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简单说是这个理
1 C( C7 y* A$ t/ C6 s. P9 ~+ M( Y) |& a
/ s9 \9 Y$ O2 t3 E
这就是为啥 0.5线宽的损耗是最小的 而非最宽的1线宽% R) h6 w+ [' P% l: [+ z0 Q; M
同时 也印证你的观察
- l7 E1 s% b0 y% h走线宽度越接近50欧姆，损耗好像就越小。% ~4 P M) R k- f/ M' @
* N' Q& q- F4 C. V" |1 [6 y先说这个公式. {7 B: K# k" X& `
1 Y' N q& X0 e4 z讯号传递过程中 会遭受两种损耗
! m* B& o! _/ ~. r一个是Ohmic Loss 一个是Mismatch Loss4 ]$ S0 Y( j P* i o7 r5 k% z
2 Z" F# z. s8 y* R, Q" zOhmic Loss 就是讯号会转换成热能0 q* `. ?1 { g0 U! p" H
跟介电损耗 走线长度 线宽……有关9 \0 c- A* r8 _3 [+ V' A# S/ i
7 I$ l! U- n; N0 WMismatch Loss 就是讯号会反射
: I0 Y& {# a7 j8 R: a跟阻抗匹配 线宽……有关6 y f- B6 W# j1 |7 W8 f
) C5 ]" L1 ]0 R, e
, l1 B+ b% w l! R# |% Z% s- ]+ F有没发现 线宽跟两者都有关联?1 Z% @+ C5 Y( W) x9 W# }
到底怎么决定?3 Z8 a$ }8 c) J/ z! J# ^5 N2 }0 }
很简单 看你这条走线 有无阻抗匹配要求7 v7 x4 s! [8 L% S4 F2 n5 w' w
如果没有 例如电源走线 线宽就只考虑Ohmic Loss
' \; M9 J3 R6 `, h/ H4 Y! H9 S" [不用考虑Mismatch Loss 以电阻性公式:: {; O2 M! a6 L; S. W
1 P+ Q" Z2 B8 k) d3 h
那当然线宽越宽 表面积越大 损耗越小 也就是IR Drop越小. {/ N% t& v% n) J
所以电源平面 甚至比电源走线好 因为表面积更大
8 l( Z& H' r6 ~+ I换言之 如果是这情况 你的仿真条件
( F' p+ H& _& W( I0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、1MM 这五条走线! m* w. S2 Q! r: b- c6 K
肯定是1mm的损耗最小 因为线宽最宽 表面积最大
3 R; ^9 q, e1 w: \; _, Z T电阻性最小 Ohmic Loss最小( j, G; l: V$ `; F
7 e+ z3 J* A# @) L
# j% o/ N4 I. F7 E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
F5 {8 `: o& B1 D* W那抱歉 Ohmic Loss跟Mismatch Loss都要思考& C K* T; U5 {% f0 T9 i8 Y4 ~, H
+ L2 W* Q& p1 }! F" n4 Y, \
线宽太窄 电容性变小 阻抗高于50欧姆 损耗变大
8 M5 ]- T! l' w z线宽太宽 电容性变大 阻抗低于50欧姆 损耗变大' Q( \3 F* v; {, o. u! M# D& `
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
/ e3 |, w" t. B, T" a/ L损耗都会变大
3 ^' \! r: z& u( s& N1 U换言之 如果是这情况 你的仿真条件
/ K6 e+ E, Y' \* @; B7 M+ O: a; I2 _0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、1MM 这五条走线6 f H, c+ I5 F- @7 O3 W
未必是1mm的损耗最小 因为线宽最宽 固然Ohmic Loss最小
, y% A% T/ N r E g) Q! h但Mismatch Loss大啊(低于50欧姆) 那两者相加 损耗还是大% e) `3 \$ X/ u
] r. h1 d7 g- o, @& z, g- K) e% A( x% W0 i2 R8 L
所以你常可以听到射频工程师说 走线越短越好
Z3 J8 j0 C1 K. Q那就是缩减走线长度 减少Ohmic Loss 藉以降低损耗. x6 W1 z: B7 O! [ C! H
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
0 a; I9 \( s# T6 h藉以降低损耗 $ A" n$ S% z( B# i) R: F
