李玉山_信号完整性(SI)分析11-12
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于电感不变而停止下降矛盾!?)
图 9.7 将这个简单的一阶模型与二维场求解器的计算结 果比较,其中二维场求解器计算出了每一频率的精确电流 分布。对于这个简单模型来说,从低频区到趋肤效应频段 吻合得都非常好。从图中可以看出,带状线单位长度电阻 要稍微低一些。 我们的结论是传输线中导线串联电阻随着频率的升高 而增加。与频率有关的电阻影响损耗的程度在本章后面加 以讨论。
Voltage,V ── 电压,V
Time,nsec ── 时间,ns
图 9.5 5GHz 时钟伪随机位流的眼图。左:少许损耗;右:同样无 损耗的位序模式,但是存在由 4 个通孔引起的 4pF 容性突变
(4) 有损线: 导线损耗是指信号路径和返回路径导线上的 能量损耗,本质上它是由导线的串联电阻引起。最后一种介 质损耗指的是介质中的能量损耗,它是由材料的特殊特性— —材料的耗散因子所引起。
频率相关损耗—上升边退化引起符号间干扰:具体某一 位模式的准确波形取决于它之前的那些位。极大地影响了 接收机分辨高低电平信号的能力,从而加大了错误率。
提示 信号到达电平转换阈值的时刻依赖于先前的数据模式。 这类符号间干扰是 引起抖动的一个主要因素。如果上升边相对于位周期很短,就不存在符号间干扰。
――
当信号沿着实际有损传输线传播时,高频分量幅度减小 而低频幅度不变。选择性衰减使得信号带宽降低,信号的 上升边拉长。上升边拉长就是一种主要的上升边退化。 如果上升边的退化与位的周期相比很小,位序模式(在 通信中所谓的 bps 数据流中,由每个位接连组成的结构形 状)将比较稳定,并与数据流中前面的历经情况无关。在一 个位周期结束时,信号已经稳定并达到终值。无论前边那 一位是高还是低,也不管该位居高或低多长时间,位流中 某一位的电压波形将与之前的那一位相互独立。这种情况 下, 不存在符号间干扰(Intersymbol Interference, ISI)。
将(9.2)代入式(9.4)可得 R =
ρLen f 3w
(9.4A),此式中
给出高频时影响导线损耗的几个要素。
Resistance per Length,Ohms/inch ── 单位长度电阻,/inch Frequency,Hz ── 频率,Hz
图 9.7 对 5mil 宽、50Ω微带线和带状线,直流电阻、趋肤效应电 阻与频率关系图,圆点和方框分别为微带线和带状线,直线为直流电阻 和趋肤效应电阻(可能吗?电感不变、电阻变?和图 7.43 中指出从 100MHz 以后特性阻抗由
如图 9.6 中所示,微带线返回路径中电流分布的宽度约 等于信号路径宽度的 3 倍。返回路径的电阻与信号路径的 电阻是串联的,所以在频率高于 10MHz 时,传输线的总电 阻为 0.5R+0.3R=0.8R,即微带线信号-返回路径的总电阻 预计约为: (9.4)
R 线电阻,Ω 导线的体电阻率,Ω• in Len 线长,in w 线宽,in 导线的趋肤深度,in 系数 0.8,由信号路径和返回路径中具体的电流分布确定
Time,nsec ── 时间,ns
图 9.4 5GHz 时钟的伪随机位流眼图。左:少许的损耗;右:用同 样的位序模式,但损耗很大。图中给出的眼图塌陷表征损耗严重程度; 交叠区域的展宽表征抖动的恶化程度
9.2
传输线中的损耗
传输线一阶模型是 n 节 LC 模型,称为无损耗模型。它 考虑了: 特性阻抗和时延, 但是没考虑信号传播时的损耗。 模型中需加入损耗以便精确地预估接收的波形。当信号 沿着传输线传播时,接收端有五种方式的能量损耗(退化都 归结为高频损耗。下述的前三种也都与频率有关,后两种 是本章重点): 辐射损耗(EMI); 耦合到邻近的线条上(Crosstalk);
眼图的闭合是对位错误率的度量。眼图的睁开度越小, 位错误率越高。睁开眼图的塌陷是由与频率有关的损耗直接 引起的,它又是对符号间干扰的间接度量。分开的眼睛之间 交叉重叠区域的水平宽度是对抖动的度量。图 9.4 即为用眼 图的塌陷程度来表示有损耗和无损耗时的 5GHz 时钟波形。
