跟著現(xiàn)代數(shù)字電子系統(tǒng)打破1 GHz的壁壘,PCB板級設(shè)計和IC封裝設(shè)計必需都要思量到信號完整性和電氣機能問題。 每每參與物理設(shè)計的人都大概會影響產(chǎn)物的機能。所有的設(shè)計師都應(yīng)該相識設(shè)計如何影響信號完整性,至少可以或許和信號完整性專業(yè)的工程師舉辦技能上的相同。 當快速地獲得大致的功效比今后獲得準確的功效更重要時,我們就利用履歷法例。
本文引用地點:履歷法例只是一種或許的近似估算,它的設(shè)計目標是以最小的事情量,以知覺為基本找到一個快速的謎底。履歷法例是估算的出發(fā)點,它可以輔佐我們區(qū)分5或50,并且它能輔佐我們在設(shè)計的早期階段就對設(shè)計有較好的整體籌劃。
下面是具有40年研究履歷的國際大家Eric Bogatin給出的100條預計信號完整性效應(yīng)的履歷法例。
1、信號上升時間約是時鐘周期的10%,即1/10x1/Fclock。譬喻100MHZ 使中的上升時間約莫是1NS.
2、抱負方波的N 次諧波的振幅約是時鐘電壓副值的2/(N 派)倍。譬喻,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干系為:BW=0.35/RT。譬喻,假如上升時間是1NS,
則帶寬是350MHZ。假如互連線的帶寬是3GHZ,則它可傳輸?shù)淖疃躺仙龝r間約為0.1NS。
4、假如不知道上升時間,可以認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 的單元為NH,C 的單元為PF。
6、在400MHZ 內(nèi),軸向引腳電阻可以看作抱負電阻;在2GHZ 內(nèi),SMT0603電阻可看作抱負電阻。
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 的近鍵合線的單元長度電阻約是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、 硬幣般巨細的一對平行板,板間填充氛圍時,他們間的電容約為1PF。
14、 當電容器量板間的間隔與板子的寬度相其時,則邊沿發(fā)生的電容與平行板形成的發(fā)生的電容相等。譬喻,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、 假如問對證料特性一無所知,只知道它是有機絕緣體,則認為它的介電
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、 在典范電路板鐘,當介質(zhì)厚度為10MIL 時,電源和地平面間的耦合電容
是100PF/IN 平方,而且它與介質(zhì)厚度成反比。
18、 假如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,它的巨細相當于拇
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)的單元長度電感約是25NH/IN 或1NH/MM。譬喻,如
果封裝引線是環(huán)形線的一部門,且長為0.5IN,則它的電感約是12NH。
22、 當一對圓桿的中心間隔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、 當一對圓桿中心距與它們的自身長度相其時,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(包羅外貌布線、過孔以及電容自身)的回路電感或許為2NH,
要將此數(shù)值降至1NH 以下還需要很多事情。
25、 平面臨上單元面積的回路電感是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、 假如有一個出沙孔區(qū)域,當空閑面積占到50%時,將會使平面臨間的回路電感增加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,當頻率約高于50MHZ 時,單元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, 33UF 100V,相當于螞蟻的速度,也就是1CM/S。
31、 信號在氛圍中的速度約是12IN/NS。大大都聚合質(zhì)料中的信號速度約為6IN/NS。
32、 大大都輾壓質(zhì)料中,線延遲1/V 約是170PS/IN。
33、 信號的空間延伸便是上升時間X 速度,即RTx6IN/NS。
34、 傳輸線的特性阻抗與單元長度電容成反比。
35、 FR4 中,所有50 歐姆傳輸線的單元長度電容約為3.3PF/IN。
36、 FR4 中,所有50 歐姆傳輸線的單元長度電感約為8.3NH/IN。
37、 對付FR4 中的50 歐姆微帶線,其介質(zhì)厚度約是線寬的一半。
38、 對付FR4 中的50 歐姆帶狀線,其平面間的隔斷時信號線線寬的2 倍。
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