Для чего разработчики гнут дорожки?

Приветствую тебя, дорогой друг, ты как и каждый начинающий радиолюбитель, наверное, задавался этим вопросом. Зачем все эти петли, завитушки, зигзаги на печатных платах электронных устройств? Когда можно же было провести дорожку от пункта «А» в пункт «Б» намного короче. Для чего их гнут проектировщики-инженеры? Ведь казалось бы только усложняют себе работу или нет?

И всё же, зачем их гнут?
А знаешь ли Ты, юный падаван, что скорость электрического сигнала (в идеальных условиях) равна скорости света? Быстрее на данный момент вроде как и нет ничего (учёные еще не открыли объектов или элементарных частиц которые могли бы двигаться выше этой скорости)
Представь себе эту скорость! Всего лишь за секунду электрический сигнал проходит расстояние в 299 792 458 метров! И это вроде как почти что до Луны о_0, во как.

Ну хорошо, а при чём же тогда здесь наши, масинькие, малюсенькие медные (и не только) дорожки на текстолитах (опьять же, и не только) ? — спросишь ты, и это будет чертовски правильный и отличный вопрос!

Давай ка, юный падаван, взглянем на картинку ниже, на ней изображены уровни шины передачи данных, такую шину ты можешь встретить на микроконтроллерах, программаторах, Ардуинах и им подобных платках она зовётся шина SPI :

На картинке период одного цикла тактового сигнала обозначен буквой Т. Давай ка расчехли свой, кхм, калькулятор и посчитаем какая же длинна будет у нашего такта? Мы знаем скорость шины, что есть её частота — например 1 мегагерц.

Для этого нам, нужно поделить одну величину на вторую, а именно скорость электрического сигнала на скорость (частоту) шины. 1 мегагерц это 1 000 000 колебаний (обрываний, тактов и тд. согласно википедии)

С.Э.С. / С.Ш. = длинна такта
299 792 458 м / 1 000 000 раз = 299,79 метра.

С такой длинный такта, нам пока нечего бояться и можно спокойно говнокодить делать свои платы без зигзагов и точных расчётов, но с ростом частоты уже стоит задуматься. Возьмём для примера частоту в 2 гигагерца и сделав расчёты узнаём что длинна нашего такта, в данном случае будет всего 15! сантиметров, вот тут уже не разгуляешься.

Вот развели мы плату и длина тактовой дорожки получилась — всего то каких то 4 сантиметра, а длина дорожки по которой бегут данные — 20 сантиметров. И вот тут беда, о юный падаван, потому как на первой дорожке (4см) закончиться первый такт, на второй дорожке (20см) сигнал пыхтя ещё бежит, он в пути.

В данном примере, в первом бите мы отправили 1. Тактовая дорожка отработала цикл и начался уже второй бит. На дорожке данных при этом единичка ещё не дошла. Если данные опознаются при восходящем фронте (т. е. при переходе тактового сигнала с 0 в 1), то второй бит тоже получается = 0, так как 1 от первого бита ещё не дошла и на конце дорожки 0. Мы свою единичку увидим только в третьем бите! Если данные опознаются при ниспадающем фронте тактового сигнала, то мы увидим во втором бите единичку от первого бита.

И чего же полезного мы почерпнули?:
1 - Для опознания данных при восходящем фронте тактового сигнала, длина дорожки данных должна быть той же длины или короче максимум на полпериода тактового сигнала.
2 - для опознания данных при нисходящем фронте тактового сигнала, длина дорожки данных должна быть той же длины или длиннее максимум на полпериода тактового сигнала.
Допуск в полпериода взят условно, так как в нём ещё нужно учесть скорость работы принимающей микросхемы. Т. е. допуск получается реально меньше.

Допуск (или верхний или нижний) = 299 792 458 / (2 * Частота_тактового_сигнала) — 299 792 458 / скорость_переключения_порта_приёмника.

Если дорожка расположена между двумя сплошными проводящими слоями, то получившийся допуск нужно уменьшить вдвое (для текстолита).