但你不会听到 射频走线线宽 越宽越好这种话
" f+ q) D$ {' d. D就是这道理) v7 A8 H2 u$ j6 Q1 v! K$ R
所以下面这张图也得知 return Loss越小 表示反射越少 Mismatch Loss越小
8 T9 h" U5 w. v% K那当然Insertion Loss越小 呼应上面公式 r$ I% l3 x+ H1 j* R. r, L7 L
, R* M- K, E4 w+ |, ?6 ]9 s$ q+ ^+ O- b& i
- w! n H J* E& k/ r) j
所以回到一开始的图 为啥走线宽度为50欧姆时，损耗最小?9 u9 D3 Q0 n+ o7 ^
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)' r, n9 ^# Z- P ^, m
那此时Insertion Loss 当然就只剩Ohmic Loss来决定
* g2 R1 o; a6 y0 i5 U- c
) f+ A# _. N# H! a
! d. o3 \- y- l3 |你会有疑问 如果走线宽度为50欧姆时
* P* P2 W) |& y3 c$ H4 Q" i此时Insertion Loss 只剩Ohmic Loss来决定/ e7 |1 r/ F& U ]/ D
那不就又回到 线宽越宽 表面积越小 损耗越小的思考?, v3 z) N1 u5 v
但又说 线宽不是越宽越好 搞得好乱啊1 n& J8 D1 v4 a6 q% u* ]1 h
" W2 k8 r% g' o+ C; s2 l, V
3 K! a" ?0 k) [+ e) a4 o, B( q我用射频走线 常用的挖空来做说明+ P. e' G" o/ {/ ]
在同样维持50欧姆阻抗情况下
, ~0 F7 j ]9 ]9 X当参考层的地 与走线距离越大 其线宽就越宽
" _7 z) X4 J+ ^0 T5 g8 O说过 走线宽度为50欧姆时
) i. n1 Q3 g9 z- O. E此时Insertion Loss 只剩Ohmic Loss来决定 因为Mismatch Loss为零(理想状态)/ ?2 a$ p5 e" b! \
那肯定是右边 线宽较宽的情况 损耗会较小
0 J r* \6 c5 b这也是挖空的目的 尤其是一些频率较高的射频走线( A- @. y3 r8 {! Y2 y; h9 |
例如WIFI 6GHz; i. i! r. @! m+ i
o$ B( b8 e! j" |5 |) P
, N& O" s3 g5 g1 r2 z2 W' ?所以 下结论了
$ Q& R5 m, {- S0 m m; _在不需要考虑Mismatch Loss情况下
: t- b$ Y# d- C例如电源走线 或是阻抗已经为50欧姆前提下
7 R+ |- G( r. B$ x/ @- Y此时 就是线宽越宽越好# l5 I. A$ U+ z" x" r
* _ X$ |$ V+ t0 ] E: K! c( c1 y, 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
; M- f. s% b/ p8 W l那线宽就不是越宽越好 而是越符合50欧姆越好9 P+ X. J1 }( o9 h8 t, w! T* I; Y
* C& t$ ?. P6 `0 L
$ n7 Z( o9 d3 ^0 [( y当然 这边的50欧姆 只是方便说明概念
& K/ t% U9 a3 K4 d' j2 c( O! ?6 d因为我猜你仿真的Port1跟Port2 预设为50欧姆6 `- G8 q7 [" Y6 a n# s; e8 N
这也是许多仿真软件的预定设定
1 y8 p9 L" `+ W所以你才会发现 走线宽度越接近50欧姆，损耗好像就越小。0 s* r1 O3 @" I6 j9 n. F
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 Q, a& F2 n" s& G1 I- n: H
主要还是看你走线 是用在怎样的系统应用( y, q, r, P/ d4 r6 k
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 C& F3 C+ [* O( q2 w2 p- E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
; ^5 H' P7 t2 I- h
6 K6 g( ?6 T$ ?* |; K" w$ a2 T8 P2 e+ b5 ~# \9 y
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发表于 2023-3-21 14:47
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