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简单说是这个理" |* \3 x% G9 D! d% B0 {) p
5 n/ m$ [! k/ U3 T# u8 R
Q$ O6 _) d Z9 T; a! K
这就是为啥 0.5线宽的损耗是最小的 而非最宽的1线宽# a) x0 L* u" n) L; X2 C0 W7 Z
同时 也印证你的观察
! O% C* {; j& }走线宽度越接近50欧姆，损耗好像就越小。! F1 C8 j. n" |; n9 \ M3 Z
& Q* N$ C3 d2 D1 a* Q, b先说这个公式
' j: b1 F' E, `
" j% o Z5 u! m: H V6 o
讯号传递过程中 会遭受两种损耗
2 x( i9 [1 R) ?9 A1 b一个是Ohmic Loss 一个是Mismatch Loss; s9 Z1 b- m/ F% x/ b' z
- ^$ I7 a5 e# G6 K# H' q1 M; J
Ohmic Loss 就是讯号会转换成热能; B) J7 S9 z$ D
跟介电损耗 走线长度 线宽……有关9 L* H2 R" {* V( a( D. ]
& @" K$ K! g+ ]' o1 s C" e0 O
Mismatch Loss 就是讯号会反射 z: m( f0 P7 ^& }
跟阻抗匹配 线宽……有关+ z; x% m1 i" x8 F
. {; _' a1 B- X2 o/ ~. h" Z4 g3 V
有没发现 线宽跟两者都有关联?
$ R/ {. {* ]: L' w3 B2 H到底怎么决定?( Y: s$ u% c+ t' K6 ^1 O! i
很简单 看你这条走线 有无阻抗匹配要求
4 ?# L6 u$ T" |% K* O" C% G如果没有 例如电源走线 线宽就只考虑Ohmic Loss 0 G" ?# w/ K m: Q2 k3 L' f
不用考虑Mismatch Loss 以电阻性公式:4 \4 T0 W% z: s$ d$ E) z' \
# O" A6 t# p: M4 ? Z. g% G# ~4 a+ U那当然线宽越宽 表面积越大 损耗越小 也就是IR Drop越小
+ R+ s2 R" t% M3 c2 O, D! x/ i所以电源平面 甚至比电源走线好 因为表面积更大# O+ e- P& m4 [( U- N6 D
换言之 如果是这情况 你的仿真条件. |3 @1 ^) W- |3 ~+ R) e1 M
0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、1MM 这五条走线
" l3 y/ ]2 U4 P0 c" _1 ]肯定是1mm的损耗最小 因为线宽最宽 表面积最大- }2 T( X: P# G# M" F
电阻性最小 Ohmic Loss最小6 ]$ S6 {/ {6 D0 v& y k
* v6 Q" j7 r% Y7 w( f
# e/ b( j9 N& l, N1 g# {; v% k
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
. C0 T. L5 _- S2 S3 r那抱歉 Ohmic Loss跟Mismatch Loss都要思考$ W$ [+ \1 ]* y% C
8 m5 A) k- l v1 H% ]6 _' d4 N线宽太窄 电容性变小 阻抗高于50欧姆 损耗变大) ]% i; {5 x0 d# {, |9 `
线宽太宽 电容性变大 阻抗低于50欧姆 损耗变大
9 A% `& X# o* `9 v1 ^7 S) N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
; n+ V9 j* ^! M损耗都会变大
% J( B, U3 _! A% c: t换言之 如果是这情况 你的仿真条件 }/ ~- T4 f. X( e8 r# E6 r- S
0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、1MM 这五条走线
5 G8 A' ?4 _$ K$ R未必是1mm的损耗最小 因为线宽最宽 固然Ohmic Loss最小+ V5 J# `6 \3 g* t: \- K5 h
但Mismatch Loss大啊(低于50欧姆) 那两者相加 损耗还是大
8 b: J3 U* z0 B0 {) @: L1 L& c: B- J; I3 Q& m
i! F' h0 x' ^3 I$ N9 P' a所以你常可以听到射频工程师说 走线越短越好, l; V* O' K1 x8 N, i* M. M
那就是缩减走线长度 减少Ohmic Loss 藉以降低损耗; S( `6 k, }+ w) S* T1 A
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
. H. n" s- a, k" x! k藉以降低损耗 8 c: `$ F3 ?1 _; w
