工程師總結(jié)的估計(jì)信號完整性效應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)法則[圖]

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經(jīng)驗(yàn)法則只是一種大概的近似估算,它的設(shè)計(jì)目的是以最小的工作量,以知覺為基礎(chǔ)找到一個(gè)快速的答案。經(jīng)驗(yàn)法則是估算的出發(fā)點(diǎn),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(jì)的早期階段就對設(shè)計(jì)有較好的整體規(guī)劃。在速度和精度的權(quán)衡之間,經(jīng)驗(yàn)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(yàn)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(shí),例如在設(shè)計(jì)中某個(gè)數(shù)值偏離百分之幾就要付出百萬美元的代價(jià),就必須使用驗(yàn)證過的數(shù)值仿真工具。

1、信號上升時(shí)間約是時(shí)鐘周期的10%,即1/10x1/Fclock。例如100MHZ 使中的上升時(shí)間大約是1NS.

2、理想方波的N 次諧波的振幅約是時(shí)鐘電壓副值的2/(N 派)倍。例如,1V時(shí)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(shí)間的關(guān)系為:BW=0.35/RT。例如,如果上升時(shí)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(shí)間約為0.1NS。

4、如果不知道上升時(shí)間,可以認(rèn)為信號帶寬約是時(shí)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(shí),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(shí),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(shí),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(shí),其估算值為1PF/IN,但實(shí)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(jī)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(shí)間(S)是C/2。

17、 在典型電路板鐘,當(dāng)介質(zhì)厚度為10MIL 時(shí),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(gè)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(shí),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(shí),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(kuò)散電感就越低。一個(gè)直徑為25MIL 過孔的擴(kuò)散電感約為50PH。

27、 如果有一個(gè)出沙孔區(qū)域,當(dāng)空閑面積占到50%時(shí),將會(huì)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(shí),其為2UM。所以,10MHZ 時(shí),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(shí),單位長度回路電感為一常數(shù)。這說明在頻率高于50MHZ 時(shí),特性阻抗時(shí)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(shí)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(shí)信號線線寬的2 倍。

39、 在遠(yuǎn)小于信號的返回時(shí)間之內(nèi),傳輸線的阻抗就是特性阻抗。例如,當(dāng)驅(qū)動(dòng)一段3IN 長的50 歐姆傳輸線時(shí),所有上升時(shí)間短與1NS 的驅(qū)動(dòng)源在沿線傳輸并發(fā)生上升跳變時(shí)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(shí)延的關(guān)系為C=TD/Z0。

41、 一段傳輸線的總回路電感和時(shí)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(shí)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(shí)信號線寬的3 倍,則其特性阻抗與返回路徑無限寬時(shí)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(huì)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(gè)上升時(shí)間的空間延伸里至少需要有3.5 個(gè)LC 節(jié)。

47、 單節(jié)LC 模型的帶寬是0.1/TD。

48、 如果傳輸線時(shí)延比信號上升時(shí)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(shí)間(NS)的量值。

來源:互聯(lián)網(wǎng)


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