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简单说是这个理
* U' M' x- A7 s% S9 p6 h9 y$ m; \) S! e" u! E& H3 a$ m: Q. R
: g; i/ w; |+ L2 g2 n1 V
这就是为啥 0.5线宽的损耗是最小的 而非最宽的1线宽
6 b! T3 ]- h, i" l, y2 m1 O/ Z6 @同时 也印证你的观察
/ @3 N0 J) I L6 H7 J走线宽度越接近50欧姆，损耗好像就越小。
$ O0 [" r0 ]* z1 I
2 W5 }! R/ d4 m) x3 ]& m" l0 U$ H; `6 N! C先说这个公式$ ?+ y/ U7 _+ F! r
) O& K' `) c" z5 B& b; a) u: g! M2 `
讯号传递过程中 会遭受两种损耗( G8 w6 o1 R& d( h
一个是Ohmic Loss 一个是Mismatch Loss
! a u9 v# l- w' R ]. ~" J
+ ~/ K+ {5 J! K) J4 dOhmic Loss 就是讯号会转换成热能
: _/ L; }; @' l/ P$ X跟介电损耗 走线长度 线宽……有关
& O9 K& p; j# N4 P: I+ }! I% }& x u( L+ M% s4 q
Mismatch Loss 就是讯号会反射
0 i" o$ e& _. [3 Z$ I跟阻抗匹配 线宽……有关
. f+ D! v( o. k8 v) H& W4 s8 y
5 C2 E* _2 z4 r! R2 e; M! p% L z+ { W! M& P& N" W9 `
有没发现 线宽跟两者都有关联?
* k8 a0 x6 G* {4 P* H& x8 H到底怎么决定?( }6 |* v' B8 A; k" Y5 l
很简单 看你这条走线 有无阻抗匹配要求: [. E& v( D l+ V* e1 Q" }
如果没有 例如电源走线 线宽就只考虑Ohmic Loss ( Q& ^! I& u! \* K% D" @
不用考虑Mismatch Loss 以电阻性公式:" L3 i# d& @8 @
' K2 P. L5 B, F/ }那当然线宽越宽 表面积越大 损耗越小 也就是IR Drop越小( `8 M ], t0 Z* s( z* h( f1 [
所以电源平面 甚至比电源走线好 因为表面积更大0 L" T" `5 H- B' J' L
换言之 如果是这情况 你的仿真条件4 Q0 W& i! `. F& W
0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、1MM 这五条走线. ~+ U1 m! u; z9 O3 {
肯定是1mm的损耗最小 因为线宽最宽 表面积最大
; e% c7 M' Y* S, Q, r! X% V电阻性最小 Ohmic Loss最小. Q; w0 D2 {3 }2 ]
) {7 `) p5 |+ t% L* W8 ~
1 u5 R; I4 o+ H6 d4 ?8 z3 p! }; X
但如果你这条走线 有阻抗匹配要求 例如射频走线的50欧姆3 J: R, g" y r9 c1 h
那抱歉 Ohmic Loss跟Mismatch Loss都要思考9 b% E$ ~: ~/ P4 X; l: f
8 l/ O( O# _, x8 m线宽太窄 电容性变小 阻抗高于50欧姆 损耗变大
: R+ w8 d. w3 e. J线宽太宽 电容性变大 阻抗低于50欧姆 损耗变大
8 R& w# E; c# a因为根据一开始那张图 阻抗只要不等于50欧姆 不论大于或小于7 \. u2 }( t0 r1 q2 y" c) x! ?
损耗都会变大
4 @. v0 W: T% }9 b换言之 如果是这情况 你的仿真条件
+ }+ [0 A% @; ~( |- p& Y7 n0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、1MM 这五条走线8 E' e! G7 F$ W' D( S" ^
未必是1mm的损耗最小 因为线宽最宽 固然Ohmic Loss最小
8 F( A, ]9 O+ ~- E但Mismatch Loss大啊(低于50欧姆) 那两者相加 损耗还是大
& {: v$ M* _% ^ X) Z. A2 X
% E- f" k4 S; _; Q, \6 ], Z! s2 g2 } X2 }
所以你常可以听到射频工程师说 走线越短越好! c3 D; P! \0 d
那就是缩减走线长度 减少Ohmic Loss 藉以降低损耗5 ?1 g2 M1 N3 ^
或是阻抗越接近50欧姆越好 那就是减少讯号反射 减少Mismatch Loss) B; n1 s$ \* U! U1 O
藉以降低损耗
% i. s8 z4 g# s' h, c+ y- n但你不会听到 射频走线线宽 越宽越好这种话
0 M5 V k. v2 g0 N& _就是这道理- E( o8 |) q0 {
所以下面这张图也得知 return Loss越小 表示反射越少 Mismatch Loss越小
/ w7 S$ z6 t) J' _那当然Insertion Loss越小 呼应上面公式
. Z! o8 d5 b; U
: H8 Q; E& L% M
: l0 ~! ^! w- R) O. Q1 x* e
- T. s( X. T# O' x5 Y3 i所以回到一开始的图 为啥走线宽度为50欧姆时，损耗最小?
