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简单说是这个理
T4 A' }% L; D2 w
* B6 h1 [0 U. A$ o
. S; q, f( o/ t5 M这就是为啥 0.5线宽的损耗是最小的 而非最宽的1线宽
8 \7 l8 k# M# X同时 也印证你的观察2 M6 H) A- G" L8 }9 \# a
走线宽度越接近50欧姆，损耗好像就越小。3 f" ~$ C# O& e. H: U4 b7 a
! Q: `. S* v. @8 M2 ]
先说这个公式
5 w5 A" Q, ], I( ~9 P! w# s2 L& e
, m& g6 x* ?5 `讯号传递过程中 会遭受两种损耗. T: s; O4 d+ r1 s2 _% [
一个是Ohmic Loss 一个是Mismatch Loss2 I6 e o+ Y8 _; b! @8 r4 C* z# L
4 h1 m- m' a# c
Ohmic Loss 就是讯号会转换成热能6 M3 G5 S3 B' S: `1 f {- [- R
跟介电损耗 走线长度 线宽……有关4 z# O4 K+ p# u" L& `: `- N# j
8 q* U+ c. |! h4 {% t( m# @
Mismatch Loss 就是讯号会反射9 }+ f: X& W) R6 f- j# V8 U
跟阻抗匹配 线宽……有关* v* F# W/ E! ?' r/ `2 s
' u% q/ e* }0 h5 t7 z" o
) b6 k9 E, H4 Z: w
有没发现 线宽跟两者都有关联?
# k% H7 a) C. \ t6 s. z到底怎么决定?* ?. d2 R4 h t O8 k5 u; {
很简单 看你这条走线 有无阻抗匹配要求
; x2 F9 L$ f' R8 t3 j如果没有 例如电源走线 线宽就只考虑Ohmic Loss
' U4 u2 l9 e* g( R6 W' {不用考虑Mismatch Loss 以电阻性公式:0 L. n- h! N7 ]! ?& U# m
! i+ K5 L7 U& m% D7 s
那当然线宽越宽 表面积越大 损耗越小 也就是IR Drop越小5 F4 [1 B6 f+ U1 m
所以电源平面 甚至比电源走线好 因为表面积更大+ ]) {; x, A2 w& w) ^8 G
换言之 如果是这情况 你的仿真条件
! `' P/ N. t* ^7 E4 @0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、1MM 这五条走线
" z4 j7 A- T0 f肯定是1mm的损耗最小 因为线宽最宽 表面积最大
. n! v* J! u' }4 v& f0 w# X电阻性最小 Ohmic Loss最小' c( |, w! H& E; e8 n; A/ } t8 Z
7 I' z% T3 Y! X5 [9 h
. N' |& [) _- d9 L, y' m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0 P. _/ z$ b# M/ `9 u% m3 W5 x
那抱歉 Ohmic Loss跟Mismatch Loss都要思考
3 x1 K$ X# H- N
* N7 u7 L% U' s7 J6 G线宽太窄 电容性变小 阻抗高于50欧姆 损耗变大
% A- U/ o/ A+ Z( ~% v2 {线宽太宽 电容性变大 阻抗低于50欧姆 损耗变大+ b" O9 g4 [' s
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; n3 [: [! l5 x* }! ^. |
损耗都会变大
8 ^4 j8 ?; `0 [) n换言之 如果是这情况 你的仿真条件
7 H& n' z: [/ h7 z1 V, j0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、1MM 这五条走线4 o+ ]; g( S6 P% N! O
未必是1mm的损耗最小 因为线宽最宽 固然Ohmic Loss最小
1 q+ F& J/ U S; \/ v( @但Mismatch Loss大啊(低于50欧姆) 那两者相加 损耗还是大
# E+ ]4 T7 L+ R3 f1 }3 G2 r5 L& Q6 {3 Y; X( R3 n
* j! O4 t- [6 P$ p. Q, }6 \# I
所以你常可以听到射频工程师说 走线越短越好
1 Y* W3 n% o4 z. G0 s那就是缩减走线长度 减少Ohmic Loss 藉以降低损耗
$ a/ v) J. Z" h8 u1 D' w) i0 y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" `6 ~ C: t; a" ^
