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简单说是这个理
, T D; ~% L* |4 ]
- J/ o4 l$ B* f- l+ m
, E7 {3 ^: _5 X9 h, 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" [6 I- C5 O2 X. y
同时 也印证你的观察
! i! @% U# L; { f2 f4 k走线宽度越接近50欧姆，损耗好像就越小。
" W5 `- Y- p' V6 X$ `( m" e. M9 i; v+ w
先说这个公式
4 I( |- g0 \# w: N
( M; `5 @7 S; Z I讯号传递过程中 会遭受两种损耗1 C! i; x6 P" E0 C. O$ B
一个是Ohmic Loss 一个是Mismatch Loss
: D' h& u* M! ~' B6 u3 Z( d" y2 S; e$ p8 u; g. K
Ohmic Loss 就是讯号会转换成热能
2 ^' k( m% o$ H3 d# D0 g& b& ~7 x跟介电损耗 走线长度 线宽……有关
1 I' C' E1 c) U0 ^ o7 C
( u% n' `* _$ [! ^, UMismatch Loss 就是讯号会反射
% d! S, s, |; F3 a0 f跟阻抗匹配 线宽……有关
# y7 y" E1 h( t! V
3 {# Y2 c3 X* i0 m8 ?9 ?/ S8 u6 Z( Q7 i! i! F6 {4 s; i) x
有没发现 线宽跟两者都有关联?7 z$ d: I# s& v4 ~, s
到底怎么决定?
5 r: G( a7 O% h' ^3 J5 m, W很简单 看你这条走线 有无阻抗匹配要求
+ `" P- j- D N1 M/ ?. L" |# }5 u如果没有 例如电源走线 线宽就只考虑Ohmic Loss
$ }% S& y1 ], B1 {. g/ L不用考虑Mismatch Loss 以电阻性公式:* g6 J+ z- {2 N( i. T7 H. B
9 ?& z9 P6 r9 m/ t T+ }那当然线宽越宽 表面积越大 损耗越小 也就是IR Drop越小& ]9 e; n" N p0 _+ H
所以电源平面 甚至比电源走线好 因为表面积更大3 |& |& g$ f) J/ `5 N
换言之 如果是这情况 你的仿真条件
) K% x" R8 e2 q& q0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、1MM 这五条走线; |5 F2 ^$ I- S7 y
肯定是1mm的损耗最小 因为线宽最宽 表面积最大2 S; g4 S; J2 W7 O
电阻性最小 Ohmic Loss最小
" [7 C, L1 k/ g- F! Y0 T* o, a0 W5 F* v! ^+ A ]: v! P
3 O7 t* k) [1 D9 x: f2 ]8 v
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
3 U# J* q+ v9 `; z: ]% \那抱歉 Ohmic Loss跟Mismatch Loss都要思考
# ~! [4 y2 C$ C* |) K4 K
- o% U& w% M% N( k线宽太窄 电容性变小 阻抗高于50欧姆 损耗变大
% ?# }# p0 I6 A' p线宽太宽 电容性变大 阻抗低于50欧姆 损耗变大0 Y. u# }; P- ~# F- x* G
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
! S1 V6 C3 t! `' T* F损耗都会变大
7 U, Z9 i; z% J换言之 如果是这情况 你的仿真条件+ O# o, {$ \* v, _7 I* H$ S5 t
0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、1MM 这五条走线
! L' d/ o: j- v ^$ p未必是1mm的损耗最小 因为线宽最宽 固然Ohmic Loss最小, n; o9 U/ k7 u7 B/ z4 e' ~; w
但Mismatch Loss大啊(低于50欧姆) 那两者相加 损耗还是大3 v2 t+ v) P, M- R5 K
& S* p$ \0 H3 G! s2 B4 U0 n- g; b& u2 h
所以你常可以听到射频工程师说 走线越短越好
% u9 v; I% `9 h5 m) s8 O8 ]那就是缩减走线长度 减少Ohmic Loss 藉以降低损耗
! Q' v: H: G4 y) j2 i4 X" |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
* [2 e3 n. P3 @藉以降低损耗
