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什么鬼,PCB走線也看身材?!

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發(fā)表于 2020-3-19 14:41:40 | 只看該作者 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
一博科技自媒體高速先生原創(chuàng)文 | 黃剛
# m) _7 e/ y! q9 m$ z0 ?4 n
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(huì)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(huì)怎么選擇呢?
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. c+ k" i2 W) i那個(gè),大家不要想多哈,高速先生下面說的還是正兒八經(jīng)的PCB技術(shù)。恩,這篇文章應(yīng)該要先從疊層說起。
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! M" y' C1 D1 Y6 b7 F6 g4 n當(dāng)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(duì)于設(shè)計(jì)高速信號(hào)的朋友來說,最關(guān)心的就是這3層:G-S-G!
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恩,不錯(cuò),就是下面這三層。5 k& J) K. h2 f, p" S+ }4 n

3 h6 s% ~5 D# g& B8 f: B0 j- ]尤其是對(duì)于通信設(shè)備的背板而言更是如此。PCB工程師在評(píng)估的時(shí)候最關(guān)心的是需要多少個(gè)內(nèi)層可以出線,那么上面這個(gè)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(nèi)層出線可以滿足之后,基本上就確定了一個(gè)G-S-G單元的厚度,然后多少個(gè)內(nèi)層就由多少個(gè)G-S-G單元來構(gòu)成了。3 y& z2 O+ V8 D; X6 ~

2 W3 z# r) z  z7 b' U0 S' q% F回到我們這邊列舉的那兩個(gè)疊層,你會(huì)發(fā)現(xiàn),G-S-G的構(gòu)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(hào)可以用0.5oz銅箔和1oz銅箔兩種情況。如果G-S-G這個(gè)單元的厚度一定的時(shí)候,如果用0.5oz的銅箔和1oz的銅箔到底對(duì)于走線的損耗有什么區(qū)別呢?高速先生大概畫出一個(gè)示意圖,就很清晰了。
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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(gè)錯(cuò)誤的地方,根據(jù)阻抗的計(jì)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(zhì)厚度不變,那么線寬就會(huì)變細(xì),也就是正確的示意圖應(yīng)該是下面這樣,1oz銅厚的情況下線寬肯定會(huì)比0.5oz銅厚時(shí)要細(xì)!
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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(huì)有差別嗎?也就是本文要去探討的核心內(nèi)容了。
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恩,我們按照M6級(jí)別的板材進(jìn)行一個(gè)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(shí)候是4.8/9mil,1oz的時(shí)候是4.2/9mil。基本上剛好線寬少0.6mil,銅厚增加0.6mil的樣子。
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* \5 l4 E* H8 E# J5 H# s) K& c$ Z$ f我們對(duì)以上的結(jié)構(gòu)做一個(gè)仿真,在20inch的長線的情況下,兩者的損耗對(duì)比是這樣的。. o5 k$ n$ f) C& b( J4 h
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在20inch走線的情況下,我們標(biāo)注了10GHz這個(gè)點(diǎn),損耗差別了有1dB。說明兩者還是會(huì)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(gè)人的感覺不一樣。
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高速先生腦洞開得大一點(diǎn),假設(shè)再給出說明個(gè)2oz銅箔,其他條件都不變的情況下會(huì)怎么樣呢?雖然,做過高速pcb設(shè)計(jì)的工程師都知道,2oz銅箔作為高速線會(huì)被人笑SI。但是仿真是可以去嘗試去假設(shè)的嘛。于是我們?cè)黾油瑯雍穸惹闆r下2oz的結(jié)構(gòu),線寬進(jìn)一步縮小,大概是3.4/9mil,這是一個(gè)更高更瘦的走線。這個(gè)時(shí)候我們?cè)俜抡嬉幌,把幾種情況對(duì)比,如下所示哈。
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& _+ G& n3 G( l. I7 q恩,還是呈正比的關(guān)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(huì)進(jìn)一步降低哈。, p4 H5 }' F2 d8 T7 Z
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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(gè)趨勢(shì)哈。

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發(fā)表于 2020-3-20 08:35:18 | 只看該作者
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