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简单说是这个理1 k M& X3 m: K" {2 t
5 q$ }& l, g! B5 U' z5 n2 R
, D2 G# ^& {) S8 F) w9 w+ y! l这就是为啥 0.5线宽的损耗是最小的 而非最宽的1线宽
6 I2 g/ y1 t4 N* W同时 也印证你的观察% M2 N$ C( { P& v7 ~. d! V; m J: ?
走线宽度越接近50欧姆，损耗好像就越小。
2 Q; L4 U/ e" V" s# |0 \6 ]. M0 h$ u( K
先说这个公式
: b$ i7 p) D2 S
# h# j9 D& f) Y# J讯号传递过程中 会遭受两种损耗
/ O2 ?* W# Z7 V" T h% a一个是Ohmic Loss 一个是Mismatch Loss8 @, V$ o* i. G$ w' {
8 T' J& P/ I% D0 P7 }! n7 A) Z2 E0 [
Ohmic Loss 就是讯号会转换成热能
9 a- N; x0 e2 V# r$ }9 @+ b" @$ {9 o跟介电损耗 走线长度 线宽……有关9 V9 l( W( P1 M$ c y4 y3 J
7 u: r% A! J3 @. L5 J7 l" a" hMismatch Loss 就是讯号会反射9 G' F, @, q7 Z
跟阻抗匹配 线宽……有关
. R# x6 p, z; j. ~4 D/ b/ T, I2 K2 M8 J9 h8 }: k
9 h9 D/ i& c. e- m% P; t有没发现 线宽跟两者都有关联?1 U, |! T0 s* D; I
到底怎么决定?" a, w8 N7 x$ |$ p- b
很简单 看你这条走线 有无阻抗匹配要求, W- Y- o. N- ~/ a
如果没有 例如电源走线 线宽就只考虑Ohmic Loss
" m4 ?+ v& F" S7 l# _不用考虑Mismatch Loss 以电阻性公式:/ Q# m0 t: E: p2 g9 @) ^4 G) ^
0 t' `1 w. y1 f( A, @2 G/ i那当然线宽越宽 表面积越大 损耗越小 也就是IR Drop越小
0 w0 V# I) k! L( ^8 N所以电源平面 甚至比电源走线好 因为表面积更大
3 p9 k5 s- ]& B* H7 z, s换言之 如果是这情况 你的仿真条件( U# {+ R3 m; H/ L
0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、1MM 这五条走线
$ \6 U* Q( U( i4 k' ~, Y# u肯定是1mm的损耗最小 因为线宽最宽 表面积最大
+ h4 n+ B4 G% H- ?电阻性最小 Ohmic Loss最小
& U4 S+ z& g/ } t8 [" i6 F# k; @! P: B8 q
( Y4 `; a& Y, ^, G S- 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# D# n3 ^ a( y那抱歉 Ohmic Loss跟Mismatch Loss都要思考 w1 f6 s' Y1 W( H
