《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > 模擬設(shè)計 > 設(shè)計應(yīng)用 > 工程師總結(jié)的估計信號完整性效應(yīng)的經(jīng)驗法則
工程師總結(jié)的估計信號完整性效應(yīng)的經(jīng)驗法則
摘要: 經(jīng)驗法則只是一種大概的近似估算,它的設(shè)計目的是以最小的工作量,,以知覺為基礎(chǔ)找到一個快速的答案,。經(jīng)驗法則是估算的出發(fā)點,它可以幫助我們區(qū)分5或50,,而且它能幫助我們在設(shè)計的早期階段就對設(shè)計有較好的整體規(guī)劃,。
Abstract:
Key words :

經(jīng)驗法則只是一種大概的近似估算,它的設(shè)計目的是以最小的工作量,,以知覺為基礎(chǔ)找到一個快速的答案,。經(jīng)驗法則是估算的出發(fā)點,它可以幫助我們區(qū)分5或50,,而且它能幫助我們在設(shè)計的早期階段就對設(shè)計有較好的整體規(guī)劃,。在速度和精度的權(quán)衡之間,經(jīng)驗法則傾向于速度,,但它并不是很準(zhǔn)確,。

當(dāng)然,不可以盲目的使用經(jīng)驗法則,,它必須基于對基本理論的深刻了解和良好的工程判斷能力,。
當(dāng)精確度很重要時,例如在設(shè)計中某個數(shù)值偏離百分之幾就要付出百萬美元的代價,,就必須使用驗證過的數(shù)值仿真工具,。
1、信號上升時間約是時鐘周期的10%,,即1/10x1/Fclock,。例如100MHZ 使中的上升時間大約是1NS.
2、理想方波的N 次諧波的振幅約是時鐘電壓副值的2/(N 派)倍,。例如,,1V時鐘信號的第一次諧波幅度約為0.6V,第三次諧波的幅度約是0.2V,。
3,、信號的帶寬和上升時間的關(guān)系為:BW=0.35/RT。例如,,如果上升時間是1NS,
則帶寬是350MHZ,。如果互連線的帶寬是3GHZ,則它可傳輸?shù)淖疃躺仙龝r間約為0.1NS。
4,、如果不知道上升時間,,可以認(rèn)為信號帶寬約是時鐘頻率的5 倍,。
5、LC 電路的諧振頻率是5GHZ/sqrt(LC),L 的單位為NH,C 的單位為PF.
6,、在400MHZ 內(nèi),,軸向引腳電阻可以看作理想電阻;在2GHZ 內(nèi),,SMT0603電阻可看作理想電阻,。
7、軸向引腳電阻的ESL(引腳電阻)約為8NH,SMT 電阻的ESL 約是1.5NH,。
8,、直徑為1MIL 的近鍵合線的單位長度電阻約是1 歐姆/IN。
9,、24AWG 線的直徑約是20MIL,電阻率約為25 毫歐姆/FT,。
10、 1 盎司桶線條的方塊電阻率約是每方塊0.5 豪歐姆,。
11,、 在10MHZ 時,1 盎司銅線條就開始具有趨膚效應(yīng),。
12,、 直徑為1IN 球面的電容約是2PF。
13,、 硬幣般大小的一對平行板,,板間填充空氣時,他們間的電容約為1PF,。
14,、 當(dāng)電容器量板間的距離與板子的寬度相當(dāng)時,則邊緣產(chǎn)生的電容與平行板形成的產(chǎn)生的電容相等,。例如,,在估算線寬為10MIL、介質(zhì)厚度為10MIL的微帶線的平行板電容時,,其估算值為1PF/IN,但實際的電容約是上述的兩倍,,也就是2PF/IN。
15,、 如果問對材料特性一無所知,只知道它是有機絕緣體,,則認(rèn)為它的介電
常數(shù)約為4,。
16、 1 片功率為1W 的芯片,,去耦電容(F)可以提供電荷使電壓降小于小于
5%的時間(S)是C/2,。
