认识：蛇形线会破坏信号质量，改变传输延时，布线时要尽量避免使用。但实际设计中，为了保证信号有足够的保持时间，或者减小同组信号之间的时间偏移，往往不得不故意进行绕线。　　那么，蛇形线对信号传输有什么影响呢？走线时要注意些什么呢？其中最关键的两个参数就是平行耦合长度（Lp）和耦合距离（S），图1-8-21所示。很明显，信号在蛇形走线上传输时，相互平行的线段之间会发生耦合，呈差模形式，S越小，Lp越大，则耦合程度也越大。可能会导致传输延时减小，以及由于串扰而大大降低信号的质量，其机理可以参考第三章对共模和差模串扰的分析。下面是给Layout工程师处理蛇形线时的几点建议：
1． 尽量增加平行线段的距离（S），至少大于3H，H指信号走线到参考平面的距离。通俗的说就是绕大弯走线，只要S足够大，就几乎能完全避免相互的耦合效应。
2． 减小耦合长度Lp，当两倍的Lp延时接近或超过信号上升时间时，产生的串扰将达到饱和。
3． 带状线（Strip-Line）或者埋式微带线（Embedded Micro-strip）的蛇形线引起的信号传输延时小于微带走线（Micro-strip）。理论上，带状线不会因为差模串扰影响传输速率。
4． 高速以及对时序要求较为严格的信号线，尽量不要走蛇形线，尤其不能在小范围内蜿蜒走线。
5． 可以经常采用任意角度的蛇形走线，如图1-8-20中的C结构，能有效的减少相互间的耦合。
6． 高速PCB设计中，蛇形线没有所谓滤波或抗干扰的能力，只可能降低信号质量，所以只作时序匹配之用而无其它目的。
7． 有时可以考虑螺旋走线的方式进行绕线，仿真表明，其效果要优于正常的蛇形走线。

详解蛇形走线的作用

本人和同行讨论也参考了一些资料，蛇形走线作用大致如下：希望大家补充纠正。
PCB上的任何一条走线在通过高频信号的情况下都会对该信号造成时延时，蛇形走线的主要作用是补偿“同一组相关”信号线中延时较小的部分，这些部分通常是没有或比其它信号少通过另外的逻辑处理；最典型的就是时钟线，通常它不需经过任何其它逻辑处理，因而其延时会小于其它相关信号。

高速数字PCB板的等线长是为了使各信号的延迟差保持在一个范围内,保证系统在同一周期内读取的数据的有效性(延迟差超过一个时钟周期时会错读下一周期的数据),一般要求延迟差不超过1/4时钟周期,单位长度的线延迟差也是固定的,延迟跟线宽,线长,铜厚,板层结构有关,但线过长会增大分布电容和分布电感,使信号质量,所以时钟IC引脚一般都接RC端接,但蛇形走线并非起电感的作用,相反的,电感会使信号中的上升元中的高次谐波相移,造成信号质量恶化, 所以要求蛇形线间距最少是线宽的两倍,信号的上升时间越小就越易受分布电容和分布电感的影响.

因为应用场合不同具不同的作用,如果蛇形走线在电脑板中出现，其主要起到一个滤波电感的作用，提高电路的抗干扰能力，电脑主机板中的蛇形走线，主要用在一些时钟信号中，如PCIClk,AGPClk，它的作用有两点：1、阻抗匹配 2、滤波电感。对一些重要信号，如INTEL HUB架构中的HUBLink,一共13根，跑233MHz，要求必须严格等长，以消除时滞造成的隐患，绕线是唯一的解决办法。一般来讲，蛇形走线的线距 >=2倍的线宽。PCI板上的蛇行线就是为了适应PCI 33MHzClock的线长要求。若在一般普通PCB板中，是一个分布参数的 LC 滤波器，还可作为收音机天线的电感线圈，短而窄的蛇形走线可做保险丝等等.

补充一：

采用蛇行线的确有助于提高主板、显卡的稳定性，有助于消除长直布线在电流通过时产生的电感现象，减轻线与线之间的串扰问题，这一点在高频率时表现得尤为明显。当然你也能够通过减小布线的密度达到相同的效果。

有条件的朋友可以观察一下手边的主板。CPU插座-->北桥芯片、北桥-->AGP插槽、频率发生器背面、内存DIMM槽附近，这些是集中使用蛇行线的地方。究其原因，还是这些都是工作在高频，并且还需要稳定的电流信号。

在PROTEL中一般先大致手工画好线，然后把要设置的所有线为一个CLASS，选Tools/Equalize net lengths。

补充二：

减轻线与线的串扰最主要的就是增加线间距，而和绕蛇行无关，蛇行线反而会带入导线自身的串扰问题，计算机主版个部分信号对时序要求非常严格，所以必须对每种信号进行长度匹配，以满足足够的建立和保持时间，走蛇行线仅仅是和时序设计相关，和高频信号完整性无关。我看过的国外多本信号完整性著作，还有芯片组厂商的Guildline,均没有要求设计者采用蛇行线走法，当然会有走线长度要求，但这只是符合时序规范要求。