8 B1 Z$ C+ R4 A) J就是因为50欧姆时 讯号几乎可说无反射 也就是Mismatch Loss为零(理想状态)2 u! H0 Q3 g0 Z$ X7 U1 G
那此时Insertion Loss 当然就只剩Ohmic Loss来决定% i: B4 { z+ Y" v# q& ?% c
0 u9 C2 K8 ~! v0 L4 s- G4 G9 q) h; q C# ^
你会有疑问 如果走线宽度为50欧姆时
3 V! u7 C: K% d- H! W8 L此时Insertion Loss 只剩Ohmic Loss来决定' I7 J0 P+ f2 k" _
那不就又回到 线宽越宽 表面积越小 损耗越小的思考?
' O# H: ?) k. V0 u, m+ v但又说 线宽不是越宽越好 搞得好乱啊
$ @& Y3 ]8 z& l1 Y$ [+ M
( D6 m% `/ S/ |
& B) n: g, O* N& ?1 M" h- [2 ]我用射频走线 常用的挖空来做说明8 G. A- ~7 p6 {4 \8 g% e- Y, v9 c& j
在同样维持50欧姆阻抗情况下2 y" G6 S, W2 Z" A/ y z' M+ p+ r
当参考层的地 与走线距离越大 其线宽就越宽
* [8 G8 O, o* }, k8 ]说过 走线宽度为50欧姆时* ^4 \( r5 u9 ]' i1 A6 U$ a
此时Insertion Loss 只剩Ohmic Loss来决定 因为Mismatch Loss为零(理想状态)! W# l6 d/ Q) e3 [6 b9 M* I. |
那肯定是右边 线宽较宽的情况 损耗会较小
2 K( V9 _7 l5 a0 R4 I, l0 W' b: y这也是挖空的目的 尤其是一些频率较高的射频走线
# m' v5 m, k9 f例如WIFI 6GHz
" C3 Z# r) U# P+ u
6 \: k; k, Y! C: ~" [, v: ~
~- ?" S0 V8 y9 {
所以 下结论了) T0 r+ _: c4 M% f$ W- s; a+ J/ q
在不需要考虑Mismatch Loss情况下- t& [) M: x4 U" F# P
例如电源走线 或是阻抗已经为50欧姆前提下 h# \. |3 s3 {" w# R
此时 就是线宽越宽越好
; `' H" h4 e% |3 t; @# `9 X$ [! |# K. r
但如果要考虑阻抗 也就是讯号有可能会反射 造成Mismatch Loss情况下
) R0 S) L5 Q K: y+ C那线宽就不是越宽越好 而是越符合50欧姆越好$ n7 s3 v- L2 L8 H0 z
5 b9 ^% g9 ^, \. S
8 a" h3 k; S2 z8 ^4 T
当然 这边的50欧姆 只是方便说明概念) A$ i8 @ s. J- ]
因为我猜你仿真的Port1跟Port2 预设为50欧姆+ _2 q; ]$ k7 I1 A
这也是许多仿真软件的预定设定( c% E: c, ^2 a8 ~$ m4 u
所以你才会发现 走线宽度越接近50欧姆，损耗好像就越小。5 V$ `7 N$ _' y: O. _9 ]0 ]2 o3 u
但 这个50欧姆 不是绝对 因为不是只有射频走线要考虑阻抗; c# f! |: H& f. l# |+ M; {# B
主要还是看你走线 是用在怎样的系统应用
% M( K1 t7 @% N, s! m如果是用在HDMI差动对 那就是差动对线宽为100欧姆时 其损耗最小
. ?5 _+ p# w5 v& @ F3 W* x如果是用在USB差动对 那就是差动对线宽为90欧姆时 其损耗最小
- a2 \( C9 x& j- ]; V, g# V" B* T$ }2 j. O3 u
" n% p9 }$ x; @% N' ~& P |
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发表于 2023-3-21 14:47
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