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      串行系列-串行与损耗

      来源:一博自媒体 时间:2015-10-10 类别:微信自媒体

      作者:陈德恒    一博科技高速先生团队成员

      在第一篇文章串行系列-SERDES概述中说到,人们是并不怎么担心平坦性衰落的,而频率选择性衰落会使得信号大幅的失真。很不巧,在当前PCB设计应用中,我们大部分的损耗都是频率选择性的。


      大家通常将损耗分为三部分:介质损耗,导体损耗,辐射损耗。其中,辐射损耗非常非常小,基本上可以忽略不计,让我们来看看介质损耗与导体损耗。


      其中,介质损耗又分为两种:


      一种是漏电流。当信号线传输的是交变电流的时候,信号路径与回流路径构成的这个电容就会有电流通过,电流大小与频率有关,理想的电容是不消耗能量的,但是由于材料本身并不是完全绝缘的,这就意味着有一定的电阻率,这时材料也就相当于一个电阻,只不过电阻非常大而已。有电流通过电阻,恩,这就是我们的漏电流损耗。


      另一种是偶极子重取向引起的损耗。材料中本身是有偶极子(带电粒子)的,当信号从传输线上经过时,信号路径与回流路径之间形成电场,材料中的带电粒子受到电场力而运动,看起来就像电流流过介质一样,电场力转换的频率(偶极子来回摆动的频率)与信号速率有关。


      两种介质损耗都是垂直于信号路径的,对边比邻边是tan,所以我们用一个叫损耗角正切的参数来描述材料的损耗。普通的FR4损耗角在0.02以上,而当前已经商用的材料中,损耗角较低的已经低于0.002了。


      而导体损耗则分为两侧层次:


      第一层是由于趋肤深度引起的电阻损耗。电阻损耗是一个平坦性损耗的典型例子,但是为什么导体损耗也是频率选择性的呢?这就是因为信号在高频之后会产生趋肤效应,导致电流流过的面积越来越小,而使得阻抗越来越大。



      趋肤深度与频率的关系(um,GHz)


      第二层是由于表面粗糙度引起的电阻损耗。当趋肤深度与材料的梳齿结构可比时,表面粗糙度带来损耗就不可忽略了,这个在以前的章节中也有说明,就不再展开了。





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