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简单说是这个理
0 F3 ]" P8 S0 f6 c/ r/ s* ~
. ] W5 c2 r% i( [
* _- @. `" ?2 O- B7 w9 g( ^- K
这就是为啥 0.5线宽的损耗是最小的 而非最宽的1线宽
% ^0 q4 \5 h f5 K同时 也印证你的观察
6 j, e, Q/ l2 R4 e+ }; n走线宽度越接近50欧姆，损耗好像就越小。
: I* E) y# s* F: k. Q8 P6 x7 c- \$ i# m& c* X" E
先说这个公式7 z3 Q; K# n& D. {- _$ e
+ P# S" s2 U( J# r+ }! |讯号传递过程中 会遭受两种损耗
' ^+ _+ \1 h1 N- l& J* A一个是Ohmic Loss 一个是Mismatch Loss
! o/ }- ? s; I
) U/ b% \7 [" K O1 @+ I9 M# c* H5 i, uOhmic Loss 就是讯号会转换成热能
4 r5 s2 G& ~& m% v跟介电损耗 走线长度 线宽……有关
. ~* ~& C8 r+ y# e' u4 v
- P+ v! l. q( N! TMismatch Loss 就是讯号会反射7 O/ W' D5 _/ N% A& l' ^
跟阻抗匹配 线宽……有关 q1 p/ u5 T4 D" V' ~4 ^
; f- d$ I& b2 F: P# l& W; G( B" m) L, v, s
有没发现 线宽跟两者都有关联?
0 {" ?) k. G5 U e$ d( S! G: l9 f到底怎么决定?& e- b) M4 v8 k. p% P$ @
很简单 看你这条走线 有无阻抗匹配要求
: t; H; a" N1 D' i# A5 @如果没有 例如电源走线 线宽就只考虑Ohmic Loss
! x. F: R0 M1 Z不用考虑Mismatch Loss 以电阻性公式:# D$ U2 M! H" [3 b$ s
! d* x6 b, V( n4 R5 [! v
那当然线宽越宽 表面积越大 损耗越小 也就是IR Drop越小* d6 b+ `$ J g" I% A- d
所以电源平面 甚至比电源走线好 因为表面积更大
+ M0 e) W4 L1 \3 ^ @换言之 如果是这情况 你的仿真条件
" s g+ i1 S5 K; _( q0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、1MM 这五条走线
5 ^9 ]+ `8 V# e3 O1 J/ ?% d肯定是1mm的损耗最小 因为线宽最宽 表面积最大
6 f0 R1 E2 y3 m/ ^$ I# `电阻性最小 Ohmic Loss最小
. H! c) N2 x& D- |2 R' A0 F$ a+ g3 |- S$ t& v i: r- `
4 G9 Y+ k# J5 I
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
' C( p0 X: T& U$ F% L- M那抱歉 Ohmic Loss跟Mismatch Loss都要思考% y! N3 @ z$ C" Q
q% ^# u4 q3 Z/ F5 Q+ y6 Q线宽太窄 电容性变小 阻抗高于50欧姆 损耗变大
8 r; Q! p$ z( S线宽太宽 电容性变大 阻抗低于50欧姆 损耗变大
, k$ w; X. \2 @6 k$ P+ O f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
' F# m- s9 B8 R3 p; I" B$ L损耗都会变大/ Y' }( R& ]9 ^3 Q* P" b6 Y0 H
换言之 如果是这情况 你的仿真条件
1 j' x& z" M: m* Y) J4 k! R7 k0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、1MM 这五条走线9 V! V! q+ |3 N6 D0 S( A* |
未必是1mm的损耗最小 因为线宽最宽 固然Ohmic Loss最小( s9 W- F5 V. p, f1 J
但Mismatch Loss大啊(低于50欧姆) 那两者相加 损耗还是大
# M6 u% j& c8 }% G) V4 C" E3 z n1 @& N' i( V3 ^: r' V
2 N! |* H" h) m- [6 K8 P1 t
所以你常可以听到射频工程师说 走线越短越好
! i5 X- D& w0 s( o那就是缩减走线长度 减少Ohmic Loss 藉以降低损耗* t6 @9 o0 D( e1 X! j* F, R: S
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
& y) v2 B% b5 `/ K/ T. B0 o藉以降低损耗
' P1 s) ?3 k/ Q& g3 s& j( Y Y8 D但你不会听到 射频走线线宽 越宽越好这种话
$ H# k2 s7 y; B+ s' f; m0 |3 @; c4 r! ]# l就是这道理
* P' l+ f0 ?; f0 k& l4 }所以下面这张图也得知 return Loss越小 表示反射越少 Mismatch Loss越小" F$ r; R$ U, @0 S7 b+ ]1 Z% N
那当然Insertion Loss越小 呼应上面公式0 c# Z8 f* `! A
! L( \# B5 F; P9 B4 [ Y3 @
, p# L5 P2 X5 v' H# Q! f
$ i% t; Y7 z" j! H8 Y( ~! m
所以回到一开始的图 为啥走线宽度为50欧姆时，损耗最小?: y" }0 E; A0 I4 H
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)( n' `; a3 ^& p
那此时Insertion Loss 当然就只剩Ohmic Loss来决定3 L; @/ j+ ^; e% @2 q' G) ?
