|
|
简单说是这个理
6 @' J0 e3 b* }
) P. z/ B& w$ p0 w/ H f- o8 f. l
2 v" Q& D% X8 O4 g3 `/ W! q
这就是为啥 0.5线宽的损耗是最小的 而非最宽的1线宽, g! M o) ^( ^& o$ S
同时 也印证你的观察
+ R& k4 Z$ L h走线宽度越接近50欧姆，损耗好像就越小。
/ X7 _& _1 |' e% e! _: J3 M4 K+ r( l
先说这个公式
, r- H" F6 ]4 J" I
! P! q0 }, W9 f6 [
讯号传递过程中 会遭受两种损耗
% F$ n. ^0 C3 P o' X4 M一个是Ohmic Loss 一个是Mismatch Loss
( {% _- d6 P" n4 H7 |, u% d& W1 P0 J9 q
Ohmic Loss 就是讯号会转换成热能* l( X$ }$ a; Q) B, K9 T* a: N
跟介电损耗 走线长度 线宽……有关 \. c2 h; D8 D
+ C' G% {* i, i, \% [$ D% [9 E2 f
Mismatch Loss 就是讯号会反射
( y3 J5 x) U( t6 d2 \跟阻抗匹配 线宽……有关0 l( q. ~7 Y6 Q3 H: u( g
7 }/ K# R, g1 n2 d9 @3 M9 @" a" b! z2 u( f0 O1 x8 V7 U4 P
有没发现 线宽跟两者都有关联?
: U2 Y/ C' W% [8 H" }到底怎么决定?8 C( [ I/ d/ c" R3 c0 V4 Q# ^
很简单 看你这条走线 有无阻抗匹配要求. Z2 z5 e# i2 }
如果没有 例如电源走线 线宽就只考虑Ohmic Loss / [8 w* U. C/ A
不用考虑Mismatch Loss 以电阻性公式:4 h p$ y1 C" \( ]
2 [$ p! U5 v/ f5 u" v) ~8 ]那当然线宽越宽 表面积越大 损耗越小 也就是IR Drop越小
2 f2 U1 h% `" g/ {, |" m6 P所以电源平面 甚至比电源走线好 因为表面积更大* i+ {, {4 y' v! c) `5 N# |, m
换言之 如果是这情况 你的仿真条件4 a; N8 B" f1 b, t8 D/ z( c8 Z
0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、1MM 这五条走线. i4 E3 [: U$ I# \, O4 @
肯定是1mm的损耗最小 因为线宽最宽 表面积最大
, y. _# _% v. h. j1 H1 F% q电阻性最小 Ohmic Loss最小
) ?: e& p$ X: d& K* O# z* D
0 [7 `- C, i( }$ ]6 g3 z4 e0 a H* c! ]2 x7 y8 @( }
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1 z1 R! n# \5 F) t) S; _# |2 w2 R
那抱歉 Ohmic Loss跟Mismatch Loss都要思考6 f$ c: R- }9 R
8 W4 }! W! J% _ r B
线宽太窄 电容性变小 阻抗高于50欧姆 损耗变大8 h- p# V" l, |
线宽太宽 电容性变大 阻抗低于50欧姆 损耗变大
, r6 a9 H. s& J6 H5 t9 R6 k8 F: A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! H. \$ w- l9 ~. U# O) U4 V1 N
损耗都会变大
2 s8 X; d) w" u6 |8 k# r; [换言之 如果是这情况 你的仿真条件
* u6 @2 ?4 X/ x9 I/ ~" ], E0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、1MM 这五条走线7 j" b Q9 t0 F/ A: U. E% ]& J: L
未必是1mm的损耗最小 因为线宽最宽 固然Ohmic Loss最小
' \# n* t: G0 V9 d3 }! P但Mismatch Loss大啊(低于50欧姆) 那两者相加 损耗还是大; @% X. J7 i) t( A+ H$ W* A, s+ c# w8 u
( V1 A* m# A5 a: q; o0 @5 H- N
$ F9 n5 e2 y. B' `所以你常可以听到射频工程师说 走线越短越好6 b2 j# e7 k8 J& s& P
那就是缩减走线长度 减少Ohmic Loss 藉以降低损耗0 S. k i, Y! w I4 Z. 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% K. l7 H5 M4 Y2 ` }& c+ o
藉以降低损耗 ) F( Z4 S0 Y' Z( Q! i7 j0 C
但你不会听到 射频走线线宽 越宽越好这种话2 Q5 g9 g/ Z1 ~4 Q, E
就是这道理
, W" T; P- k; c5 v$ @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 b- ?4 [. `+ e# z那当然Insertion Loss越小 呼应上面公式
% L2 G0 N- E# A; D9 y; E: P
$ v" A8 J: ~( I
& C3 _& h; F3 D/ y4 @" @2 l9 r+ b* @( Y& k+ B
所以回到一开始的图 为啥走线宽度为50欧姆时，损耗最小?
