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简单说是这个理1 S! d! h9 w$ }' S7 V9 ]
9 V" ?% m+ [# u" B5 I" h
4 u0 J: S! r) D% ?( I; j& ~ A5 I这就是为啥 0.5线宽的损耗是最小的 而非最宽的1线宽) x: V1 {! [) [% K1 G
同时 也印证你的观察$ m% A* W: A: a! \8 Q
走线宽度越接近50欧姆，损耗好像就越小。7 {& Y2 O) T6 S( o3 K$ M# a
8 z; a( C {4 y; u# j# b先说这个公式
; ^! t+ |, i8 k( |: v9 q9 ?, T
) k w5 l/ c% v5 e+ y/ Z讯号传递过程中 会遭受两种损耗
" r) y$ c$ o5 u一个是Ohmic Loss 一个是Mismatch Loss
* J+ y- W' q( G- d
# ~$ i" P* p9 f' y; IOhmic Loss 就是讯号会转换成热能; E& @, Z- d1 [, w9 Z" d
跟介电损耗 走线长度 线宽……有关* b5 @( D) g4 L
1 C6 A. t& L# v# R& ]& C7 W* l. e
Mismatch Loss 就是讯号会反射7 G3 b1 q. X: C* Z$ M
跟阻抗匹配 线宽……有关
/ C7 X( {$ C' @* [# D; y
! B( S3 ^' u% A' P; H) w8 o. F5 @! Z( D6 ~: }
有没发现 线宽跟两者都有关联?
2 w% U/ a1 M' Y0 j7 \. }) k5 |6 X到底怎么决定?, [, E* g% q/ F! F8 ^# B2 j
很简单 看你这条走线 有无阻抗匹配要求5 J3 K0 R- V6 ^6 S& U. _8 k
如果没有 例如电源走线 线宽就只考虑Ohmic Loss ' d1 s" Z# n9 x# ~- M
不用考虑Mismatch Loss 以电阻性公式:
( B$ f- r- R" f4 o- Z
T, Q+ \3 ~' N( E
那当然线宽越宽 表面积越大 损耗越小 也就是IR Drop越小
, ?( d; U* }1 c0 D% z" t5 f所以电源平面 甚至比电源走线好 因为表面积更大
; z$ \* O0 a! y% E5 x换言之 如果是这情况 你的仿真条件! e5 t8 `$ U/ g9 d( E
0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、1MM 这五条走线1 X% z: [ n2 _2 w# E1 W6 R& y
肯定是1mm的损耗最小 因为线宽最宽 表面积最大
6 N0 ]: b% m0 ?( u4 w- E电阻性最小 Ohmic Loss最小; ?- {0 k% q' \8 }
% W& K0 D* X- E9 I
; V5 J, Q" y" F ]
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
h3 n/ y6 l+ c0 T那抱歉 Ohmic Loss跟Mismatch Loss都要思考
" f6 h. m6 w T. [- H
/ L/ t& D! v2 b/ c. d# H/ p
线宽太窄 电容性变小 阻抗高于50欧姆 损耗变大
* x) f1 e' |; T7 n7 f线宽太宽 电容性变大 阻抗低于50欧姆 损耗变大* O" N1 E; f. h% w, ?' v. c
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
4 l$ Y& E# c! R3 u损耗都会变大
8 m5 W" Q4 k* p M. B换言之 如果是这情况 你的仿真条件
/ P8 G. l2 g; B9 X0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、1MM 这五条走线
( A0 ^+ ~. F/ |未必是1mm的损耗最小 因为线宽最宽 固然Ohmic Loss最小' i5 I, D. e0 r4 C; v
但Mismatch Loss大啊(低于50欧姆) 那两者相加 损耗还是大3 ?) R7 [) b; f7 ?' U1 E1 _5 f
( O! ^, s4 {/ h: B0 h
% \; M- w6 s G6 N, r* @ |0 u# M$ Z
所以你常可以听到射频工程师说 走线越短越好- X7 K$ k# A! p# n4 l& M9 N
那就是缩减走线长度 减少Ohmic Loss 藉以降低损耗
9 N$ `6 w% N, m4 G! n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; \9 k& M. q) x3 I# s
藉以降低损耗 ) m( l" z# V4 Q* b4 V
但你不会听到 射频走线线宽 越宽越好这种话
: M+ z' B) }/ u- X: s1 V7 P" X" ~就是这道理1 [. B' d2 J4 y: c, y) I
所以下面这张图也得知 return Loss越小 表示反射越少 Mismatch Loss越小
[5 m* v% c( q$ ^那当然Insertion Loss越小 呼应上面公式; k+ C) _& b5 }. y' D
: w: o8 _2 K3 `0 S
! g7 V; L# [; b! S0 x8 m5 M$ g
) g1 p# G g' Z% L: n所以回到一开始的图 为啥走线宽度为50欧姆时，损耗最小?
