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简单说是这个理
$ T$ a7 q' N8 K- F4 @( i: G& r2 T
5 r1 j" W3 w4 D+ n这就是为啥 0.5线宽的损耗是最小的 而非最宽的1线宽
/ Z! k9 A! G& v# d6 ~9 E同时 也印证你的观察( I" j9 Y @8 l
走线宽度越接近50欧姆，损耗好像就越小。
* L8 z1 {9 P% S. S, s7 h8 w9 L9 w1 u! }! ]+ \1 y. z+ g7 C
先说这个公式
0 P6 F; H6 C% J& K$ v, K
1 T+ b% a/ W! c6 r9 K% A* f5 [
讯号传递过程中 会遭受两种损耗
3 C1 P* c/ H, e一个是Ohmic Loss 一个是Mismatch Loss% Z+ }1 q6 O, i4 q
- l' s) j: S4 l( Z$ aOhmic Loss 就是讯号会转换成热能
; i' _8 ?' V; c# Z# s跟介电损耗 走线长度 线宽……有关9 z$ N0 C& o2 h* e: A5 ?
' E) e6 m$ f4 c& N& F% tMismatch Loss 就是讯号会反射# H+ d9 c: X- k& A# V
跟阻抗匹配 线宽……有关
2 }, m$ }. ?9 f( q8 Y' G
* D* N: d3 `1 d- ^3 Z7 }
! h3 e1 z: A. \% ^* ]有没发现 线宽跟两者都有关联?
( k) h7 j% i6 W6 |1 K6 o到底怎么决定?
. C! ?7 ~ S# M$ i$ N很简单 看你这条走线 有无阻抗匹配要求
, \3 C: C+ N+ ~3 Y0 Y: I" D如果没有 例如电源走线 线宽就只考虑Ohmic Loss
9 W9 K& a( _9 c6 _3 f4 w& \8 w5 S不用考虑Mismatch Loss 以电阻性公式:
; n& K, |" q3 A
2 ?6 l. H; m/ \& x
那当然线宽越宽 表面积越大 损耗越小 也就是IR Drop越小, C' x4 c/ T+ L/ M8 ?
所以电源平面 甚至比电源走线好 因为表面积更大
& J- d* D8 R- {- ]& V+ |换言之 如果是这情况 你的仿真条件
9 \- P; O& r C% E9 G! B& ?0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、1MM 这五条走线
: w7 F+ l2 p! x5 z, A( l3 S肯定是1mm的损耗最小 因为线宽最宽 表面积最大
6 |2 t8 @# x6 ^. P电阻性最小 Ohmic Loss最小
4 f$ g! @0 y" j7 T; c5 T( W* H& Q; o$ l! ]% M5 b% _
( ^7 H; \/ ?% R: C S1 @. v A O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/ a+ \$ E, K7 u' U
那抱歉 Ohmic Loss跟Mismatch Loss都要思考( P, h. x: \0 g, A
7 h1 M2 N) ?" S, {! j6 I& x/ o$ a$ U" h线宽太窄 电容性变小 阻抗高于50欧姆 损耗变大
' x* T# Q: w+ u; K线宽太宽 电容性变大 阻抗低于50欧姆 损耗变大6 R/ J4 D& Y* U, |" R
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& ` C/ o: ]/ B2 o f
损耗都会变大0 P: G' v" }+ v* K+ u
换言之 如果是这情况 你的仿真条件
; P% N$ _/ S. L3 I3 T z2 D0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、1MM 这五条走线7 X6 W: S1 F0 }+ t/ L" b) a9 P
未必是1mm的损耗最小 因为线宽最宽 固然Ohmic Loss最小* E( w; v( S1 X
但Mismatch Loss大啊(低于50欧姆) 那两者相加 损耗还是大( C* J) ]" l* O5 Z! a
) Z5 Q) R1 x. B' x! O- f7 h" b, g% G
所以你常可以听到射频工程师说 走线越短越好, \# d, x! Z; h0 m; `
那就是缩减走线长度 减少Ohmic Loss 藉以降低损耗
, ~2 T/ ]( p: z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# h4 d9 A U3 o3 h
藉以降低损耗 6 I# Y; A2 F# }6 x- d: m2 A, ~. i
但你不会听到 射频走线线宽 越宽越好这种话
3 J6 I$ d* V/ z, ~7 @3 Y就是这道理4 @8 ^' O1 h1 j 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& m/ y' h! r- z8 s( P% G
那当然Insertion Loss越小 呼应上面公式
0 n% D: Y. \9 G4 l: x
7 L; B& h( f+ a. W7 W1 r
% z# `) @! Q0 y3 z- W; @' ]4 g- D% z a4 @
所以回到一开始的图 为啥走线宽度为50欧姆时，损耗最小?