) z7 ~3 E) [ u4 J; [/ ^- W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)) T. g3 r8 M `; Y4 H" d
那此时Insertion Loss 当然就只剩Ohmic Loss来决定
# U7 o& w$ w& D# h; m" m- z$ ? I9 H. F/ d) i, e/ J
3 U, c. N7 O/ _" F" S; K( j- t% L
你会有疑问 如果走线宽度为50欧姆时2 \/ C7 f3 H) g0 R1 S0 ^
此时Insertion Loss 只剩Ohmic Loss来决定6 g3 G3 r; q" w' p
那不就又回到 线宽越宽 表面积越小 损耗越小的思考?3 N( b' _! p7 F
但又说 线宽不是越宽越好 搞得好乱啊0 Z( f5 y$ ^& |
, p* G& L- a U' i$ @. D: t0 f2 s6 c% K0 L- c9 _4 A4 e4 c
我用射频走线 常用的挖空来做说明
* n, O9 [4 g- |, M在同样维持50欧姆阻抗情况下
1 `0 e& r( r" J7 c; m9 O当参考层的地 与走线距离越大 其线宽就越宽- a# g; i" g# d* N2 `' H
说过 走线宽度为50欧姆时
% a2 [/ j) A( _+ N此时Insertion Loss 只剩Ohmic Loss来决定 因为Mismatch Loss为零(理想状态)
/ Y, i: A6 ]: I$ p) ~* n; F' f那肯定是右边 线宽较宽的情况 损耗会较小& T8 p b0 c. \3 } t
这也是挖空的目的 尤其是一些频率较高的射频走线' i; y& O) a) t
例如WIFI 6GHz
8 Y. ^5 i6 `% W& T4 ~
3 |' Z/ d5 u; j+ M# H8 l+ T
) F4 G, @: i- B, G) m
所以 下结论了
5 W! z: _% k$ o. |$ c在不需要考虑Mismatch Loss情况下
/ [* G. f8 V) z; @3 V例如电源走线 或是阻抗已经为50欧姆前提下
5 [6 i: U! D7 d此时 就是线宽越宽越好( o9 e9 n# ^% E0 Y3 U8 @, U1 ]
$ B5 o& z) t' L: P3 G; z; j( Q
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& a% z" k; i& T3 u& N$ }, b
那线宽就不是越宽越好 而是越符合50欧姆越好
' j1 {8 n8 O5 d; s! f+ b8 _( c' _# h3 K* N8 g
* E/ W$ p$ S9 o$ T' P# \
当然 这边的50欧姆 只是方便说明概念
6 U \4 x7 L. ]3 K! s因为我猜你仿真的Port1跟Port2 预设为50欧姆$ l0 n8 M1 C S
这也是许多仿真软件的预定设定0 ~6 X2 r2 J" r' o. K: w, k4 M
所以你才会发现 走线宽度越接近50欧姆，损耗好像就越小。
2 u5 R1 B0 i( f% \9 E3 d1 a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( |! B* w( t$ J* C5 a
主要还是看你走线 是用在怎样的系统应用+ ?) `! O# O W" b! N
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# J8 q3 P, J8 ^5 f* k. ~
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
( W @- L* C3 S9 f3 W
/ M' J* x2 K, J* _
! L0 T. D" ]9 q+ O |
|
/1 
发表于 2023-3-21 14:47
收藏
淘帖
支持！
反对！
发表于 2023-4-27 22:37
楼主