17,、 在典型電路板鐘,當(dāng)介質(zhì)厚度為10MIL 時,,電源和地平面間的耦合電容
是100PF/IN 平方,,并且它與介質(zhì)厚度成反比。
18,、 如果50 歐姆微帶線的體介電常數(shù)為4,,則它的有效介電常數(shù)為3。
19,、 直徑為1MIL 的圓導(dǎo)線的局部電感約是25NH/IN 或1NH/MM,。
20、 由10MIL 厚的線條做成直徑為1IN 的一個圓環(huán)線圈,,它的大小相當(dāng)于拇
指和食指圍在一起,,其回路電感約為85NH。
21,、 直徑為1IN 的圓環(huán)的單位長度電感約是25NH/IN 或1NH/MM,。例如,如
果封裝引線是環(huán)形線的一部分,,且長為0.5IN,則它的電感約是12NH,。
22、 當(dāng)一對圓桿的中心距離小于它們各自長度的10%時,,局部互感約是各自
的局部互感的50%,。
23、 當(dāng)一對圓桿中心距與它們的自身長度相當(dāng)時,,它們之間的局部互感比它
們各自的局部互感的10%還要少,。
24、 SMT 電容(包括表面布線,、過孔以及電容自身)的回路電感大概為2NH,
要將此數(shù)值降至1NH 以下還需要許多工作,。
25、 平面對上單位面積的回路電感是33PHx 介質(zhì)厚度(MIL),。
26,、 過孔的直徑越大,它的擴散電感就越低,。一個直徑為25MIL 過孔的擴散電感約為50PH,。
27、 如果有一個出沙孔區(qū)域,,當(dāng)空閑面積占到50%時,,將會使平面對間的回路電感增加25%。
28、 銅的趨膚深度與頻率的平方跟成反比,。1GHZ 時,,其為2UM。所以,,10MHZ 時,,銅的趨膚是20UM。
29,、 在50 歐姆的1 盎司銅傳輸線中,,當(dāng)頻率約高于50MHZ 時,單位長度回路電感為一常數(shù),。這說明在頻率高于50MHZ 時,,特性阻抗時一常數(shù)。
30,、 銅中電子的速度極慢,,相當(dāng)于螞蟻的速度,也就是1CM/S,。
31,、 信號在空氣中的速度約是12IN/NS。大多數(shù)聚合材料中的信號速度約為6IN/NS,。
32,、 大多數(shù)輾壓材料中,線延遲1/V 約是170PS/IN,。
33,、 信號的空間延伸等于上升時間X 速度,即RTx6IN/NS,。
34,、 傳輸線的特性阻抗與單位長度電容成反比。
35,、 FR4 中,,所有50 歐姆傳輸線的單位長度電容約為3.3PF/IN。
36,、 FR4 中,,所有50 歐姆傳輸線的單位長度電感約為8.3NH/IN。
37,、 對于FR4 中的50 歐姆微帶線,,其介質(zhì)厚度約是線寬的一半。
38,、 對于FR4 中的50 歐姆帶狀線,,其平面間的間隔時信號線線寬的2 倍,。
39、 在遠(yuǎn)小于信號的返回時間之內(nèi),,傳輸線的阻抗就是特性阻抗。例如,,當(dāng)驅(qū)動一段3IN 長的50 歐姆傳輸線時,,所有上升時間短與1NS 的驅(qū)動源在沿線傳輸并發(fā)生上升跳變時間內(nèi)感受到的就是50 歐姆恒定負(fù)載。
40,、 一段傳輸線的總電容和時延的關(guān)系為C=TD/Z0,。
41、 一段傳輸線的總回路電感和時延的關(guān)系為L=TDxZ0,。
42,、 如果50 歐姆微帶線中的返回路徑寬度與信號線寬相等,則其特性阻抗比返回路徑無限寬時的特性阻抗高20%,。
43,、 如果50 歐姆微帶線中的返回路徑寬度至少時信號線寬的3 倍,則其特性阻抗與返回路徑無限寬時的特性阻抗的偏差小于1%,。
44,、 布線的厚度可以影響特性阻抗,厚度增加1MIL,阻抗就減少2 歐姆,。
45,、 微帶線定部的阻焊厚度會使特性阻抗減小,厚度增加1MIL,阻抗減少2歐姆,。