! m5 @0 N: t" G" M! \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)& u* p% M; Q/ l5 s3 f4 h
那此时Insertion Loss 当然就只剩Ohmic Loss来决定" i# q# x8 u1 U1 |/ R" ?1 B: ^
& H% a5 ?3 T8 Y1 \2 v
, D* j V/ T. J3 d9 @7 ?你会有疑问 如果走线宽度为50欧姆时8 ]& V1 y- h7 t3 V M8 A) p
此时Insertion Loss 只剩Ohmic Loss来决定: Y. a6 S9 `# \! N
那不就又回到 线宽越宽 表面积越小 损耗越小的思考?
; |# g3 n7 F b1 t' y, n但又说 线宽不是越宽越好 搞得好乱啊( g9 M- ]0 w% H2 j9 K" [3 i$ Q
8 D: V- g, e" a5 M, U& n# J/ }
0 J! T4 Z& k& Y我用射频走线 常用的挖空来做说明
! c0 K( o9 W( v! {. c [, E, l在同样维持50欧姆阻抗情况下8 y8 ~. V( U# k: J" C- K! {
当参考层的地 与走线距离越大 其线宽就越宽$ ?! Z! B0 E1 j1 K" X% g- g
说过 走线宽度为50欧姆时# j6 P1 _* c; ?, _ Z6 u
此时Insertion Loss 只剩Ohmic Loss来决定 因为Mismatch Loss为零(理想状态)
% h3 j! a/ A6 y: C% \那肯定是右边 线宽较宽的情况 损耗会较小+ v1 D7 l* q, x
这也是挖空的目的 尤其是一些频率较高的射频走线 @& y5 x1 Z. @2 L8 L
例如WIFI 6GHz
) P" @ r5 e1 w* l. b* l/ q4 W
* Q" O! ^0 m1 o
0 r7 T& o, f! }& |, P) o9 P
所以 下结论了
. W: h1 C4 {+ `& p f" W$ B$ C在不需要考虑Mismatch Loss情况下
0 s/ u/ C' c% t( u8 H6 h例如电源走线 或是阻抗已经为50欧姆前提下
& s: V8 X: J7 ~0 ?. }此时 就是线宽越宽越好
- [* O& p6 ~0 D9 N& ?- `$ x7 m- Q; N! S/ H- O
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
& {4 j% O! S% ~- |, x那线宽就不是越宽越好 而是越符合50欧姆越好
' h+ i0 {5 e; X' c I7 R
% D/ }! C) u1 q, t6 J: X6 ~8 a, ~* u; M1 E3 `+ J7 _1 Z
当然 这边的50欧姆 只是方便说明概念
. Z. o) [, Q, H" J+ I2 X' F因为我猜你仿真的Port1跟Port2 预设为50欧姆/ f# v, X' w3 p1 c* Q
这也是许多仿真软件的预定设定. f* c5 m ~1 d5 D( t" t' E# t: o
所以你才会发现 走线宽度越接近50欧姆，损耗好像就越小。' }" u3 W6 K# F- Z. d3 ?
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
4 A, |3 R3 C9 k# d* n! y主要还是看你走线 是用在怎样的系统应用
, C, M# J0 Y& C' e% Z$ S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* N+ u9 ~8 h) D& ~+ \1 R& l
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
; j* k8 I. W. b @: H
$ M; E9 |6 z E2 m) W3 K
x$ T( n2 N$ j' y3 } |
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发表于 2023-3-21 14:47
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