一博科技自媒體高速先生原創(chuàng)文 | 黃剛
7 _3 s6 n3 ^$ W3 r- K: p( s古語有云:窈窕淑女,君子好逑,如果要各位PCB行業(yè)的高富帥從高高瘦瘦和矮胖矮胖這兩種身材的美女中去選擇的話,相信大多數(shù)人都會選擇前者吧。那么如果傳輸線也有身材這一說的話,你們又會怎么選擇呢?* ]8 v- r0 Q2 L: J, @, c
% U) j* L3 v2 o& m那個,大家不要想多哈,高速先生下面說的還是正兒八經的PCB技術。恩,這篇文章應該要先從疊層說起。
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/ C+ q: {2 J/ s當然疊層是形形色色的,從4層到8層到……64層都有,但是無論多少層都好,對于設計高速信號的朋友來說,最關心的就是這3層:G-S-G!. \- ~6 z4 h$ L: v4 @1 I1 L
2 M" V0 @ w/ M; }* E# b) A# b恩,不錯,就是下面這三層。 o- T- z. p4 v
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尤其是對于通信設備的背板而言更是如此。PCB工程師在評估的時候最關心的是需要多少個內層可以出線,那么上面這個G-S-G的單元就是最核心的一環(huán)。例如你有板厚要求,然后確定了需要多少層內層出線可以滿足之后,基本上就確定了一個G-S-G單元的厚度,然后多少個內層就由多少個G-S-G單元來構成了。
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2 o" [4 L' r+ D n* |3 {/ b回到我們這邊列舉的那兩個疊層,你會發(fā)現(xiàn),G-S-G的構成也是略有不同,哪里不同呢?銅箔厚度可以不同,一般來說高速信號可以用0.5oz銅箔和1oz銅箔兩種情況。如果G-S-G這個單元的厚度一定的時候,如果用0.5oz的銅箔和1oz的銅箔到底對于走線的損耗有什么區(qū)別呢?高速先生大概畫出一個示意圖,就很清晰了。% f, p2 K K/ a' d! r5 ^0 v* M' j
: T- u# y. U8 r( z2 W' ?, p4 m7 W同樣的G-S-G厚度的情況下,0.5oz銅箔和1oz銅箔的銅厚是不相同的,但是上面的示意圖有一個錯誤的地方,根據(jù)阻抗的計算公式,如果同樣要控制到阻抗100歐姆的情況下,銅厚變厚了,介質厚度不變,那么線寬就會變細,也就是正確的示意圖應該是下面這樣,1oz銅厚的情況下線寬肯定會比0.5oz銅厚時要細!
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+ `( F1 |3 \* M; j* z4 ?所以也就說本文題目所說的PCB也有身材一說,0.5oz的銅箔是矮矮胖胖,1oz的銅箔是高高瘦瘦。那么大家有沒有想過這兩種情況下走線的損耗會有差別嗎?也就是本文要去探討的核心內容了。0 H/ W7 Y; x7 E9 ]; G3 _9 s
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恩,我們按照M6級別的板材進行一個0.5oz和1oz的疊層,例如G-S-G的厚度的10mil,上面的厚度各5mil的情況下,我們算出分別的線寬大概是0.5oz的時候是4.8/9mil,1oz的時候是4.2/9mil。基本上剛好線寬少0.6mil,銅厚增加0.6mil的樣子。3 W& ?% f. `7 T/ x3 ]8 |5 G' {
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我們對以上的結構做一個仿真,在20inch的長線的情況下,兩者的損耗對比是這樣的。4 k; h" O. k1 o I
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在20inch走線的情況下,我們標注了10GHz這個點,損耗差別了有1dB。說明兩者還是會有一定的區(qū)別,至于區(qū)別大不大,大家說了算哈,可能每個人的感覺不一樣。
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高速先生腦洞開得大一點,假設再給出說明個2oz銅箔,其他條件都不變的情況下會怎么樣呢?雖然,做過高速pcb設計的工程師都知道,2oz銅箔作為高速線會被人笑SI。但是仿真是可以去嘗試去假設的嘛。于是我們增加同樣厚度情況下2oz的結構,線寬進一步縮小,大概是3.4/9mil,這是一個更高更瘦的走線。這個時候我們再仿真一下,把幾種情況對比,如下所示哈。, [( a; V5 A1 |: J' c& z# b
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恩,還是呈正比的關系,銅厚越厚的情況下,雖然犧牲了線寬來保證阻抗,但是損耗也是會進一步降低哈。% f7 {2 G! b' B7 m8 O) W6 a
+ s2 N6 G7 V0 b; V) Y k而且我們還做了其他的一些條件的變化,例如不同損耗因子DF 板材的變換,不同的銅箔粗糙度的變換,發(fā)現(xiàn)走線的銅厚與損耗的變化依然是這個趨勢哈。
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