但你不会听到 射频走线线宽 越宽越好这种话" n' S$ R+ G3 \9 ^, s6 `
就是这道理! I9 {7 w! }& h8 y" Y
所以下面这张图也得知 return Loss越小 表示反射越少 Mismatch Loss越小
1 ~8 S2 a1 _. S, ^ t那当然Insertion Loss越小 呼应上面公式
9 ~- E% o& M) D$ n1 P) M4 G
% c3 A0 x( Y/ j1 D7 h0 C6 Z! Q% m% k: G; ~' t& U
. M0 k% ^' F( n7 u所以回到一开始的图 为啥走线宽度为50欧姆时，损耗最小?! ?5 c7 |3 k3 ~, ?* `
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)+ ]* K4 {0 B8 p* Q
那此时Insertion Loss 当然就只剩Ohmic Loss来决定
: M) B1 A I- D. w9 T1 P. j0 N/ g9 H* C& S) f B2 X1 a* _
r5 y$ [( B; }7 p' `, i
你会有疑问 如果走线宽度为50欧姆时
3 F* H1 ?7 V/ {. i/ I8 a! F7 S此时Insertion Loss 只剩Ohmic Loss来决定
" K$ v" X2 v1 Z6 h+ o& J那不就又回到 线宽越宽 表面积越小 损耗越小的思考?
% a* V; b4 C6 l! D7 t. {$ q6 u0 {但又说 线宽不是越宽越好 搞得好乱啊: M: X$ c: ~1 i
- h) H/ b8 T4 p! g" l* f
7 T6 g9 n5 F* N我用射频走线 常用的挖空来做说明! [5 R9 k+ c$ k' T1 u8 ~
在同样维持50欧姆阻抗情况下
3 Y/ i9 V e5 R2 j当参考层的地 与走线距离越大 其线宽就越宽
+ A i& q+ ]4 a, W! H5 t8 W说过 走线宽度为50欧姆时
9 L; d. w( S. A$ f; G, m. X此时Insertion Loss 只剩Ohmic Loss来决定 因为Mismatch Loss为零(理想状态)' E- y) x; U- T5 x7 i& Y" J
那肯定是右边 线宽较宽的情况 损耗会较小$ {" p; ^! H. ^: d+ N ^
这也是挖空的目的 尤其是一些频率较高的射频走线
0 k: E% A8 Q! c7 {/ {% @例如WIFI 6GHz
$ v4 e- a* \' k! E% I
" Z# U ]" ^9 J1 M" n8 R& _- v p9 n& b( W$ {2 y; G- ^
所以 下结论了
7 A6 _; F7 ]' S4 H8 [在不需要考虑Mismatch Loss情况下
5 y; y+ \! O/ v3 j* s3 F. c例如电源走线 或是阻抗已经为50欧姆前提下. L" l2 k2 x- d+ C) z' D# T5 ~
此时 就是线宽越宽越好
/ \7 J; P0 W6 k3 B* s
7 e- C- p) }, j7 ~1 d$ i7 }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7 v) r K& o$ b6 p1 H- m3 r9 j
那线宽就不是越宽越好 而是越符合50欧姆越好& |% ? q% ]4 ^- ]* F9 S
! m% m ?2 }; \; H$ q
# L4 L! L( \. G3 K当然 这边的50欧姆 只是方便说明概念$ C" ^1 y$ k$ n, N2 @4 H. n
因为我猜你仿真的Port1跟Port2 预设为50欧姆
( C5 M. Q# W6 q" B: g! ~9 I9 K这也是许多仿真软件的预定设定1 f/ ?' P6 w4 v
所以你才会发现 走线宽度越接近50欧姆，损耗好像就越小。
3 l; P( w* K% {9 U& E$ M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
/ X C [1 V) D) |主要还是看你走线 是用在怎样的系统应用, H$ ~7 F6 b- @/ ?# n3 M5 U
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8 l0 P1 x/ J* V9 Y
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
2 Y- b: @& i0 V
% w: |/ N! |' N [- j4 H) f, G9 Z& Q3 u2 b4 u" l
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发表于 2023-3-21 14:47
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