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一博高速先生成員：黃剛 作為高速信號傳輸的重要的指標之一，損耗，無(wú)論是對硬件工程師，設計工程師還是我們SI工程師來(lái)說(shuō)，都會(huì )是非常的關(guān)注。而對于像背板傳輸這種長(cháng)距離的走線(xiàn)系統或是像芯片測試板要求損耗極小的情況，傳輸線(xiàn)的損耗在總的系統損耗里面一定是占到一個(gè)大頭的位置。尤其是在板材和走線(xiàn)長(cháng)度已經(jīng)定下來(lái)的情況下，傳輸線(xiàn)的線(xiàn)寬幾乎就成為了讓損耗能逆襲的唯一的一根救命稻草了。 根據我們對高速理論的理解，線(xiàn)寬對傳輸線(xiàn)損耗的貢獻是非常正向的，在其他條件不變的情況下，傳輸線(xiàn)的線(xiàn)寬越寬，傳輸線(xiàn)的損耗會(huì )越小，而且會(huì )一直是這個(gè)趨勢不變。那么，粉絲們會(huì )不會(huì )很容易就產(chǎn)生了兩個(gè)想法，一是，只要我在PCB設計中能把傳輸線(xiàn)走得更寬，而且能控制到阻抗的情況下，我們就能夠在其他條件不變的情況下把損耗做得更��；另外一個(gè)想法就更大膽了，是不是如果我的線(xiàn)寬能做到無(wú)限大之后，傳輸線(xiàn)的損耗理論上就能夠接近零損耗呢？ 高速先生的確很喜歡有想法的粉絲，這樣可以激發(fā)出更多的靈感。喜歡歸喜歡，高速先生還是要用數據來(lái)說(shuō)話(huà)。這樣吧，高速先生就做一塊測試板來(lái)驗證下這個(gè)問(wèn)題，畢竟實(shí)踐才是檢驗真理的唯一標準嘛！ 測試板的設計也很簡(jiǎn)單，我們疊層和板材是固定的，我們要驗證的走線(xiàn)是在TOP層，那么要增加線(xiàn)寬而且又能控制到阻抗（單端50歐姆）的話(huà)，我們需要做的就是去挖空若干層走線(xiàn)的參考層，也就是讓參考層更遠，這樣傳輸線(xiàn)的線(xiàn)寬才能夠不斷的增大。下面是我們精心設計過(guò)的疊層，展示前5層如下所示： 為什么只展示前5層呢，因為我們驗證的走線(xiàn)是從TOP層參考L2層的地平面一直到參考L5層的地平面，這樣的話(huà)，隨著(zhù)參考平面的變遠，TOP層的傳輸線(xiàn)線(xiàn)寬在同樣控制50歐姆的情況下才能不斷變大，實(shí)現我們要研究線(xiàn)寬和損耗關(guān)系的目的。 那么參考到不同層之后，線(xiàn)寬的變化范圍大概是多少呢？經(jīng)過(guò)計算，我們參考不同層的線(xiàn)寬變化就非常非常明顯了，從參考L2層的5.2mil變到參考L5層的38mil！ 基本上38mil已經(jīng)是我們走線(xiàn)線(xiàn)寬的天花板了吧，那么我們分別來(lái)看看從細線(xiàn)寬到寬線(xiàn)寬的情況下，損耗到底能改善多少的量級呢？ 首先我們驗證從5.2mil到12mil的變化，結果如下所示，標注了一個(gè)20GHz比較高頻的點(diǎn)，損耗從大概3.58db改善到了2.25db，損耗改善了40%左右。 恩，看起來(lái)非常的不錯，改善量也很大，讓我們不得不憧憬線(xiàn)寬進(jìn)一步增加后的效果了。好，那么我們接下來(lái)去對比12mil線(xiàn)寬增加到20mil的情況下，損耗的改善量。從下圖結果來(lái)看，從2.25db改善到了1.72db，損耗改善不到25%了。 呃，也還行吧，至少也算是個(gè)比較大的改善量了，那我們繼續看從20mil增加到38mil線(xiàn)寬后的結果。真沒(méi)想到，在20mil往上差不多加一倍的線(xiàn)寬情況下，只是從1.72db改善到了1.32db，也就是20%多點(diǎn)的改善量，遠遠比我們想象的改善量要��！ 行吧，為了讓大家死心，高速先生再參考多幾層，做一個(gè)更寬更寬的走線(xiàn)的case，我們做出了一個(gè)60mil的線(xiàn)寬，那我們來(lái)對比下60mil線(xiàn)寬和38mil線(xiàn)寬的改善量。損耗大概從1.32db減少到1.2db，改善量只有不到10%了。 最后我們再把上面的幾種case擺在一起，讓大家更為直觀(guān)的看到線(xiàn)寬不斷增加情況下，損耗改善的量級。 最后再回答下上面提到的兩個(gè)想法，一是隨著(zhù)線(xiàn)寬的增加，損耗的確是會(huì )不斷的減小，趨勢是沒(méi)錯的。但是另外一個(gè)想法可能就只能真的是想想了，線(xiàn)寬增加到一定的寬度后，損耗改善的量級會(huì )越來(lái)越小了，絕對不會(huì )得到一個(gè)很接近零損耗的結果了。至于是為什么呢？這個(gè)就當本期的問(wèn)題留給大家來(lái)思考了哈！ |