3 K( F F9 L+ J9 D
[7 ?' i' [# @, i$ P5 _你会有疑问 如果走线宽度为50欧姆时
4 J: F+ V* c/ i V# h6 @; Q- t+ ^9 M此时Insertion Loss 只剩Ohmic Loss来决定5 P+ Q4 S+ g8 k+ n4 M4 _
那不就又回到 线宽越宽 表面积越小 损耗越小的思考?
& ~% b9 R* n' m但又说 线宽不是越宽越好 搞得好乱啊
8 r$ `! B5 k" ^* N8 V9 W: a7 g. t( i: V, ~* F; t" ~$ A
) O3 _9 Q. F: x0 B1 I' M我用射频走线 常用的挖空来做说明
( Y4 T- I: U0 z( ^4 z在同样维持50欧姆阻抗情况下
3 p7 A1 T4 M# N, ^$ A% I当参考层的地 与走线距离越大 其线宽就越宽 N" }4 Q) M; S3 Z
说过 走线宽度为50欧姆时
0 P) n) @* b- m( ?此时Insertion Loss 只剩Ohmic Loss来决定 因为Mismatch Loss为零(理想状态)' F8 P6 N% F' d4 `
那肯定是右边 线宽较宽的情况 损耗会较小
5 P! b5 i& r$ k这也是挖空的目的 尤其是一些频率较高的射频走线( s% H v& F, C* t
例如WIFI 6GHz
0 u5 B( Y& Z5 f1 e9 o
% E& W' Y5 f+ }2 m
) A7 y( H* ]) \- u5 x所以 下结论了
9 P5 q% b4 L) V$ r8 M4 ~在不需要考虑Mismatch Loss情况下
- V: x) L C+ s例如电源走线 或是阻抗已经为50欧姆前提下
1 M! h9 M+ i! W% ? l6 _此时 就是线宽越宽越好5 c5 J$ C! r: j. @
6 y) t, o: a0 M& K* c
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0 z& j! Q0 H& V% O4 s! b
那线宽就不是越宽越好 而是越符合50欧姆越好
8 n! H$ H2 r6 ^; f q: L
0 n9 S/ D: n- K d; F! q
5 ]5 W+ M# ] \( B当然 这边的50欧姆 只是方便说明概念) L: w; i* V8 w( y5 q
因为我猜你仿真的Port1跟Port2 预设为50欧姆1 W0 ~' R9 f0 w
这也是许多仿真软件的预定设定
9 [# R8 N% o- b1 n# h0 i' }所以你才会发现 走线宽度越接近50欧姆，损耗好像就越小。
% _: f- h$ U/ y$ z但 这个50欧姆 不是绝对 因为不是只有射频走线要考虑阻抗
" Z9 R. l( [: u7 B4 D主要还是看你走线 是用在怎样的系统应用
4 p% w# }! e) s0 z如果是用在HDMI差动对 那就是差动对线宽为100欧姆时 其损耗最小2 l5 B4 @& a. E
如果是用在USB差动对 那就是差动对线宽为90欧姆时 其损耗最小3 Q, U1 N/ l) |- J
* K& Y* X* l& Y- x _, K: u( Q% {* X8 A; Z1 \) w. X L. q+ D/ g' x
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发表于 2023-3-21 14:47
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发表于 2023-4-27 22:37
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