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简单说是这个理
( n/ t: T* {/ M. v6 L% I% O l6 k9 K+ n) \
" W8 H" ^& `8 i2 I1 c# p& V: a 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- X% R9 U2 }! f9 Y/ }. u
同时 也印证你的观察; [; `( E/ f7 U2 n
走线宽度越接近50欧姆，损耗好像就越小。
- r1 [. P# W, q% x+ M# r: R8 d( ]) q( ~+ d7 A
先说这个公式
- l6 x. y3 B( [! {
; r& N* z- n4 h
讯号传递过程中 会遭受两种损耗
( O5 Q7 c' M/ C% Z4 S6 b- p一个是Ohmic Loss 一个是Mismatch Loss
% r, d$ e5 f- w% [
- R/ R, E1 V A' E) vOhmic Loss 就是讯号会转换成热能
) `- M+ f; J% M) o# j6 G跟介电损耗 走线长度 线宽……有关
% k9 E7 o- Z$ M# z9 J" x* S: r9 _# a( x3 J% n. w0 I5 Q
Mismatch Loss 就是讯号会反射
" P7 k9 n% @& D1 X1 |# H3 _跟阻抗匹配 线宽……有关
, Z2 Q0 V7 H+ ?/ V" @$ ?, H- `. z3 Q- f& E
, b" \& q U% w* g" s/ Z+ d i
有没发现 线宽跟两者都有关联?6 J0 |, S( v& ?+ l0 t0 \
到底怎么决定?
/ a/ a! g" A$ j& E4 R5 t很简单 看你这条走线 有无阻抗匹配要求/ c* T8 M5 a% n; \7 Y' t% a
如果没有 例如电源走线 线宽就只考虑Ohmic Loss
, O- `9 m, |) S" F4 G7 B& F4 j; Y不用考虑Mismatch Loss 以电阻性公式:2 u) E9 c- i" n" @0 q8 u
, t! I+ k2 X1 H g9 x
那当然线宽越宽 表面积越大 损耗越小 也就是IR Drop越小
! l" J0 P( O2 D( A所以电源平面 甚至比电源走线好 因为表面积更大
" P2 m" {3 m* u/ b- S换言之 如果是这情况 你的仿真条件0 `/ _; v M% o" B2 H; \4 V1 Q
0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、1MM 这五条走线
4 l1 L) _+ R3 `/ W; `% o x肯定是1mm的损耗最小 因为线宽最宽 表面积最大) d3 g( |9 f9 S5 z) X' h
电阻性最小 Ohmic Loss最小
! R8 V* m$ A: n
' X4 M3 v& X; c1 L
8 s$ W$ c0 m; @! ~3 s6 A+ u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5 ]7 y, g0 w2 @& Z* z5 X+ l$ A
那抱歉 Ohmic Loss跟Mismatch Loss都要思考
; d+ _2 \) `) |- h0 U5 r
) n1 E* z5 X( b* q线宽太窄 电容性变小 阻抗高于50欧姆 损耗变大" r" Q- e5 O% ~* a& Z4 h3 H
线宽太宽 电容性变大 阻抗低于50欧姆 损耗变大
' ]& p0 X# N C; B# 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# O, a3 _ D) A& T, k2 w0 l4 y
损耗都会变大; L6 N. m; U: K- H
换言之 如果是这情况 你的仿真条件
6 K! e/ K b; ]0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、1MM 这五条走线
: [' V3 ^4 D8 U+ Z3 \3 h未必是1mm的损耗最小 因为线宽最宽 固然Ohmic Loss最小
' ?5 M2 {- S( `2 w, o) i+ g3 e1 h但Mismatch Loss大啊(低于50欧姆) 那两者相加 损耗还是大
% I, G6 r7 N# v+ P/ b5 I0 I2 O3 Q5 f5 y
$ ?- T, m; G, t9 R$ B+ B$ L
所以你常可以听到射频工程师说 走线越短越好' S, S9 |- x7 M# o" M. p' [' @
那就是缩减走线长度 减少Ohmic Loss 藉以降低损耗
( z8 F) S, e+ t9 \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
