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简单说是这个理
8 |8 ~+ a! L' y0 W3 k6 C
9 l, g+ U- p6 m$ I3 s
9 Z8 ^6 F, M4 t, j) C8 O这就是为啥 0.5线宽的损耗是最小的 而非最宽的1线宽7 L4 i( D- |/ |( S z/ O
同时 也印证你的观察3 P1 t8 o; `& j4 v2 j, D, ]
走线宽度越接近50欧姆，损耗好像就越小。
2 P t! q0 h4 v' r$ [
6 x& l/ @- p! V6 X3 \( g+ p先说这个公式; n$ A4 r4 O' c& E
8 N# A6 _: u g& I讯号传递过程中 会遭受两种损耗
( Y8 \2 ^( \+ b6 u$ @) X, o一个是Ohmic Loss 一个是Mismatch Loss9 K/ H* B5 ?& b7 k% R/ k& w
3 P$ o1 e, {/ r! TOhmic Loss 就是讯号会转换成热能
2 X7 e {9 C$ Z# H5 Q ~$ r$ x跟介电损耗 走线长度 线宽……有关
h; ]; p. i2 B- W. f- B, l& g9 D. \) ]
Mismatch Loss 就是讯号会反射' b# E0 [5 l- m
跟阻抗匹配 线宽……有关9 \" |& u2 C1 J, Q2 |+ Z7 h
; B# B, I' n2 h, m6 ]4 o
0 S& f' x4 g" g u/ B5 N7 _+ W$ w有没发现 线宽跟两者都有关联?
( r+ ^; q% B3 ~' i. M到底怎么决定?
: n9 N$ B8 ~8 T很简单 看你这条走线 有无阻抗匹配要求( D' |8 o8 G7 ~
如果没有 例如电源走线 线宽就只考虑Ohmic Loss
& [9 t$ u! ]# d v3 `不用考虑Mismatch Loss 以电阻性公式:9 F) f2 e2 ~$ R# R7 J# n1 y
2 D4 ^* Q5 k0 G3 m- q5 ~4 }那当然线宽越宽 表面积越大 损耗越小 也就是IR Drop越小2 s3 Q& o4 c; o
所以电源平面 甚至比电源走线好 因为表面积更大& r, `- I4 j/ }' g% b8 g% W
换言之 如果是这情况 你的仿真条件
5 {2 V7 Q# J/ B( ^5 k5 H; P$ b0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、1MM 这五条走线
3 Z5 y2 V# A) ~* t( n肯定是1mm的损耗最小 因为线宽最宽 表面积最大/ T7 ]& a! C6 n. r; [
电阻性最小 Ohmic Loss最小
/ l3 m! [) j9 I& s8 \, B# r
! q% K6 A/ V4 C! n- S3 V+ g) d7 o2 E8 r4 _
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
6 @: ~! U0 d. D' d/ c那抱歉 Ohmic Loss跟Mismatch Loss都要思考. T9 p, G: ~3 S, v* k y8 N: h( y
/ ^6 n d1 b A
线宽太窄 电容性变小 阻抗高于50欧姆 损耗变大1 @& |6 B; H2 o
线宽太宽 电容性变大 阻抗低于50欧姆 损耗变大; n% ?$ g, e9 o' `8 c# i
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
8 M- ~) t! d- L- A. c7 p7 U损耗都会变大' S8 ^3 s! J4 s
换言之 如果是这情况 你的仿真条件5 b' j( m! n7 }& {& v6 ?6 ^
0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、1MM 这五条走线
2 h" V, [, {0 s' \2 s, w Q8 s未必是1mm的损耗最小 因为线宽最宽 固然Ohmic Loss最小
/ S, l M- K5 D0 Y, \但Mismatch Loss大啊(低于50欧姆) 那两者相加 损耗还是大# V' @' [! ]1 j- z/ F' u8 g
2 v" S( t3 s0 I
- f2 K1 x/ z$ y3 \所以你常可以听到射频工程师说 走线越短越好
8 w8 r, J6 T; P$ ~那就是缩减走线长度 减少Ohmic Loss 藉以降低损耗
o7 I" m2 k( H1 [2 F( m& g1 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
L$ ~, K' W: H$ x9 ~0 n$ T! W9 r藉以降低损耗
7 [: |* B# g/ w- v9 Y) c- @5 Y$ y但你不会听到 射频走线线宽 越宽越好这种话