7 w' ^! K; [ t2 h) S但你不会听到 射频走线线宽 越宽越好这种话" R' i0 \' p: j8 h" G% C9 n @
就是这道理
) ?. Q6 N9 z9 `: ?! m, M* s1 L9 g j所以下面这张图也得知 return Loss越小 表示反射越少 Mismatch Loss越小
. W l2 R7 Z3 [那当然Insertion Loss越小 呼应上面公式
, G' R; a/ A5 a* x. p# }" W: Q
. v3 g- S0 K$ y5 {" }
; `7 ~& g6 e2 l* }- V/ T
1 J( E+ a& g2 O0 `% k- @所以回到一开始的图 为啥走线宽度为50欧姆时，损耗最小?! {! d7 G2 n* X- N5 U0 b/ P7 `5 \
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)
- O8 [% D7 @( Q% m n* y: a8 h) {) m那此时Insertion Loss 当然就只剩Ohmic Loss来决定8 E% M- e& g k% T
5 D4 S+ G; w0 @2 M8 P( h6 \6 V+ R5 G) Y# o
你会有疑问 如果走线宽度为50欧姆时; k j4 T3 H- e5 o# ^) Q
此时Insertion Loss 只剩Ohmic Loss来决定
( j$ f+ D' X4 K6 b/ ?那不就又回到 线宽越宽 表面积越小 损耗越小的思考?
" A o% }% w" L! s+ D) C% C& K" ?但又说 线宽不是越宽越好 搞得好乱啊- j: p! c8 |4 j, ?6 {! g
3 K( L% }9 H8 w% x8 W
# t) i. M# S8 _" V- M l) q; O6 [
我用射频走线 常用的挖空来做说明; A' e# D$ ^0 b
在同样维持50欧姆阻抗情况下
2 x0 q: `- }' X+ n; C1 B当参考层的地 与走线距离越大 其线宽就越宽
! I* G( |/ ^9 J: B% P说过 走线宽度为50欧姆时
6 e. v A S% Z此时Insertion Loss 只剩Ohmic Loss来决定 因为Mismatch Loss为零(理想状态)
. Q" K" E, s' Z, }2 d那肯定是右边 线宽较宽的情况 损耗会较小
, D# b# w, I0 I这也是挖空的目的 尤其是一些频率较高的射频走线
0 v3 X$ c* B- v& s) c9 q9 G例如WIFI 6GHz1 B% ~; v6 B6 a) L
6 M1 f$ v7 n6 b: m. X7 L3 x+ `- Y0 B
5 G0 p4 ~( K6 a+ b7 `: C, ^+ v
所以 下结论了
* v6 K; a( Z3 c1 I [在不需要考虑Mismatch Loss情况下! U) p2 N5 _2 S0 q$ F
例如电源走线 或是阻抗已经为50欧姆前提下4 L u7 T; o% ]7 ^: r+ |$ B
此时 就是线宽越宽越好: p6 s$ s: J' m- F% Y# N& D
$ x' B+ [" ]2 K% ?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
( ?% C% q, B& F0 O5 q+ F那线宽就不是越宽越好 而是越符合50欧姆越好" B# n% M p8 Z& M5 k
7 V3 y# C/ n( B, K; j! y
% o. [! y5 p0 h9 z% {8 B当然 这边的50欧姆 只是方便说明概念5 q5 K8 K, q5 a% g
因为我猜你仿真的Port1跟Port2 预设为50欧姆
1 r0 | [8 v9 d0 Q3 U) |8 \# }这也是许多仿真软件的预定设定
0 f7 c, ~9 g! S, ?( S所以你才会发现 走线宽度越接近50欧姆，损耗好像就越小。' q9 w9 l" [! t4 E
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* c0 g9 Z; _7 l5 ~* f, ^$ S' o9 i$ ]
主要还是看你走线 是用在怎样的系统应用8 h1 f, W; i4 i2 i9 w9 \
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 F* Q+ n, L0 N. [! v6 g9 w. I6 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
6 r+ T$ g) k* w4 K' H# t
( [2 D, x1 G8 k" T- [# [3 C1 |
* w; p- G; F: c V |
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