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简单说是这个理
# o4 W# ^8 L. t% v& Y1 A) j
1 |! c# h: O) ?: J" k1 ~
: y: v$ W0 f8 h/ b7 A0 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5 {8 s" R A+ \$ V4 u* T; D
同时 也印证你的观察
C; ?% X- m+ Y. w. P! r走线宽度越接近50欧姆，损耗好像就越小。6 V F2 f% c% |1 l
% s0 c$ ~* r/ V& A" R/ n- R- {1 E先说这个公式
8 W5 A- g* z+ I6 T9 h$ v
& L8 X5 X5 C# D; Y# q! u讯号传递过程中 会遭受两种损耗
! `' t7 H5 i+ J一个是Ohmic Loss 一个是Mismatch Loss
8 R9 i( M$ c/ h/ d7 S* `! G* k( _" b& x+ L4 s4 c
Ohmic Loss 就是讯号会转换成热能
/ ~2 {) q) J- {/ H; b5 N+ w4 Z8 V跟介电损耗 走线长度 线宽……有关
) v. d+ V" T# f$ ]* t7 W2 w: Z
* O+ g9 t$ Y" f Y0 CMismatch Loss 就是讯号会反射
+ x/ ~4 E$ y7 a; s5 g跟阻抗匹配 线宽……有关: x7 W' B9 h; y; F
1 j8 P) O! y2 Q9 F- R4 K! g2 S8 o
有没发现 线宽跟两者都有关联?
/ ]! [- |: e) y( S3 ]到底怎么决定?2 N" f& G' K/ d9 t
很简单 看你这条走线 有无阻抗匹配要求- L. F5 z) h, ^( o( b* n# R$ U% j+ [
如果没有 例如电源走线 线宽就只考虑Ohmic Loss 1 H3 h3 X7 S. s5 F- m% E
不用考虑Mismatch Loss 以电阻性公式:* k1 @, D v u3 g, V6 A! a; {
# g: O4 Q0 ?' ]+ f8 l0 K
那当然线宽越宽 表面积越大 损耗越小 也就是IR Drop越小8 B/ y% ]/ A I8 \( V
所以电源平面 甚至比电源走线好 因为表面积更大
* J8 d9 [6 o3 @+ f0 ?6 Z0 ~- a换言之 如果是这情况 你的仿真条件
3 |$ U! v7 D. a+ J5 X0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、1MM 这五条走线- w$ s6 `* `8 z& |/ e7 h
肯定是1mm的损耗最小 因为线宽最宽 表面积最大
$ k& S5 K- G$ f1 Q3 \' D1 }( V电阻性最小 Ohmic Loss最小- h8 \! O, c8 @8 |. r* w
; E7 {' e. `* X7 v; d
. M, ^' q5 G- ~* {, |
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
! v9 i, G4 F: O那抱歉 Ohmic Loss跟Mismatch Loss都要思考
1 ?1 n( I, @/ ]3 m) D
# K- p, i( j( |) J
线宽太窄 电容性变小 阻抗高于50欧姆 损耗变大
1 J3 L9 I- U6 V. ]* T+ f3 \线宽太宽 电容性变大 阻抗低于50欧姆 损耗变大
& h6 w* D6 N! D; ?+ T$ 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
) q3 U6 @) g5 R% G* q损耗都会变大
4 ?& x" K m" s; Q* B( O/ F换言之 如果是这情况 你的仿真条件2 j! W' n7 [( I$ ^, Y; f7 f
0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、1MM 这五条走线
# M, e9 l4 y* E- Y6 m未必是1mm的损耗最小 因为线宽最宽 固然Ohmic Loss最小
, n( O( @9 k/ ]( H* T. S2 G x但Mismatch Loss大啊(低于50欧姆) 那两者相加 损耗还是大
9 z0 T: a1 o0 N. k9 F9 ^# R* V8 Z( ~% b! a+ ]$ o- r
, k( I! c8 V2 D. v' r+ K. e所以你常可以听到射频工程师说 走线越短越好
0 L* K# M7 [0 |# G! l那就是缩减走线长度 减少Ohmic Loss 藉以降低损耗
. M0 {. s* D9 e5 Y S3 a8 ~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
3 B6 C4 r$ Z( r) }3 m藉以降低损耗
$ y0 w/ L" ~# C( @; e1 S: l4 T但你不会听到 射频走线线宽 越宽越好这种话
, W m" p W4 n5 m- g! z* _- z) A就是这道理% {" g8 h" P# q/ u5 Z' w0 ]
所以下面这张图也得知 return Loss越小 表示反射越少 Mismatch Loss越小* m, I/ }' U% c3 k2 I1 c% z7 \
那当然Insertion Loss越小 呼应上面公式8 Q5 g' i9 u4 U w
. Z( V) i" k5 C6 F6 \
_$ D$ a) d; k L+ D- b5 v0 V9 s5 x& B" K3 s; |9 O: J
所以回到一开始的图 为啥走线宽度为50欧姆时，损耗最小?