Voltage,V ── 电压,V
提示 通常,FR4 上线宽 8mil(密耳)、特性阻抗 50Ω的传输线,频率约高于 1GHz 时,介质损耗比导线损耗要大得多。频率在 2.5GHz 或者更高的高速链路中,介质损耗 占主导地位。所以说叠层材料的耗散因子非常重要。
9.3
损耗源一:导线电阻和趋肤效应
在信号路径和返回路径中,信号所感受到的串联电阻与 导线的体电阻率和电流传播通过的横截面有关。直流时, 电流在信号导线中均匀分布,电阻为: (9.1)
input ──输入 2 nsec/div ── 2ns/格
after 36 inches ──36in 后 50mV/div ── 50mV/格
Fra Baidu bibliotek
图 9.1 经过 50Ω、 36in 长传输线的输入和输出信号,其中输入信 号的上升边为 50ps,而输出信号的上升边则为 1ns
对于所有时钟频率高于 1GHz、传输长度超过 10in 的信 号,例如在高速链路(Serial Link)和千兆比特以太网中, 传输线损耗是首要的信号完整性问题。
图 9.6 10MHz 时,约 50Ω的 1 盎司铜线中的电流分布情况,由于趋 肤效应的影响,电流重新分布。上:微带线;下:带状线。颜色越淡, 电流密度越高。此图由 Ansoft 的 2D Extractor 仿真
对于 1 盎司铜, 它的几何厚度为 35μm。 频率高于 10MHz 时,趋肤深度(25μm)开始变得比它薄。电流的分布取决于 电流总是寻求最小阻抗的路径,即频率更高时,寻找回路 电感最低的路径。这体现为两种倾向:导线中的电流都尽 可能地伸展开来以使导线的自感最小;同时导线中的反向 电流尽可能地靠近以使这两个电流间的互感最大。
描述高速链路信号质量的常用度量手段是眼图。伪随机
位流(眼图的输入)的模式可以代表所有可能的位流模式。 选用时钟参考作为(同步)触发点,仿真或测量(伪随机 bps 流作输入信号;时钟作同步信号)。从位流中取出接收到的 每一个周期去覆盖前一个接收到的周期,许许多多的周期 被叠加,叠加的波形看起来像是睁开的眼睛,称为眼图。
阻抗不匹配(Ringing); 导线损耗; 介质损耗。
(1) EMI: 与其他的损耗相比,总的辐射损耗非常小, 这种损耗机理不影响这里对有损线的分析,然而它在电磁 干扰(EMI)中则很重要(辐射强度与频率有关,暂时搁臵)。 (2) 串扰: 有部分能量被耦合到邻近线上将引起信号 上升边的退化。对于紧耦合传输线,一条线上的信号将受 到相邻线间能量耦合的影响。在对关键网络进行仿真时, 为了能精确地预估传输信号的性能,必须将耦合影响考虑 在内。我们可以建立很精确的耦合模型,从而能够预估出 动态线和静态线上波形的影响程度。下一章将接着进一步 讨论这一问题(互容、互感引起,后详)。
提示
阻抗突变对传输信号的失真有着极大的影响, 它直接引起接收信号上升边
的退化。即使是无损耗线,阻抗突变也会引起上升边的退化。传输线、过孔和接插件 的精确模型对于准确地预估信号质量非常重要; 在设计高速互连线时要千方百计地将 突变最小化。
(3) 反射:容性和感性突变本身不吸收能量。高频分量 反射到源端,最终由端接电阻或源端驱动器阻抗消耗。 图 9.5 为 5GHz 时钟信号通过短的、 理想无损耗传输线, 线上串联着 4 个通孔焊盘,每一个负载为 1pF,总共为 4pF 的容性负载。最终的 50%处上升边退化约为 1/2×50×4pF =100ps,相当于位周期的一半。阻抗突变和它(容性、感 性负载)对上升边退化的影响在前面章节中已经讨论过(时 延伴随着退化,前章未展开讲纯时延和纯退化的区别)。
提示
实际传输线中传播的信号,上升边变长是由于信号的高频分量衰减要比
低频分量衰减大得多。
在频域中分析与频率相关的损耗是最简单的。实际上, 由损耗线产生的问题具有明显的时域特征。所以,最终必 须在时域中分析总的响应。这一章中,首先在频域理解损 耗机理;然后再到时域估计它对信号完整性的影响(本章讨 论两种损耗:导线损、介质损及其退化分析)。