, U" i5 j' ]/ C9 v: U藉以降低损耗 1 o; v+ J2 E* Z9 `. ?# N7 p
但你不会听到 射频走线线宽 越宽越好这种话; D1 h' f% P" i
就是这道理
/ w* ~; K" N {所以下面这张图也得知 return Loss越小 表示反射越少 Mismatch Loss越小& u7 m' r |) I9 f. J0 @
那当然Insertion Loss越小 呼应上面公式
5 \! @1 q; E* T6 `4 |/ R
" G8 m% C U$ v
$ i: o; V* ]) e. V1 `- L4 [* E. }( I
所以回到一开始的图 为啥走线宽度为50欧姆时，损耗最小?' d" v8 Q" Y' W% h4 B: c" g' v
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)
+ l. q+ |, M5 _7 R; F8 l) J5 M那此时Insertion Loss 当然就只剩Ohmic Loss来决定
+ n$ ?1 ]1 I( S) M: `" V0 y- ~
. y% C/ Z% g( d8 [$ G) t# E9 s
你会有疑问 如果走线宽度为50欧姆时
+ R: b" n H" H2 {4 r此时Insertion Loss 只剩Ohmic Loss来决定; L- r# w/ }, N- F/ @6 ~# p8 {
那不就又回到 线宽越宽 表面积越小 损耗越小的思考?/ m) o, C$ b( |% u! z6 C
但又说 线宽不是越宽越好 搞得好乱啊 A( N# L5 F d4 |
# B- J* h4 M7 J4 f. P+ H0 O
6 S1 `$ m7 i# w8 J我用射频走线 常用的挖空来做说明
`& h1 X: j/ q" V在同样维持50欧姆阻抗情况下
9 U( g7 f1 O) d v+ ~$ ~4 t当参考层的地 与走线距离越大 其线宽就越宽
b) B& y# Q( t C: _; w' D5 c5 r+ [! t说过 走线宽度为50欧姆时
' D7 e# I$ [6 t/ A2 b此时Insertion Loss 只剩Ohmic Loss来决定 因为Mismatch Loss为零(理想状态)! R- }" l }8 V1 f
那肯定是右边 线宽较宽的情况 损耗会较小6 Q5 K# u& D( p) S
这也是挖空的目的 尤其是一些频率较高的射频走线 Z, O& P R4 D; w/ K+ G- }
例如WIFI 6GHz: t' x w! \5 I4 M ^: r9 ~
4 G0 p4 K- P9 D4 T
! L8 V! g$ F* o5 a所以 下结论了" F8 h! @7 O. M" [( t/ g2 T5 v* b
在不需要考虑Mismatch Loss情况下
% U1 G' h e/ T9 V- h: a例如电源走线 或是阻抗已经为50欧姆前提下, o7 c8 R" Y8 e8 s; z$ q
此时 就是线宽越宽越好
# N0 H n$ b7 G8 n5 Q( c, m
9 f5 q- E" E/ B5 e; C- F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
$ k/ n% l# I) ]' H$ j/ m% f- Q那线宽就不是越宽越好 而是越符合50欧姆越好# \8 e2 Z8 l2 D& p
8 y& G( k) \/ `4 G: W
- s6 R8 a7 q/ A! i2 ~1 Y" Y
当然 这边的50欧姆 只是方便说明概念
7 _' ]- a5 }9 b' Q- N# |因为我猜你仿真的Port1跟Port2 预设为50欧姆
: |$ T5 F. W- \4 }- s% z S! m4 w这也是许多仿真软件的预定设定
, p) D8 r3 k; i# v+ X/ D- }. K* \所以你才会发现 走线宽度越接近50欧姆，损耗好像就越小。
, R4 @) Q& ~) r# R T0 j; A" x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
$ \& b7 n8 R! ?+ w$ l主要还是看你走线 是用在怎样的系统应用7 r. c7 Y* F; H' ]( h
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
) g+ h% N* N* ?( \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0 A7 k$ j6 [% L% ^8 O/ _- h7 _( v
8 K8 y1 t C6 |" B
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发表于 2023-3-21 14:47
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