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信号完整性(SI)电源完整性(PI)学习笔记(三十四)100条估计信号完整性效应的经验法则

当快速得到粗略的结果比以后得到好的结果更重要时,应该使用经验法则。

当然,我们不应该盲目地使用经验法则。他必须基于对基本原的深刻理解和良好的工程判断能力。

1、信号上升时间约是时钟周期的10%,即1/10x1/Fclock。例如100MHZ 上升时间约为1NS.

理想的方波N 次谐波的振幅约为时钟电压副值的2/(N 派)倍。例如,1V时钟信号的第一次谐波幅度约为0.6V,第三次谐波的幅度约为0.2V。

3.信号带宽与上升时间的关系如下:BW=0.35/RT。例如,如果上升时间是1NS,则带宽是350MHZ。如果互连线的带宽是3GHZ,可传输的最短上升时间约为0.1NS。

4.如果不知道上升时间,可以认为信号带宽约为时钟频率的5 倍。

5、LC 电路谐振频率为5GHZ/sqrt(LC),L 的单位为NH,C 的单位为PF。

6、在400MHZ 轴向引脚电阻可视为理想电阻;2GHZ 内,SMT0603电阻可视为理想电阻。

7.轴向引脚电阻ESL(引脚电阻)约8NH,SMT 电阻的ESL 约是1.5NH。

8、直径为1MIL 近键合线的单位长度电阻约为1 欧姆/IN。

9、24AWG 线的直径约为20MIL,电阻率约为25 毫欧姆/FT。

10、 1 盎司桶线的方块电阻率约为每方块0.5 豪欧姆。

11、 在10MHZ 时,1 盎司铜线开始有趋肤效果。

12、 直径为1IN 球面的电容约是2PF。

13、 一对硬币大小的平行板,在板间填充空气时,它们之间的电容约为1PF。

14、 当电容器量板之间的距离等于板的宽度时,边缘产生的电容等于平行板产生的电容。例如,估计线宽为10MIL、介质厚度为10MIL微带线平行板电容时,估计值为1PF/IN,但实际电容约为上述两倍,即2倍PF/IN。