R 线电阻,Ω Len 线长,in 导线的趋肤深度,in w 导线的体电阻率,Ω• in 线宽,in
即使在微带线中,电流也不仅仅流经导线下半部分。在
导线的上半部分中也有相当多的电流, 这两个区域是平行的。 考虑到信号路径中这两条平行的路径, 信号路径的电阻近似
为 0.5×R。微带线和带状线信号路径中电流分布非常相似。 趋肤效应是由电流流经最低阻抗路径的倾向促成的。在 高频中,路径的阻抗主要由回路电感决定。这种机理也驱使 电流在返回路径中重新分布并随着频率而变化。直流时,返 回电流分布在整个返回平面上。在趋肤效应的制约下,返回 路径中的电流将集中分布在靠近信号路径的表面上, 这样可 以使回路电感最小。
9.1
有损线的不良影响
如果损耗与频率无关,低频与高频衰减相同,整个信号 幅度上一致地降低, 上升边形状保持不变。 9.2 说明了这 图 一点。这种常量型衰减不影响信号上升边、时序和抖动。
Voltage,V ── 电压,V
Time,nsec ── 时间,ns
图 9.2 损耗与频率无关时, 上升边为 100ps 的信号传播仿真波形, 损耗只影响到信号的幅度
1GHz 时, 微带线信号路径中电流穿透铜线每一面的厚度为 2.5μm。10MHz 时,穿透厚度为 25μm。图 9.6 为 10MHz 正弦 波在微带线和带状线中的电流分布示例。
signal ── 信号 stripline ── 带状线
microstrip ── 微带线 return path ── 返回路径
如果之前长时间内位序模式为高,接着一位降低后立即
再升高, 则低电平位无论如何都没有时间降低到最低电压值。 可见,单个位的实际电平准确值取决于之前的位序模式,图 9.3 说明,这就被称作是符号间干扰或 ISI。
Voltage,V ── 电压,V
Time,nsec ── 时间,ns
图 9.3 5GHz 时钟驱动伪随机位流。左:上升边远小于位周期时的 位序模式;右:上升边与位周期相当时的位序模式,它使得电压电平 与模式有关并造成符号间干扰
―提示 当频率大于 10MHz 时,电阻与频率有关。显然,对于所有重要的信号频 率分量,多数 PCB 互连线中的电流分布总是受到趋肤深度的限制。
信号的电阻取决于导线传输电流的有效横截面。频率越 高,电流流经导线的横截面就越小,电阻增加,与频率有 关的趋肤效应使电阻随频率变化。注意,频率变化时,铜 和大多数金属的电阻率是恒定的,变化的是横截面。约在 10MHz 以上,信号路径单位长度电阻率与频率有关。 由于趋肤效应,电流仅流过导线厚度为的下半部分, 导线的电阻近似为(9.1 式中的 t 变成这里 9.3 式中的): (9.3)
高速电路与系统互连设计中 信号完整性(SI)分析
(之11~12[九]:有损线、材料特 性和上升边退化)
9.0
引言
边沿快速变化的信号经过一段长传输线之后,输出信号 的上升边将变长。 9.1 是上升边为 50 ps 的信号在 FR4(最 图 常用的玻璃纤维 PCB 板)上经过 36in 长、50Ω的传输线线 条后测得的响应。 从图中可以看出上升边几乎拉长到 1 ns。 这种由传输线损耗引起的上升边退化将会引起符号间干扰 (ISI)和眼图的塌陷。 (其实, 前一章的时延TD 中也有上升边退化的问题, 前 面并未单独加以讨论。此处才把时延和退化分开论述。)
R Len w t 传输线的电阻, Ω 导线的体电阻率, Ω• in 线长,in 线宽,in 导线的厚度,in
平面返回路径电阻比信号路径小得多,可以忽略不计。 典型的 5mil 宽、1.4mil 厚(1 盎司铜,35m)、1in 长的 铜导线, 其信号路径的直流电阻大约为 R=0.72×10-6 Ωin ×1 in/(0.005×0.0014) = 0.1 Ω。 在频率达到约 100GHz 之前, 铜和其它所有金属的体电阻 率完全是个常数,与频率无关,这仅是理想电阻的性能。由 于趋肤效应的影响,电流在高频时将重新分布。 高频时铜导线中电流经过横截面厚度等于趋肤深度: (9.2) 趋肤深度,微米(μm) f 正弦波频率,GHz