藉以降低损耗
; s0 i; I1 x1 D但你不会听到 射频走线线宽 越宽越好这种话
/ i' R$ u% L7 {8 x1 t {$ F9 r就是这道理* P6 `% e3 J! ?" f( O1 j- k
所以下面这张图也得知 return Loss越小 表示反射越少 Mismatch Loss越小/ I' Y- t0 n) P1 P* Y
那当然Insertion Loss越小 呼应上面公式
; m8 Z% B* O: k) ?) C9 @2 o
: n( F& m- y9 T* g" Q5 I2 {* T" a q' ] ]8 D
# h) K* d: [) u+ O. j5 ^2 t所以回到一开始的图 为啥走线宽度为50欧姆时，损耗最小?
' ^( g- U! ]9 ?; u; ~. H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)
% j9 H! J: v/ I! b$ O1 J那此时Insertion Loss 当然就只剩Ohmic Loss来决定, f5 ~, u- C8 \: N+ _
- N6 w6 U# y: [2 e) ~6 G
4 _/ Y2 C6 s" S3 r: s4 Y$ H1 ~你会有疑问 如果走线宽度为50欧姆时' e8 W. d" K+ R2 `& P
此时Insertion Loss 只剩Ohmic Loss来决定
: ]' V1 N" \/ X那不就又回到 线宽越宽 表面积越小 损耗越小的思考?, X/ A' v# M' P G
但又说 线宽不是越宽越好 搞得好乱啊+ Z9 G. `& u% W6 Z
; Y3 G% O) g* N3 V
2 ^ ~% X, C! V% {
我用射频走线 常用的挖空来做说明$ _% ?0 E1 Y1 n, [! k
在同样维持50欧姆阻抗情况下
+ W4 }! g2 i1 d; x6 b9 x4 K当参考层的地 与走线距离越大 其线宽就越宽
- g1 r( z; Y. R) x说过 走线宽度为50欧姆时
1 [, M2 O. k! T/ d0 N此时Insertion Loss 只剩Ohmic Loss来决定 因为Mismatch Loss为零(理想状态)8 }& g7 V* j" o
那肯定是右边 线宽较宽的情况 损耗会较小
4 e9 v7 H! i0 Y, T% Z; J这也是挖空的目的 尤其是一些频率较高的射频走线
' w/ Q% ^2 I: U5 `0 Y2 Y例如WIFI 6GHz
& E/ J' {3 d4 D
% ^ J; U; }; A
B. Y# g; @% X! B2 p) t. s, n* q, Q
所以 下结论了
' w" @9 A: s! \$ r* ^ P在不需要考虑Mismatch Loss情况下
3 g3 u& g# Y2 Y- x0 q4 I% w) N例如电源走线 或是阻抗已经为50欧姆前提下
! B5 m/ A, z7 O, O, J, Y6 a, F此时 就是线宽越宽越好+ _) ?8 d: A* W" f
# H- R( F% b$ ~( U9 K; 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
& ?' w6 u; g, h0 f) L' `) ]那线宽就不是越宽越好 而是越符合50欧姆越好
0 c n) h j4 m" q8 s$ w: e t* y* ], I
) Y, A8 D1 u8 R4 j当然 这边的50欧姆 只是方便说明概念+ h3 ]9 ?2 Y/ h8 V, [
因为我猜你仿真的Port1跟Port2 预设为50欧姆
2 G/ j+ ~* e) u( _ Q+ \# h$ I这也是许多仿真软件的预定设定% f7 u5 Y- n& h& {/ S. L% N
所以你才会发现 走线宽度越接近50欧姆，损耗好像就越小。
: @) p4 ]/ _1 ]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
2 X3 N/ g4 K5 a& ?4 P3 p! `7 z/ Q主要还是看你走线 是用在怎样的系统应用$ O, G `1 l) N: j% \
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
( v9 R. p7 e& ~: i) p) J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; s l7 v2 ]& H: n/ O/ O/ T
& r- P$ ]- f5 }8 F) V3 g; |. _5 G" ?. O4 ^5 V* p
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发表于 2023-3-21 14:47
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