15、 如果你对材料的特性一无所知,只知道它是有机绝缘体,你认为它的介电常数约为4。

16、 1 片功率为1W 芯片,去耦电容(F)可以提供电荷将电压降低到5%以下的时间(S)是C/2。

17、 当介质厚度为10时,典型的电路板钟MIL 电源与地平面之间的耦合电容为100PF/IN 平方,与介质厚度成反比。

18、 如果50 体介电常数为4,其有效介电常数为3。

19、 直径为1MIL 圆导线的局部电感约为25NH/IN 或1NH/MM。

20、 由10MIL 厚线直径为1IN 它的大小相当于拇指和食指,其电路电感约为85NH。

21、 直径为1IN 圆的单位长度电感约为25NH/IN 或1NH/MM。例如,如果封装引线是环形线的一部分,并且长度为0.5IN,它的电感约为12NH。

22、 当一对圆杆的中心距离小于各自长度的10%时,局部互感约为各自局部互感的50%。

23、 当一对圆杆的中心距离等于它们自身的长度时,它们之间的局部互感比它们自部互感少10%。

24、 SMT 电路电感(包括表面布线、过孔和电容本身)约为2NH,将此值降至1NH 这里还需要很多工作。

25、 平面对上单位面积的电路电感为33PHx 介质厚度(MIL)。

26、 过孔直径越大,扩散电感越低。直径为25MIL 过孔的扩散电感约为50PH。

27、 若有出沙孔区,当空闲面积占50%时,平面对间的电路电感将增加25%。

28、 铜的皮肤深度与平方频率成反比。GHZ 时,其为2UM。所以,10MHZ 铜的趋肤是20UM。

29、 在50 欧姆的1 盎司铜传输线的频率约为50MHZ 单位长度电路电感为常数。这表明频率高于50MHZ 特征阻抗时常数为。

30、 铜中电子的速度极慢,相当于蚂蚁的速度,也就是1CM/S。

31、 空气中信号的速度约为12IN/NS。大多数聚合物中的信号速度约为6IN/NS。

32、 在大多数滚压材料中,线延迟为1/V 约是170PS/IN。

33、 信号的空间延伸等于上升时间X 速度,即RTx6IN/NS。

34、 传输线的特性阻抗与单位长度电容成反比。

35、 FR4 中,所有50 欧姆传输线的单位长度电容约为3.3PF/IN。

36、 FR4 中,所有50 欧姆传输线的单位长度电感约为8.3NH/IN。

37、 对于FR4 中的50 欧姆微带线的介质厚度约为线宽的一半。

38、 对于FR4 中的50 当信号线宽度为平面间隔的两倍时,欧姆带状线。

39、 传输线的阻抗返回时间的情况下,传输线的阻抗是特性阻抗。例如,当驱动3段时IN 长的50 欧姆传输线时,所有上升时间短,1NS 沿线传输和上升跳变时间的驱动源是50 欧姆恒定负载。

40、 传输线总电容与延迟的关系是C=TD/Z0。

41、 传输线总回路电感与延迟的关系是L=TDxZ0。

42、 如果50 当欧姆微带线中的返回路径宽度等于信号线宽度时,其特性阻抗比返回路径无限宽时高20%。

43、 如果50 欧姆微带线中的返回路径宽度至少时信号线宽的3 当返回路径无限宽时,其特性阻抗与特性阻抗的偏差小于1%。

44、 布线厚度会影响特性阻抗,厚度增加1MIL,阻抗减少了2欧姆。

45、 微带线定部的阻焊厚度会降低特性阻抗,增加1MIL,阻抗减少2欧姆。

46、 为了获得精确的集总电路近似,每个上升时间的空间延伸至少需要3.5 个LC 节。

47、 单节LC 模型的带宽为0.1/TD。

48、 如果传输线的延迟比信号上升时间的20%短,则无需端接传输线。

49、 在50 在欧姆系统中,5 由阻抗变化引起的反射系数为5%。

50、 保持所有突变(IN)尽量少于上升时间(NS)的量值。

51、 远端容性负载会增加信号的上升时间。10-90 上升时间约为(1000xC)PS,其中C 的单位是PF。

52、 如果突变电容小于0.004XRT,可能没有问题。

53、 50 欧姆传输线拐角处的电容(Ff)是线宽(MIL)的2 倍。

54、 容性突变会增加50%的时延.5XZ0XC。

55、 如果突变的电感(NH)小于上升时间(NS)的10 倍,不会有问题。

56、 对上升时间少于1NS 电路电感的信号约为10NH 轴向引脚电阻可能会产生更多的反射噪声,可以用片式电阻代替。

57、 在50 欧姆系统需要使用4PF 电容来补偿10NH 的电感。

58、 1GHZ 时,1 盎司铜线的电阻约在于DC 状态下电阻15 倍。

59、 1GHZ 时,8MIL 宽线电阻的衰减等于介质材料的衰减,介质材料的衰减随频率变化更快。

60、 对于3MIL或者更宽的线条,低损失状态都发生在10MHZ频率以上。在低损耗状态下,特征阻抗和信号速度与损耗和频率无关。在常见的级互连中,没有由损耗引起的色散。