图 9.7 将这个简单的一阶模型与二维场求解器的计算结 果比较,其中二维场求解器计算出了每一频率的精确电流 分布。对于这个简单模型来说,从低频区到趋肤效应频段 吻合得都非常好。从图中可以看出,带状线单位长度电阻 要稍微低一些。 我们的结论是传输线中导线串联电阻随着频率的升高 而增加。与频率有关的电阻影响损耗的程度在本章后面加 以讨论。
Voltage,V ── 电压,V
Time,nsec ── 时间,ns
图 9.5 5GHz 时钟伪随机位流的眼图。左:少许损耗;右:同样无 损耗的位序模式,但是存在由 4 个通孔引起的 4pF 容性突变
(4) 有损线: 导线损耗是指信号路径和返回路径导线上的 能量损耗,本质上它是由导线的串联电阻引起。最后一种介 质损耗指的是介质中的能量损耗,它是由材料的特殊特性— —材料的耗散因子所引起。
频率相关损耗—上升边退化引起符号间干扰:具体某一 位模式的准确波形取决于它之前的那些位。极大地影响了 接收机分辨高低电平信号的能力,从而加大了错误率。
提示 信号到达电平转换阈值的时刻依赖于先前的数据模式。 这类符号间干扰是 引起抖动的一个主要因素。如果上升边相对于位周期很短,就不存在符号间干扰。
――
当信号沿着实际有损传输线传播时,高频分量幅度减小 而低频幅度不变。选择性衰减使得信号带宽降低,信号的 上升边拉长。上升边拉长就是一种主要的上升边退化。 如果上升边的退化与位的周期相比很小,位序模式(在 通信中所谓的 bps 数据流中,由每个位接连组成的结构形 状)将比较稳定,并与数据流中前面的历经情况无关。在一 个位周期结束时,信号已经稳定并达到终值。无论前边那 一位是高还是低,也不管该位居高或低多长时间,位流中 某一位的电压波形将与之前的那一位相互独立。这种情况 下, 不存在符号间干扰(Intersymbol Interference, ISI)。
将(9.2)代入式(9.4)可得 R =
ρLen f 3w
(9.4A),此式中
给出高频时影响导线损耗的几个要素。
Resistance per Length,Ohms/inch ── 单位长度电阻,/inch Frequency,Hz ── 频率,Hz
图 9.7 对 5mil 宽、50Ω微带线和带状线,直流电阻、趋肤效应电 阻与频率关系图,圆点和方框分别为微带线和带状线,直线为直流电阻 和趋肤效应电阻(可能吗?电感不变、电阻变?和图 7.43 中指出从 100MHz 以后特性阻抗由
如图 9.6 中所示,微带线返回路径中电流分布的宽度约 等于信号路径宽度的 3 倍。返回路径的电阻与信号路径的 电阻是串联的,所以在频率高于 10MHz 时,传输线的总电 阻为 0.5R+0.3R=0.8R,即微带线信号-返回路径的总电阻 预计约为: (9.4)
R 线电阻,Ω 导线的体电阻率,Ω• in Len 线长,in w 线宽,in 导线的趋肤深度,in 系数 0.8,由信号路径和返回路径中具体的电流分布确定
Time,nsec ── 时间,ns
图 9.4 5GHz 时钟的伪随机位流眼图。左:少许的损耗;右:用同 样的位序模式,但损耗很大。图中给出的眼图塌陷表征损耗严重程度; 交叠区域的展宽表征抖动的恶化程度
9.2
传输线中的损耗
传输线一阶模型是 n 节 LC 模型,称为无损耗模型。它 考虑了: 特性阻抗和时延, 但是没考虑信号传播时的损耗。 模型中需加入损耗以便精确地预估接收的波形。当信号 沿着传输线传播时,接收端有五种方式的能量损耗(退化都 归结为高频损耗。下述的前三种也都与频率有关,后两种 是本章重点): 辐射损耗(EMI); 耦合到邻近的线条上(Crosstalk);
眼图的闭合是对位错误率的度量。眼图的睁开度越小, 位错误率越高。睁开眼图的塌陷是由与频率有关的损耗直接 引起的,它又是对符号间干扰的间接度量。分开的眼睛之间 交叉重叠区域的水平宽度是对抖动的度量。图 9.4 即为用眼 图的塌陷程度来表示有损耗和无损耗时的 5GHz 时钟波形。
