PCB板中哪些因素對(duì)傳輸線損耗有影響

編者注：本文的內(nèi)容其實(shí)比較簡(jiǎn)潔，前面兩個(gè)因素結(jié)合ADS仿真原理圖給大家介紹，有興趣的也可以照著做做。很多總線都會(huì)給處損耗的要求，所以對(duì)于設(shè)計(jì)工程師而言，就需要哪些因素主導(dǎo)著損耗的變化。

我們經(jīng)常討論PCB中損耗大小的問(wèn)題。有的工程師就會(huì)問(wèn)，哪些因?yàn)闀?huì)影響損耗的大小呢?其實(shí)，最常見(jiàn)的答案通常會(huì)說(shuō)PCB材料的損耗因子、PCB傳輸線的長(zhǎng)度、銅箔粗糙度，其實(shí)答案肯定遠(yuǎn)不至于此。下面我們分別就相應(yīng)參數(shù)做一些實(shí)驗(yàn)給大家介紹下PCB板中哪些因素對(duì)傳輸線損耗有影響。

首先看看介質(zhì)損耗因子Df對(duì)損耗的影響，以Df為變量，分析Df的變化對(duì)損耗的影響，下圖是分析的原理圖：

仿真對(duì)比結(jié)果如下，顯然，隨著PCB介質(zhì)損耗因子的變大，損耗越來(lái)越大：

長(zhǎng)度也是損耗的主要因素之一，把傳輸線長(zhǎng)度設(shè)定為L(zhǎng)en變量，分析Len的變化對(duì)損耗的影響，下圖是分析的原理圖：

仿真對(duì)比結(jié)果如下，顯然，隨著傳輸線長(zhǎng)度越來(lái)越大大，損耗越來(lái)越大：

銅箔是PCB中常用的導(dǎo)體，其粗糙度的大小也會(huì)對(duì)損耗造成影響，通過(guò)分析，粗糙度的變化對(duì)損耗的影響如下圖所示：

從上圖中可以看到銅箔粗糙度越大，損耗越大。

這三個(gè)影響因子是工程師們很容易能理解。為了減小，工程師們通常想到的方式就是使用低介質(zhì)損耗角因子、減短傳輸線長(zhǎng)度以及減小銅箔粗糙度。

除了這三個(gè)影響因子，還有諸如過(guò)孔、傳輸線對(duì)內(nèi)不等長(zhǎng)、串?dāng)_等對(duì)損耗有影響。如高多層板中的過(guò)孔，很多時(shí)候都會(huì)存在的過(guò)孔殘樁(Stub)，如下圖所示：

過(guò)孔殘樁(Stub)就會(huì)導(dǎo)致?lián)p耗變大，如下圖所示為相同的過(guò)孔，沒(méi)有殘樁和有殘樁的損耗結(jié)果，有殘樁的時(shí)，會(huì)存在一個(gè)非常大的諧振點(diǎn)，即在此諧振點(diǎn)處，損耗非常大。

并且，隨著殘樁越來(lái)越大，諧振的頻率會(huì)越來(lái)越小(相對(duì)應(yīng)在特定的頻率處損耗也會(huì)變大)。

在PCB設(shè)計(jì)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)差分對(duì)內(nèi)不等長(zhǎng)(偏差skew)的現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著偏差長(zhǎng)度的變化，損耗也會(huì)不一樣。如下圖所示，隨著偏差長(zhǎng)度的越來(lái)越長(zhǎng)，相同頻率點(diǎn)處的損耗也越來(lái)越大。

在集成度越來(lái)越高的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，串?dāng)_是工程師一直都在擔(dān)心的問(wèn)題。因?yàn)閲?yán)重的串?dāng)_會(huì)導(dǎo)致很多信號(hào)完整性的問(wèn)題，比如對(duì)損耗的影響就是其中之一。如下圖所示為微帶線時(shí)，當(dāng)傳輸線與傳輸線的間距變化時(shí)的損耗對(duì)比結(jié)果。

顯然，在保持其它設(shè)置不變時(shí)，間距越大，在相同特定頻率點(diǎn)處，傳輸線的損耗衰減越小。其實(shí)串?dāng)_對(duì)損耗的影響還有一些比較有趣的現(xiàn)象，比如什么時(shí)候串?dāng)_會(huì)造成損耗的諧振點(diǎn)，等等。

以上幾個(gè)因素對(duì)PCB傳輸線的損耗影響非常大。當(dāng)然，還有一些其它的因素的實(shí)驗(yàn)結(jié)果后續(xù)有機(jī)會(huì)再給大家分享。大家也可以在文末留言共同討論。

審核編輯：湯梓紅