PCB哪些因素影響損耗

我們經(jīng)常討論PCB中損耗大小的問題。有的工程師就會(huì)問，哪些因?yàn)闀?huì)影響損耗的大小呢？其實(shí)，最常見的答案通常會(huì)說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)度越來越大大，損耗越來越大：

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。如高多層板中的過孔，很多時(shí)候都會(huì)存在的過孔殘樁（Stub），如下圖所示：

過孔殘樁（Stub）就會(huì)導(dǎo)致?lián)p耗變大，如下圖所示為相同的過孔，沒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，隨著殘樁越來越大，諧振的頻率會(huì)越來越?。ㄏ鄬?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)度的越來越長(zhǎng)，相同頻率點(diǎn)處的損耗也越來越大。

在集成度越來越高的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，串?dāng)_是工程師一直都在擔(dān)心的問題。因?yàn)閲?yán)重的串?dāng)_會(huì)導(dǎo)致很多信號(hào)完整性的問題，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。