Voltage,V ── 电压,V
提示 通常,FR4 上线宽 8mil(密耳)、特性阻抗 50Ω的传输线,频率约高于 1GHz 时,介质损耗比导线损耗要大得多。频率在 2.5GHz 或者更高的高速链路中,介质损耗 占主导地位。所以说叠层材料的耗散因子非常重要。
9.3
损耗源一:导线电阻和趋肤效应
在信号路径和返回路径中,信号所感受到的串联电阻与 导线的体电阻率和电流传播通过的横截面有关。直流时, 电流在信号导线中均匀分布,电阻为: (9.1)
input ──输入 2 nsec/div ── 2ns/格
after 36 inches ──36in 后 50mV/div ── 50mV/格
Fra Baidu bibliotek
图 9.1 经过 50Ω、 36in 长传输线的输入和输出信号,其中输入信 号的上升边为 50ps,而输出信号的上升边则为 1ns
对于所有时钟频率高于 1GHz、传输长度超过 10in 的信 号,例如在高速链路(Serial Link)和千兆比特以太网中, 传输线损耗是首要的信号完整性问题。
图 9.6 10MHz 时,约 50Ω的 1 盎司铜线中的电流分布情况,由于趋 肤效应的影响,电流重新分布。上:微带线;下:带状线。颜色越淡, 电流密度越高。此图由 Ansoft 的 2D Extractor 仿真
对于 1 盎司铜, 它的几何厚度为 35μm。 频率高于 10MHz 时,趋肤深度(25μm)开始变得比它薄。电流的分布取决于 电流总是寻求最小阻抗的路径,即频率更高时,寻找回路 电感最低的路径。这体现为两种倾向:导线中的电流都尽 可能地伸展开来以使导线的自感最小;同时导线中的反向 电流尽可能地靠近以使这两个电流间的互感最大。
描述高速链路信号质量的常用度量手段是眼图。伪随机
位流(眼图的输入)的模式可以代表所有可能的位流模式。 选用时钟参考作为(同步)触发点,仿真或测量(伪随机 bps 流作输入信号;时钟作同步信号)。从位流中取出接收到的 每一个周期去覆盖前一个接收到的周期,许许多多的周期 被叠加,叠加的波形看起来像是睁开的眼睛,称为眼图。
阻抗不匹配(Ringing); 导线损耗; 介质损耗。
(1) EMI: 与其他的损耗相比,总的辐射损耗非常小, 这种损耗机理不影响这里对有损线的分析,然而它在电磁 干扰(EMI)中则很重要(辐射强度与频率有关,暂时搁臵)。 (2) 串扰: 有部分能量被耦合到邻近线上将引起信号 上升边的退化。对于紧耦合传输线,一条线上的信号将受 到相邻线间能量耦合的影响。在对关键网络进行仿真时, 为了能精确地预估传输信号的性能,必须将耦合影响考虑 在内。我们可以建立很精确的耦合模型,从而能够预估出 动态线和静态线上波形的影响程度。下一章将接着进一步 讨论这一问题(互容、互感引起,后详)。
提示
阻抗突变对传输信号的失真有着极大的影响, 它直接引起接收信号上升边
的退化。即使是无损耗线,阻抗突变也会引起上升边的退化。传输线、过孔和接插件 的精确模型对于准确地预估信号质量非常重要; 在设计高速互连线时要千方百计地将 突变最小化。
(3) 反射:容性和感性突变本身不吸收能量。高频分量 反射到源端,最终由端接电阻或源端驱动器阻抗消耗。 图 9.5 为 5GHz 时钟信号通过短的、 理想无损耗传输线, 线上串联着 4 个通孔焊盘,每一个负载为 1pF,总共为 4pF 的容性负载。最终的 50%处上升边退化约为 1/2×50×4pF =100ps,相当于位周期的一半。阻抗突变和它(容性、感 性负载)对上升边退化的影响在前面章节中已经讨论过(时 延伴随着退化,前章未展开讲纯时延和纯退化的区别)。
提示
实际传输线中传播的信号,上升边变长是由于信号的高频分量衰减要比
低频分量衰减大得多。
在频域中分析与频率相关的损耗是最简单的。实际上, 由损耗线产生的问题具有明显的时域特征。所以,最终必 须在时域中分析总的响应。这一章中,首先在频域理解损 耗机理;然后再到时域估计它对信号完整性的影响(本章讨 论两种损耗:导线损、介质损及其退化分析)。
