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一博高速先生成員：黃剛 作為高速信號(hào)傳輸?shù)闹匾闹笜?biāo)之一，損耗，無論是對硬件工程師，設(shè)計(jì)工程師還是我們SI工程師來說，都會(huì)是非常的關(guān)注。而對于像背板傳輸這種長距離的走線系統(tǒng)或是像芯片測試板要求損耗極小的情況，傳輸線的損耗在總的系統(tǒng)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長度已經(jīng)定下來的情況下，傳輸線的線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(jù)我們對高速理論的理解，線寬對傳輸線損耗的貢獻(xiàn)是非常正向的，在其他條件不變的情況下，傳輸線的線寬越寬，傳輸線的損耗會(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(shè)計(jì)中能把傳輸線走得更寬，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小；另外一個(gè)想法就更大膽了，是不是如果我的線寬能做到無限大之后，傳輸線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(shù)據(jù)來說話。這樣吧，高速先生就做一塊測試板來驗(yàn)證下這個(gè)問題，畢竟實(shí)踐才是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)嘛！ 測試板的設(shè)計(jì)也很簡單，我們疊層和板材是固定的，我們要驗(yàn)證的走線是在TOP層，那么要增加線寬而且又能控制到阻抗（單端50歐姆）的話，我們需要做的就是去挖空若干層走線的參考層，也就是讓參考層更遠(yuǎn)，這樣傳輸線的線寬才能夠不斷的增大。下面是我們精心設(shè)計(jì)過的疊層，展示前5層如下所示： 為什么只展示前5層呢，因?yàn)槲覀凃?yàn)證的走線是從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，隨著參考平面的變遠(yuǎn)，TOP層的傳輸線線寬在同樣控制50歐姆的情況下才能不斷變大，實(shí)現(xiàn)我們要研究線寬和損耗關(guān)系的目的。 那么參考到不同層之后，線寬的變化范圍大概是多少呢？經(jīng)過計(jì)算，我們參考不同層的線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)是我們走線線寬的天花板了吧，那么我們分別來看看從細(xì)線寬到寬線寬的情況下，損耗到底能改善多少的量級(jí)呢？ 首先我們驗(yàn)證從5.2mil到12mil的變化，結(jié)果如下所示，標(biāo)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，看起來非常的不錯(cuò)，改善量也很大，讓我們不得不憧憬線寬進(jìn)一步增加后的效果了。好，那么我們接下來去對比12mil線寬增加到20mil的情況下，損耗的改善量。從下圖結(jié)果來看，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(xù)看從20mil增加到38mil線寬后的結(jié)果。真沒想到，在20mil往上差不多加一倍的線寬情況下，只是從1.72db改善到了1.32db，也就是20%多點(diǎn)的改善量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比我們想象的改善量要小！ 行吧，為了讓大家死心，高速先生再參考多幾層，做一個(gè)更寬更寬的走線的case，我們做出了一個(gè)60mil的線寬，那我們來對比下60mil線寬和38mil線寬的改善量。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，讓大家更為直觀的看到線寬不斷增加情況下，損耗改善的量級(jí)。 最后再回答下上面提到的兩個(gè)想法，一是隨著線寬的增加，損耗的確是會(huì)不斷的減小，趨勢是沒錯(cuò)的。但是另外一個(gè)想法可能就只能真的是想想了，線寬增加到一定的寬度后，損耗改善的量級(jí)會(huì)越來越小了，絕對不會(huì)得到一個(gè)很接近零損耗的結(jié)果了。至于是為什么呢？這個(gè)就當(dāng)本期的問題留給大家來思考了哈！ |