, H6 u& r7 Y: D0 C' l5 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)
4 |( a6 q; R& X& P那此时Insertion Loss 当然就只剩Ohmic Loss来决定
3 v4 B+ O* h d9 v3 y
! R; X6 V' U3 n( }' Z3 e; ^) M& L! h
你会有疑问 如果走线宽度为50欧姆时# k: v9 [+ m: F4 }2 j
此时Insertion Loss 只剩Ohmic Loss来决定
. [1 [) t. e: V: a: v: v$ J3 b那不就又回到 线宽越宽 表面积越小 损耗越小的思考?
8 G: ]* c7 ]) I8 H$ V- [但又说 线宽不是越宽越好 搞得好乱啊
: ~: X3 F! W# z9 ~% A
, A! a1 y5 v2 m9 _* ]# h. _3 Q& F9 i2 M# g0 Z$ Q1 M" l9 K) L7 D
我用射频走线 常用的挖空来做说明
# z# ?) C7 Y5 e, ], g在同样维持50欧姆阻抗情况下
( n# C& @7 B9 J- p3 ~2 O当参考层的地 与走线距离越大 其线宽就越宽) C) T4 A; x: N: E' \
说过 走线宽度为50欧姆时- P" i0 b2 e* s$ V. J3 u
此时Insertion Loss 只剩Ohmic Loss来决定 因为Mismatch Loss为零(理想状态), V" E) E8 K' [
那肯定是右边 线宽较宽的情况 损耗会较小0 | K: ^) G, B O
这也是挖空的目的 尤其是一些频率较高的射频走线; m1 u# a# {: Z6 e) C2 y
例如WIFI 6GHz; q9 [# U, R' n2 t5 f
* U1 I! P; M8 {7 b8 e* D6 g
& F b& L( K8 E/ K# A! Q所以 下结论了
4 H3 c" G& t& ^) I在不需要考虑Mismatch Loss情况下" q* ]8 E2 g7 j4 y( v3 @0 e8 c
例如电源走线 或是阻抗已经为50欧姆前提下
' O: |7 `: W2 d此时 就是线宽越宽越好1 [- I. Q1 R2 ?% v
8 }9 R- V7 f9 Y8 U) P+ z' u b& A- I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3 _6 u# e4 d4 V' @$ i @6 E
那线宽就不是越宽越好 而是越符合50欧姆越好
3 D5 c7 f4 z3 l# j/ e: x- f0 E) e, T7 n2 Y6 t; _
0 P4 D c3 K, l" R- k当然 这边的50欧姆 只是方便说明概念
% _* a- V% T: w0 m" O. v因为我猜你仿真的Port1跟Port2 预设为50欧姆7 c' k/ ~$ M2 A4 k
这也是许多仿真软件的预定设定
! M. [, Z6 I1 d* Q所以你才会发现 走线宽度越接近50欧姆，损耗好像就越小。/ g9 ^* {; ~! a; f
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$ e# h: a" C* U
主要还是看你走线 是用在怎样的系统应用" N. C& B1 U' 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
3 A+ ]2 l5 e& K/ {+ M! h- E3 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
' q6 ?+ d' E1 Y |+ L1 [4 {- z4 Q- o" f4 p& J# T' R8 }: N0 T
( I6 }6 b6 O# S5 U9 g' T
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发表于 2023-3-21 14:47
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