9 K- l4 q( E% F/ X' ?就是这道理( n# C0 ?! i8 u" k+ ?3 }
所以下面这张图也得知 return Loss越小 表示反射越少 Mismatch Loss越小
- }0 R* }+ t2 X ?$ }那当然Insertion Loss越小 呼应上面公式
$ r+ _5 p) c( i9 U
, G0 v3 S4 _/ ~
( P- a( d0 j1 s" U& R
/ N( A$ \6 R* J: \' Z: f" G$ H
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 P" n% v8 |- z8 ~( a
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)/ d4 r \) U4 C F' a x
那此时Insertion Loss 当然就只剩Ohmic Loss来决定7 }( l/ ^. r8 e
{1 M/ x9 J0 ^% o0 u+ B# [
O# _! `% q" L8 E- r
你会有疑问 如果走线宽度为50欧姆时
$ t/ J+ m0 V8 H0 H: x此时Insertion Loss 只剩Ohmic Loss来决定
, [* i; W. W/ C那不就又回到 线宽越宽 表面积越小 损耗越小的思考?& S# Y# T0 {/ H# B A2 I5 C: S( G
但又说 线宽不是越宽越好 搞得好乱啊3 {" ~ _9 U9 M( @. o
2 P- {$ t4 Q$ n) [+ x
: F. q, c2 ?! u4 [6 w
我用射频走线 常用的挖空来做说明: q2 a( J+ F) K/ o( b! n
在同样维持50欧姆阻抗情况下' Y' m0 e& J; u5 l
当参考层的地 与走线距离越大 其线宽就越宽
7 N) w% l; n: Y说过 走线宽度为50欧姆时# s/ g3 {) S v& L* n
此时Insertion Loss 只剩Ohmic Loss来决定 因为Mismatch Loss为零(理想状态)
3 a' t$ ?: b/ x8 Y# Y! V _2 l: w那肯定是右边 线宽较宽的情况 损耗会较小* G0 g4 t" T- z% j5 x. z+ y
这也是挖空的目的 尤其是一些频率较高的射频走线5 @5 F7 f( J6 P0 z9 @9 c! e" p5 p
例如WIFI 6GHz0 a/ H' P8 V8 m2 K- E" P# |
- C* B1 t+ O* X1 o, v$ l2 L% Y Q9 x; Y5 C7 T
所以 下结论了
8 w9 h2 S' B* w7 o在不需要考虑Mismatch Loss情况下
# g: t: K3 A/ E. K7 U5 P例如电源走线 或是阻抗已经为50欧姆前提下
+ f+ k* u$ s3 v. h此时 就是线宽越宽越好4 |. f5 b5 }* B* G6 l" `) |
/ ]2 v" Y1 ^/ f4 U' D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
: Q* C; e) v) V: w* S那线宽就不是越宽越好 而是越符合50欧姆越好
4 J& l1 i1 q1 ?+ g- n/ p1 E% Q
: s% K9 N2 p; X% q$ b. w4 N- g
( b7 v) n2 o& o9 S2 m8 ^7 v2 B当然 这边的50欧姆 只是方便说明概念
) J5 ^' |; n- Y' q& n& @因为我猜你仿真的Port1跟Port2 预设为50欧姆
( m* k1 G6 u F* H+ I1 J这也是许多仿真软件的预定设定
) d& c3 O9 z' _! a4 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。
5 h; |- d8 u7 G2 h% M. }6 D+ H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; g: O. r/ V, K% i- r
主要还是看你走线 是用在怎样的系统应用
: p& P9 F5 l* }) I2 @( i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 j/ I, Z1 z6 d
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9 C7 ?; R- N5 {) D
. B+ A" R# B0 R1 L: |* N: D8 E" A
9 d0 k& F7 X3 |( I |
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发表于 2023-3-21 14:47
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