46,、 為了得到精確的集總電路近似,在每個上升時間的空間延伸里至少需要有3.5 個LC 節(jié),。
47,、 單節(jié)LC 模型的帶寬是0.1/TD。
48,、 如果傳輸線時延比信號上升時間的20%短,,就不需要對傳輸線進(jìn)行端接。
49,、 在50 歐姆系統(tǒng)中,,5 歐姆的阻抗變化引起的反射系數(shù)是5%。
50,、 保持所有的突變(IN)盡量短于上升時間(NS)的量值,。
51、 遠(yuǎn)端容性負(fù)載會增加信號的上升時間,。10-90 上升時間約是(100xC)PS,其中C 的單位是PF,。
52、 如果突變的電容小于0.004XRT,則可能不會產(chǎn)生問題。
53,、 50 歐姆傳輸線中拐角的電容(Ff)是線寬(MIL)的2 倍,。
54、 容性突變會使50%點的時延約增加0.5XZ0XC,。
55,、 如果突變的電感(NH)小于上升時間(NS)的10 倍,則不會產(chǎn)生問題,。
56,、 對上升時間少于1NS 的信號,回路電感約為10NH 的軸向引腳電阻可能會產(chǎn)生較多的反射噪聲,,這時可換成片式電阻,。
57、 在50 歐姆系統(tǒng)中,,需要用4PF 電容來補償10NH 的電感,。
58、 1GHZ 時,,1 盎司銅線的電阻約是其在DC 狀態(tài)下電阻的15 倍,。
59、 1GHZ 時,,8MIL 寬的線條的電阻產(chǎn)生的衰減與介質(zhì)此材料產(chǎn)生的衰減相當(dāng),,并且介質(zhì)材料產(chǎn)生的衰減隨著頻率變化得更快。
60,、 對于3MIL或更寬的線條而言,,低損耗狀態(tài)全是發(fā)生在10MHZ頻率以上。在低損耗狀態(tài)時,,特性阻抗以及信號速度與損耗和頻率無關(guān),。在常見的級互連中不存在由損耗引起的色散現(xiàn)象。
61,、 -3DB 衰減相當(dāng)于初始信號功率減小到50%,,初始電壓幅度減小到70%。
62,、 -20DB 衰減相當(dāng)于初始信號功率減小到1%,,初始電壓幅度減小到10%。
63,、 當(dāng)處于趨膚效應(yīng)狀態(tài)時,,信號路徑與返回路徑的單位長度串聯(lián)約是(8/W)Xsqrt(f)(其中線寬W:MIL;頻率F:GHZ)。
64,、 50 歐姆的傳輸線中,,由導(dǎo)體產(chǎn)生的單位長度衰減約是36/(Wz0)DB/IN,。
65、 FR4 的耗散因子約是0.02,。
66,、 1GHZ 時,F(xiàn)R4 中由介質(zhì)材料產(chǎn)生的衰減約是0.1DB/IN,,并隨頻率線性增加,。
67、 對于FR4 中的8MIL 寬,、50 歐姆傳輸線,在1GHZ 時,,其導(dǎo)體損耗與介質(zhì)材料損耗相等,。
68、 受損耗因子的制約,,F(xiàn)R4 互連線(其長是LEN)的帶寬約是30GHZ/LEN,。
69、 FR4 互連線可以傳播的最短時間是10PS/INxLEN,。
70,、 如果互連線長度(IN)大于上升時間(NS)的50 倍,則FR4 介質(zhì)板中由損耗引起的上升邊退化是不可忽視的,。
71,、 一對50 歐姆微帶傳輸線中,線間距與線寬相等時,,信號線間的耦合電容約占5%,。
72、 一對50 歐姆微帶傳輸線中,,線間距與線寬相等時,,信號線間的耦合電感約占15%。
73,、 對于1NS 的上升時間,,F(xiàn)R4 中近端噪聲的飽和長度是6IN,它與上升時間成比例。
74,、 一跟線的負(fù)載電容是一個常數(shù),,與附近其他線條的接近程度無關(guān)。
75,、 對于50 歐姆微帶線,,線間距與線寬相等時,近端串?dāng)_約為5%,。