61、 -3DB 初始信号功率降低到50%,初始电压降低到70%。

62、 -20DB 初始信号功率降低到1%,初始电压降低到10%。

63、 在趋肤效应状态下,信号路径与返回路径的单位长度串联约为(8/W)Xsqrt(f)(其中线宽W:MIL;频率F:GHZ)。

64、 50 在欧姆的传输线中,导体产生的单位长度衰减约为36/(Wz0)DB/IN。

65、 FR4 消散因子约为0.02。

66、 1GHZ 时,FR4 介质材料产生的衰减约为0.1DB/IN,并随频率线性增加。

67、 对于FR4 中的8MIL 宽、50 欧姆传输线,1GHZ 导体损耗等于介质材料损耗。

68、 受损失因素的限制,FR4 互联线(其优点是LEN)的带宽约是30GHZ/LEN。

69、 FR4 最短的时间是10PS/INxLEN。

70、 若互联长度(IN)大于上升时间(NS)的50 倍,则FR4 损失引起的介质板上升边退化不容忽视。

71、 一对50 在欧姆微带传输线中,当线间距等于线宽时,信号线之间的耦合电容约占5%。

72、 一对50 在欧姆微带传输线中,当线间距等于线宽时,信号线之间的耦合电感约占15%。

73、 对于1NS 上升时间,FR4 中近端噪声饱和长度为6IN,与上升时间成比例。

74、 一跟线负载容是一个常数,与附近其他线条的接近程度无关。

75、 对于50 欧姆微带线,线间距与线宽相等时,近端串扰约为5%。

76、 对于50 欧姆微带线,线间距是线宽的2 倍时,近端串扰约为2%。

77、 对于50 欧姆微带线,线间距是线宽的3 倍时,近端串扰约为1%。

78、 对于50 欧姆带状线,线间距与线宽相等时,近端串扰约为6%。

79、 对于50 欧姆带状线,线间距是线宽的2 倍时,近端串扰约为2%。

80、 对于50 欧姆带状线,线间距是线宽的3 倍时,近端串扰约为0.5%。

81、 一对50 欧姆微带传输线中,间距与线宽相等时,远端噪声是4%Xtd/rt。如果线时延是1ns,上升时间时0.5ns,则远端噪声是8%。

82、 一对50 欧姆微带传输线中,间距是线宽的2 倍时,远端噪声是2%Xtd/rt。如果线时延是1ns,上升时间时0.5ns,则远端噪声是4%。

83、 一对50欧姆微带传输线中,间距是线宽的3 倍时,远端噪声是1.5%Xtd/rt。如果线时延是1ns,上升时间时0.5ns,则远端噪声是4%。

84、 带状线或者完全嵌入式微带线上没有远端噪声。

85、 在50 欧姆总线中,不管是带状线还是微带线,要使最怀情况下的远端噪声低于5%,就必须保持线间距大于线宽的2 倍。

86、 在50 欧姆总线中,线间距离等于线宽时,受害线上75%的窜扰来源于受害线两边邻近的那两跟线。

87、 在50 欧姆总线中,线间距离等于线宽时,受害线上95%的窜扰来源于受害线两边距离最近的每边各两根线条。

88、 在50 欧姆总线中,线间距离是线宽的2 倍时,受害线上100%的窜扰来源于受害线两边邻近的那两根线条。这是忽略与总线中其他所有线条间的耦合。

89、 对于表面布线,加大相邻信号线间的距离使之足以添加一个防护布线,串扰常常就会减小到一个可以接受的水平,而且这是没必要增加防护布线。添加终端短接的防护布线可将串扰减小到50%。

90、 对于带状线,使用防护线可以使串扰减小到不用防护线时的10%。

91、 为了保持开关噪声在可以接受的水平,必须时互感小于2.5nhx 上升时间(ns)。

92、 对于受开关噪声限制的接插件或者封装来说,最大可用的时钟频率是250MHZ/(NxLm)。其中,Lm 是信号/返回路径对之间的互感(nh),N 是同时开馆的数量。

93、 在LVDS 信号中,共模信号分量是比差分信号分量达2倍以上。

94、 如果之间没有耦合,差分对的差分阻抗是其中任意一个单端线阻抗的2倍。

95、 一对50 欧姆微带线,只要其中一跟线的电压维持在高或低不变,则另一跟线的单端特性阻抗就与邻近线的距离完全无关。

96、 在紧耦合差分微带线中,与线宽等于线间距时的耦合相比,线条离得很远而没有耦合时,差分特性阻抗仅会降低10%左右。

97、 对于宽边耦合差分对,线条间的距离应至少比线宽大,这么做的目的是为了获得可高达100 欧姆的查分阻抗。

98、 FCC的B级要求是,在100MHZ 时,3M远处的远场强度要小于150UV/M.

99、 邻近的单端攻击次线在强耦合差分对上产生的差分信号串扰比弱耦合差分对上的少30%。

100、 邻近的单端攻击次线在强耦合差分对上产生的共模信号串扰比弱耦合差分对上的多30%。

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