Иногда в спецификациях явно указывают допуск на разницу в длине дорожек.

Надеюсь тебе, юный падаван, было интересно и ты запомнишь это и твои DIY устройства будут работать намного чаще удачно и правильно.

© @1div0

Это сообщение отредактировал Comanchi - 4.08.2016 - 04:29

Спасибо, но все равно нихуя не понял.

Один перепостил с geektime, другой перепостил на ЯП, да ещё и подписал чужим автором.

Оригинал вот тут: https://geektimes.ru/post/277744/

Это сообщение отредактировал rasweb - 4.08.2016 - 04:27

Ну тебя и вштырило!

Я всё-равно нихуа не понял

Очень важная информация.
ТС, ты наверное крутой схемотехник и сможешь мне наконец объяснить - почему транзисторы и микрочипы не разбегаются, если у них есть ноги?

Только не скорость электрического сигнала (сами электроны еле шевелятся), а скорость распространения электрического сигнала.

А ещё там особо не накрутишься, возникают паразитные ёмкости и индуктивности.

Это сообщение отредактировал bash1026 - 4.08.2016 - 04:30

физики на ЯПе, мило. Хорошо что ассенизаторы пока не добрались.

Он забыл ещё про дифференциальные пары упомянуть.
скорей всего пост сольют, не место ему на ЯПе тем более в таком варианте изложения. Красочней и творчески надо излагать а не копипасту делать.

Например для доброго "лампового" VGA сигнала который уже добежал до монитора от вашего ПеКа и чудо процессор монитора на столе превратил его в множество сигналов для загрузки в процессор ЖК матрицы,
разность длин проводов/проводников между этими узлами в мониторе для разрешения 1024*768 точек не должна превышать 7 мм
Последствия дают весьма сомнительные спецэффекты ))

P.S>
тему поддержу вдруг, авось приживётся здесь.
тайный шпаломёт объявись )), чем тебе не угодил

Это сообщение отредактировал ломакин - 4.08.2016 - 04:37

Слушай,какой ТС упёртый попался...Щя ему ещё подкину "А ведь средняя скорость движения носитетей заряда при токе I в проводе сечения S равна I/(S ne e), где ne - плотность носителей заряда. Желающие сами могут убедится, что для правдоподобных токов и параметров провода скорость электронов в нём - порядка миллиметров в секунду.""Это, говорят, из репортажа об открытии Волховской ГЭС.
Рубильник включили, и ток медленно потёк к Ленинграду."

кто такой "юный падаван" и почему процесс модуляции так дико расписан? хуя какого первый бит информащии ебашит и сопровождает процесс после принимающего устройстра? боюсь представить какую хуйню напишет тс, когда узнает, что в п/п приборе управляемом есть 7 токов.... как говорил мой препод по миуроэлекронике полковник прохоренко "вижу курсант читал, что-то понял, но для себя не разобрался- садись минусок тебе". зы моя военная специальность связана с разработкой управления приводами ракет.

шпалы не кладу, я не полковник мне похер если кто то сказочник

---

ТС сам хоть прочитал? ОШибок ниибаца, как чурка нерусская ейбогу, юкадрочер кароч

Получается что Человечество уже уперлось в конечность скорости света. В некоторых областях скорость света не такая уж и большая.
Интересно, какие возможности будут у техники при освоении всякой темной энергии и т.п.

Короче, обьясняю. Если согнуть проводник под углом БОЛЬШЕ чем 45 град. то электроны на большой скорости не впишутся в поворот и вылетят за пределы проводника. Соответственно,потери будут огромными!

ТС - в запое что ли?

Хотите сказать вот это работать не будет, и я зря ибалсо?

Самое смешное, что может и будет. Там процентов 70 выводов - питание, а сами порты, в основном, выводы в кучку.

Есть немного, с вахты приехал, и поэтому ебашу все подряд!

Потому что припаяны! Это же элементарно!
А вот не припаянные бывает и разбегаются и по столу, и по полу.

нихуя себе

Спасибо ТС, не знал... Хотя все равно мало что понял.