76,、 對于50 歐姆微帶線,,線間距是線寬的2 倍時,近端串?dāng)_約為2%,。
77,、 對于50 歐姆微帶線,線間距是線寬的3 倍時,,近端串?dāng)_約為1%,。
78、 對于50 歐姆帶狀線,,線間距與線寬相等時,,近端串?dāng)_約為6%。
79,、 對于50 歐姆帶狀線,,線間距是線寬的2 倍時,近端串?dāng)_約為2%,。
80,、 對于50 歐姆帶狀線,線間距是線寬的3 倍時,,近端串?dāng)_約為0.5%,。
81、 一對50 歐姆微帶傳輸線中,,間距與線寬相等時,,遠(yuǎn)端噪聲是4%Xtd/rt。如果線時延是1ns,上升時間時0.5ns,,則遠(yuǎn)端噪聲是8%,。
82、 一對50 歐姆微帶傳輸線中,,間距是線寬的2 倍時,,遠(yuǎn)端噪聲是2%Xtd/rt。如果線時延是1ns,上升時間時0.5ns,,則遠(yuǎn)端噪聲是4%,。
83、 一對50歐姆微帶傳輸線中,,間距是線寬的3 倍時,,遠(yuǎn)端噪聲是1.5%Xtd/rt。如果線時延是1ns,上升時間時0.5ns,,則遠(yuǎn)端噪聲是4%,。
84、 帶狀線或者完全嵌入式微帶線上沒有遠(yuǎn)端噪聲,。
85,、 在50 歐姆總線中,,不管是帶狀線還是微帶線,要使最懷情況下的遠(yuǎn)端噪聲低于5%,,就必須保持線間距大于線寬的2 倍,。
86、 在50 歐姆總線中,,線間距離等于線寬時,,受害線上75%的竄擾來源于受害線兩邊鄰近的那兩跟線。
87,、 在50 歐姆總線中,,線間距離等于線寬時,受害線上95%的竄擾來源于受害線兩邊距離最近的每邊各兩根線條,。
88,、 在50 歐姆總線中,線間距離是線寬的2 倍時,,受害線上100%的竄擾來源于受害線兩邊鄰近的那兩根線條。這是忽略與總線中其他所有線條間的耦合,。
89,、 對于表面布線,加大相鄰信號線間的距離使之足以添加一個防護布線,,串?dāng)_常常就會減小到一個可以接受的水平,,而且這是沒必要增加防護布線。添加終端短接的防護布線可將串?dāng)_減小到50%,。
90,、 對于帶狀線,使用防護線可以使串?dāng)_減小到不用防護線時的10%,。
91,、 為了保持開關(guān)噪聲在可以接受的水平,必須時互感小于2.5nhx 上升時間(ns),。
92,、 對于受開關(guān)噪聲限制的接插件或者封裝來說,最大可用的時鐘頻率是
250MHZ/(NxLm),。其中,,Lm 是信號/返回路徑對之間的互感(nh),N 是同時開館的數(shù)量,。
93,、 在LVDS 信號中,共模信號分量是比差分信號分量達(dá)2 倍以上,。
94,、 如果之間沒有耦合,,差分對的差分阻抗是其中任意一個單端線阻抗的2倍。
95,、 一對50 歐姆微帶線,,只要其中一跟線的電壓維持在高或低不變,則另一跟線的單端特性阻抗就與鄰近線的距離完全無關(guān),。
96,、 在緊耦合差分微帶線中,與線寬等于線間距時的耦合相比,,線條離得很遠(yuǎn)而沒有耦合時,,差分特性阻抗僅會降低10%左右。
97,、 對于寬邊耦合差分對,,線條間的距離應(yīng)至少比線寬大,這么做的目的是為了獲得可高達(dá)100 歐姆的查分阻抗,。
98,、 FCC的B級要求是,在100MHZ 時,,3M遠(yuǎn)處的遠(yuǎn)場強度要小于150UV/M.
99,、 鄰近的單端攻擊次線在強耦合差分對上產(chǎn)生的差分信號串?dāng)_比弱耦合差分對上的少30%。
100,、 鄰近的單端攻擊次線在強耦合差分對上產(chǎn)生的共模信號串?dāng)_比弱耦合差分對上的多30%,。

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載,。