7 h( \1 @# o1 V! k# c
线宽太窄 电容性变小 阻抗高于50欧姆 损耗变大
5 }3 Z! n" U( J$ G3 N线宽太宽 电容性变大 阻抗低于50欧姆 损耗变大5 W3 P( N! ]8 {# x7 F. {' v3 b
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
D5 c8 @' v6 W, T1 J3 H U) D损耗都会变大
1 A4 d O9 O" B换言之 如果是这情况 你的仿真条件3 B! p! G/ O+ t) l: A4 o
0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、1MM 这五条走线
5 N a% F i' L1 }( F L$ Y& J) x未必是1mm的损耗最小 因为线宽最宽 固然Ohmic Loss最小; a' Q# ^1 Z6 K8 T0 U
但Mismatch Loss大啊(低于50欧姆) 那两者相加 损耗还是大
+ p& s9 c) T Z8 C
0 A% s5 m/ P5 Q; d2 f7 d$ o4 _+ e5 l1 T6 H
所以你常可以听到射频工程师说 走线越短越好
6 J) W6 h% \5 [. s/ d) F那就是缩减走线长度 减少Ohmic Loss 藉以降低损耗; v' B1 p7 K2 ?9 [% \# K
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
- o. \% E" T3 o9 _! `; i藉以降低损耗
. `3 k7 w8 x; T4 E0 G* r4 ^但你不会听到 射频走线线宽 越宽越好这种话
3 C! \% j; y& [& q6 Y就是这道理
- [% [2 B" d+ Q0 |所以下面这张图也得知 return Loss越小 表示反射越少 Mismatch Loss越小
* ~9 @7 a9 ~$ l; A那当然Insertion Loss越小 呼应上面公式% A3 h2 o! T$ V9 ~2 m2 V
' v5 a: I3 T' p; `& C5 C2 t
( J: R8 L! ], P2 \4 M4 B* h
6 N$ K, u9 \; K) F9 Z* k, A所以回到一开始的图 为啥走线宽度为50欧姆时，损耗最小?
# K; O* m5 ?4 w0 p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)" v1 \' {/ n# u8 l) _
那此时Insertion Loss 当然就只剩Ohmic Loss来决定
- G" g2 g8 u6 i" U& A2 b4 C2 u# d$ T* Z6 J: P
% \2 T, ]! X9 W. }6 [
你会有疑问 如果走线宽度为50欧姆时, N/ O- v R2 F) b# E' ^; I* }
此时Insertion Loss 只剩Ohmic Loss来决定
l- Z% |9 A. S% c那不就又回到 线宽越宽 表面积越小 损耗越小的思考?4 q3 \$ S1 A- [! s5 W* S
但又说 线宽不是越宽越好 搞得好乱啊. R" O$ K% P: U/ h, t1 @
! G8 J, ^6 H8 s
( p% z9 s7 a9 _2 p, s* l" H5 e, f& _
我用射频走线 常用的挖空来做说明
6 ~" y* J6 `7 ~ e; g' w在同样维持50欧姆阻抗情况下
6 @4 C( i2 E: k: V4 E当参考层的地 与走线距离越大 其线宽就越宽$ W, B% d+ a( ^, C" `
说过 走线宽度为50欧姆时
- C% Q8 ~2 v- F3 q u! E此时Insertion Loss 只剩Ohmic Loss来决定 因为Mismatch Loss为零(理想状态)0 _ w& z% D6 e! n, h- L2 y
那肯定是右边 线宽较宽的情况 损耗会较小
# N* v$ }' F7 b$ { B: T) [2 }这也是挖空的目的 尤其是一些频率较高的射频走线
* N- o6 |/ a+ T% L例如WIFI 6GHz
, O5 T1 n, D+ s1 H, x5 c
' m8 ]5 B( [: y6 J. x
) b# r5 G! L6 }' J+ b
所以 下结论了& ~0 A+ Y- ` ~, T- {
在不需要考虑Mismatch Loss情况下- D$ M" | i2 g2 a8 s, w: @5 I/ k
例如电源走线 或是阻抗已经为50欧姆前提下- L3 d' a2 }6 _8 O+ o1 I" J
此时 就是线宽越宽越好$ g8 @6 `3 c( }. F* ^
+ T8 F X* t4 x0 R
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4 o6 @/ T* ~1 [9 x
那线宽就不是越宽越好 而是越符合50欧姆越好* `1 z8 r5 i0 q6 f* S& L
7 F b; y9 P! K, W, ]/ f
6 i1 O; f7 h X/ z: \1 n当然 这边的50欧姆 只是方便说明概念
4 Q6 s1 \2 u, V* Y因为我猜你仿真的Port1跟Port2 预设为50欧姆' _! W. O+ x3 `7 w5 _
这也是许多仿真软件的预定设定
/ m5 y9 @/ i6 J4 @3 G* c所以你才会发现 走线宽度越接近50欧姆，损耗好像就越小。1 ^+ [. C0 G! X+ l" E n
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
! o" @& i9 V; b0 u; P主要还是看你走线 是用在怎样的系统应用' ~7 e# Z; S* t# ~; x/ ~
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
+ D0 v) [) R# t, Z. b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
9 s. f5 @8 L$ R8 ^* `& L( V2 d- ` n- }- b) B: ~- c7 p
; Q) o) k: x1 O& _7 `4 K
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发表于 2023-3-21 14:47
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