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损耗的基础知识(上)

传输线的基,传输线的基础知识 根据理想情况,提到了传输线的零阶或一阶模型。实际信号在传输过程中丢失,称为损坏传输线。模拟分析时,应在链路构建的模型中添加损耗,以准确估计接收的波形。总之,在实际工作过程中,需要考虑损耗。 简单点,损失分类: 在这里插入图片描述 本文关注导体损失和介质损失。 1.导体损耗 导线损失是指信号路径和返回路径上的能量损失,本质上是由导线的串联电阻引起的。 分为直流和交流两种情况。 电流在信号导线中均匀分布,电阻为: R=ρ Len/ωt 可以看出,信号感受到的电阻取决于导线传输电流时的有效横截面。 频率越高,电流通过的导线横截面越小,电阻随频率的增加而增加(一般来说,当频率变化时,铜和大多数金属的电阻率相当恒定) 电阻近似为: R=ρ Len/ωδ R表示线电阻(单位为) ρ表示导线的体电阻率(单位为)in) Len表示线长(单位为in) ω表示线宽(单位为in) δ表示导线的皮肤收集深度(单位为μm)

有两个概念需要延伸: ①无论是公式中体电阻率还是体电导率 材料的导电性。 由于物质中有传递电流的自由电荷,这些自由电荷通常被称为载流子,它们可以是电子、空穴或正负离子。在弱电场的作用下,材料的载流子迁移导致导电。材料的导电性通常由与尺寸无关的电阻率或导电率表示。 归根结底,体电阻率或体电导率是材料导电性的表现。 ②趋肤效应 对于直流,电流分布在导体的整个横截面上。但高频后,电流分布变得不均匀。大部分电流集中在导体表面附近。这种现象被称为皮肤趋势效应。 趋肤效果与实际工作的对接是:在PCB加工过程中,靠近介质那面的铜箔需要有一定的粗糙度,以产生附着力,连接介质层。 如果皮肤趋势深度小于铜的粗糙度,大部分电流将在铜的粗糙部分传播(如下图所示),导致串联电阻和导体损耗增加。

其他知识在这里就不展开了。以后有机会再谈。 趋肤效应理论以前被认为是理解的,最近学习了微波理论才有点贯通。 越学越不懂知识。

2.介质损耗 在电场作用下,由于介质电导和介质极化的滞后效应,绝缘材料内部造成的能量损失称为介质损失。 现实中的介质材料都有相应的电阻率。直流电流通过电容器两个电极平面之间填充实际材料并施加直流电压。我们称之为漏电流。 微带线上下导体类似于两个平面,两个导体之间材料形成的漏电阻: R_leakage=ρ h/(Len x ω)=1/σ h/(Len x ω) 流过这个电阻的漏电流是 I_leakage=V/R_leakage =V 1/ρ (Len x ω)/h=Vσ (Len x ω)/h I_leakage表示通过介质的漏电流 V表示施加的直流电压 R_leakage表示与介质相关的漏电阻 ρ表示介质的体漏电阻率 h信号路径与返回路径之间的介质厚度

泄漏电流流过电阻器,材料会消耗能量,造成损失。 流过介质的漏电流有两种方式: 第一种方法是离子运动和直流电流机制。 第二种方法是材料中永久性偶极子的重定位。电容器两端施加电压,电场的产生使偶极子的随机定位有规律,看起来像短电流流过介质。

当外部场发生变化时,介质中永久性偶极子的重向形成流过介质的交流电流: 介质消散因子 虽然也使用希腊字母δ但消散因子定义中的角度表示δ与集肤深度相互独立,完全无关。 tan(δ)所指的一切都不重要。它只是一材料特性,它与材料中自由位移的偶极子数量和随频率增加的偶极子位移的大小有关。 总结一下:

3.损坏传输线的模型 由于损失在实际工作中必须考虑,与无损传输线不同LC模型: 引入参数G表示有损传输线模型,用漏电导代替漏电阻,使表示有损传输线的四项与线长成比例。 损坏的传输线是RLGC模型: 阻抗损坏传输线: Z_0=√((R_L iωL_L)/(G_L iωC_L ))

插入无损&有损的眼图模拟视频

视频详见微信官方账号【信号完整性学习之路】

视频中,无损传输线和有损传输线的眼图进行了比较。传输线的损失是由上升边缘退化引起的,而上升边缘退化是由符号之间的干扰引起的(ISI)和眼图塌陷的根源。 损坏传输线的眼图,由于上升边缘的退化,没有高频重量,那么高频重量去了哪里呢?传输线中的容性和感知突变只反射,不吸收能量。羊毛来自羊,高频重量最终反射到源端,由各端电阻或源驱动内阻吸收和消耗。

部分内容参完整性与电源完整性分析》

标签: 铜箔导电带电阻率

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