- k1 B9 F0 L7 F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)1 m4 Y' d, J# O. Z" [6 w
那此时Insertion Loss 当然就只剩Ohmic Loss来决定' P' g V8 g: U1 g( r2 Z" Y
+ ?9 F! }( [' I! P2 I1 K5 g5 ~2 d7 ?) q
你会有疑问 如果走线宽度为50欧姆时2 a4 k# w- g+ L$ a
此时Insertion Loss 只剩Ohmic Loss来决定
g* b/ n! M) M x* }那不就又回到 线宽越宽 表面积越小 损耗越小的思考?; r$ n) V4 w, U: n, p( a# v9 u9 s
但又说 线宽不是越宽越好 搞得好乱啊
9 V4 E4 D' G# E( d( Q
% Z/ s$ M# Q5 c( ^, z( e' {" H! h& ~, F& l3 M$ p; S
我用射频走线 常用的挖空来做说明
; I Z( [1 F: e# ~在同样维持50欧姆阻抗情况下. U2 e4 S% i* |( s4 {0 J" z* H9 K6 D
当参考层的地 与走线距离越大 其线宽就越宽. {( _% @# Q6 f* p! H8 g) c0 l
说过 走线宽度为50欧姆时
) | E- }6 z+ T2 A此时Insertion Loss 只剩Ohmic Loss来决定 因为Mismatch Loss为零(理想状态)
|5 _: H; ^7 b, f0 t) J那肯定是右边 线宽较宽的情况 损耗会较小: ^4 t8 C& l. N2 i3 s- x: o
这也是挖空的目的 尤其是一些频率较高的射频走线
1 R! m+ m% L/ z2 D! K/ P5 h, N3 a例如WIFI 6GHz
: }( q4 y' C" \# e
. Y' `. u- i$ E* r5 ?1 O
6 W$ s. p1 K' D5 W
所以 下结论了4 a5 p" a ]* \2 y0 r* q- ^
在不需要考虑Mismatch Loss情况下- R0 t8 E) _, S" Q0 a2 t2 P- T
例如电源走线 或是阻抗已经为50欧姆前提下
) P3 G3 K. w# H, {, j此时 就是线宽越宽越好
1 H: v% i: C) t& f2 S8 s5 W6 N& Y% C X5 Z0 I3 J
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
. ]; I) L, D4 Y/ B那线宽就不是越宽越好 而是越符合50欧姆越好8 W8 m5 e7 @1 p! S5 E9 u% m4 M
( n. w7 k3 Y; h& d. n
2 b7 r* o5 v0 V7 M
当然 这边的50欧姆 只是方便说明概念
! t: Q" _ Z( @5 q* Q因为我猜你仿真的Port1跟Port2 预设为50欧姆, s/ ?, m( O4 }7 w1 c
这也是许多仿真软件的预定设定6 ^% i' v% o3 ^! L% @8 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。
# q" l* Z6 R. 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
& S: o6 u& R. F& _: w9 w" e主要还是看你走线 是用在怎样的系统应用
, R2 T: Q7 P0 j& m; 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$ P0 s/ W( v7 f4 ^: `3 K8 x2 i5 z
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
$ X8 D2 e' H: _7 i# S7 ^( j/ a7 i" F% J# y+ u
4 C) }3 H9 D& g# _/ L: T+ J+ V6 w |
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发表于 2023-3-21 14:47
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