R 线电阻,Ω Len 线长,in 导线的趋肤深度,in w 导线的体电阻率,Ω• in 线宽,in
即使在微带线中,电流也不仅仅流经导线下半部分。在
导线的上半部分中也有相当多的电流, 这两个区域是平行的。 考虑到信号路径中这两条平行的路径, 信号路径的电阻近似
为 0.5×R。微带线和带状线信号路径中电流分布非常相似。 趋肤效应是由电流流经最低阻抗路径的倾向促成的。在 高频中,路径的阻抗主要由回路电感决定。这种机理也驱使 电流在返回路径中重新分布并随着频率而变化。直流时,返 回电流分布在整个返回平面上。在趋肤效应的制约下,返回 路径中的电流将集中分布在靠近信号路径的表面上, 这样可 以使回路电感最小。
9.1
有损线的不良影响
如果损耗与频率无关,低频与高频衰减相同,整个信号 幅度上一致地降低, 上升边形状保持不变。 9.2 说明了这 图 一点。这种常量型衰减不影响信号上升边、时序和抖动。
Voltage,V ── 电压,V
Time,nsec ── 时间,ns
图 9.2 损耗与频率无关时, 上升边为 100ps 的信号传播仿真波形, 损耗只影响到信号的幅度
1GHz 时, 微带线信号路径中电流穿透铜线每一面的厚度为 2.5μm。10MHz 时,穿透厚度为 25μm。图 9.6 为 10MHz 正弦 波在微带线和带状线中的电流分布示例。
signal ── 信号 stripline ── 带状线
microstrip ── 微带线 return path ── 返回路径
如果之前长时间内位序模式为高,接着一位降低后立即
再升高, 则低电平位无论如何都没有时间降低到最低电压值。 可见,单个位的实际电平准确值取决于之前的位序模式,图 9.3 说明,这就被称作是符号间干扰或 ISI。
Voltage,V ── 电压,V
Time,nsec ── 时间,ns
图 9.3 5GHz 时钟驱动伪随机位流。左:上升边远小于位周期时的 位序模式;右:上升边与位周期相当时的位序模式,它使得电压电平 与模式有关并造成符号间干扰
―提示 当频率大于 10MHz 时,电阻与频率有关。显然,对于所有重要的信号频 率分量,多数 PCB 互连线中的电流分布总是受到趋肤深度的限制。
信号的电阻取决于导线传输电流的有效横截面。频率越 高,电流流经导线的横截面就越小,电阻增加,与频率有 关的趋肤效应使电阻随频率变化。注意,频率变化时,铜 和大多数金属的电阻率是恒定的,变化的是横截面。约在 10MHz 以上,信号路径单位长度电阻率与频率有关。 由于趋肤效应,电流仅流过导线厚度为的下半部分, 导线的电阻近似为(9.1 式中的 t 变成这里 9.3 式中的): (9.3)
高速电路与系统互连设计中 信号完整性(SI)分析
(之11~12[九]:有损线、材料特 性和上升边退化)
9.0
引言
边沿快速变化的信号经过一段长传输线之后,输出信号 的上升边将变长。 9.1 是上升边为 50 ps 的信号在 FR4(最 图 常用的玻璃纤维 PCB 板)上经过 36in 长、50Ω的传输线线 条后测得的响应。 从图中可以看出上升边几乎拉长到 1 ns。 这种由传输线损耗引起的上升边退化将会引起符号间干扰 (ISI)和眼图的塌陷。 (其实, 前一章的时延TD 中也有上升边退化的问题, 前 面并未单独加以讨论。此处才把时延和退化分开论述。)
R Len w t 传输线的电阻, Ω 导线的体电阻率, Ω• in 线长,in 线宽,in 导线的厚度,in
平面返回路径电阻比信号路径小得多,可以忽略不计。 典型的 5mil 宽、1.4mil 厚(1 盎司铜,35m)、1in 长的 铜导线, 其信号路径的直流电阻大约为 R=0.72×10-6 Ωin ×1 in/(0.005×0.0014) = 0.1 Ω。 在频率达到约 100GHz 之前, 铜和其它所有金属的体电阻 率完全是个常数,与频率无关,这仅是理想电阻的性能。由 于趋肤效应的影响,电流在高频时将重新分布。 高频时铜导线中电流经过横截面厚度等于趋肤深度: (9.2) 趋肤深度,微米(μm) f 正弦波频率,GHz