經(jīng)驗(yàn)法則只是一種大概的近似估算,它的設(shè)計(jì)目的是以最小的工作量,以知覺為基礎(chǔ)找到一個(gè)快速的答案。經(jīng)驗(yàn)法則是估算的出發(fā)點(diǎn),它可以幫助我們區(qū)分5或50,而且它能幫助我們在設(shè)計(jì)的早期階段就對設(shè)計(jì)有較好的整體規(guī)劃。在速度和精度的權(quán)衡之間,經(jīng)驗(yàn)法則傾向于速度,但它并不是很準(zhǔn)確。
當(dāng)然,不可以盲目的使用經(jīng)驗(yàn)法則,它必須基于對基本理論的深刻了解和良好的工程判斷能力。
當(dāng)精確度很重要時(shí),例如在設(shè)計(jì)中某個(gè)數(shù)值偏離百分之幾就要付出百萬美元的代價(jià),就必須使用驗(yàn)證過的數(shù)值仿真工具。
1、信號上升時(shí)間約是時(shí)鐘周期的10%,即1/10x1/Fclock。例如100MHZ 使中的上升時(shí)間大約是1NS.
2、理想方波的N 次諧波的振幅約是時(shí)鐘電壓副值的2/(N 派)倍。例如,1V時(shí)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(shí)間的關(guān)系為:BW=0.35/RT。例如,如果上升時(shí)間是1NS,
則帶寬是350MHZ。如果互連線的帶寬是3GHZ,則它可傳輸?shù)淖疃躺仙龝r(shí)間約為0.1NS。
4、如果不知道上升時(shí)間,可以認(rèn)為信號帶寬約是時(shí)鐘頻率的5 倍。
5、LC 電路的諧振頻率是5GHZ/sqrt(LC),L 的單位為NH,C 的單位為PF.
6、在400MHZ 內(nèi),軸向引腳電阻可以看作理想電阻;在2GHZ 內(nèi),SMT0603電阻可看作理想電阻。
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 的近鍵合線的單位長度電阻約是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(shí),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、 硬幣般大小的一對平行板,板間填充空氣時(shí),他們間的電容約為1PF。
14、 當(dāng)電容器量板間的距離與板子的寬度相當(dāng)時(shí),則邊緣產(chǎn)生的電容與平行板形成的產(chǎn)生的電容相等。例如,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(shí),其估算值為1PF/IN,但實(shí)際的電容約是上述的兩倍,也就是2PF/IN。
15、 如果問對材料特性一無所知,只知道它是有機(jī)絕緣體,則認(rèn)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(shí)間(S)是C/2。
17、 在典型電路板鐘,當(dāng)介質(zhì)厚度為10MIL 時(shí),電源和地平面間的耦合電容
是100PF/IN 平方,并且它與介質(zhì)厚度成反比。
18、 如果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(dǎo)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(gè)圓環(huán)線圈,它的大小相當(dāng)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)的單位長度電感約是25NH/IN 或1NH/MM。例如,如
果封裝引線是環(huán)形線的一部分,且長為0.5IN,則它的電感約是12NH。
22、 當(dāng)一對圓桿的中心距離小于它們各自長度的10%時(shí),局部互感約是各自
的局部互感的50%。
23、 當(dāng)一對圓桿中心距與它們的自身長度相當(dāng)時(shí),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(包括表面布線、過孔以及電容自身)的回路電感大概為2NH,
要將此數(shù)值降至1NH 以下還需要許多工作。
25、 平面對上單位面積的回路電感是33PHx 介質(zhì)厚度(MIL)。
26、 過孔的直徑越大,它的擴(kuò)散電感就越低。一個(gè)直徑為25MIL 過孔的擴(kuò)散電感約為50PH。
27、 如果有一個(gè)出沙孔區(qū)域,當(dāng)空閑面積占到50%時(shí),將會使平面對間的回路電感增加25%。
28、 銅的趨膚深度與頻率的平方跟成反比。1GHZ 時(shí),其為2UM。所以,10MHZ 時(shí),銅的趨膚是20UM。
29、 在50 歐姆的1 盎司銅傳輸線中,當(dāng)頻率約高于50MHZ 時(shí),單位長度回路電感為一常數(shù)。這說明在頻率高于50MHZ 時(shí),特性阻抗時(shí)一常數(shù)。
30、 銅中電子的速度極慢,相當(dāng)于螞蟻的速度,也就是1CM/S。
31、 信號在空氣中的速度約是12IN/NS。大多數(shù)聚合材料中的信號速度約為6IN/NS。
32、 大多數(shù)輾壓材料中,線延遲1/V 約是170PS/IN。
33、 信號的空間延伸等于上升時(shí)間X 速度,即RTx6IN/NS。
34、 傳輸線的特性阻抗與單位長度電容成反比。
35、 FR4 中,所有50 歐姆傳輸線的單位長度電容約為3.3PF/IN。
36、 FR4 中,所有50 歐姆傳輸線的單位長度電感約為8.3NH/IN。
37、 對于FR4 中的50 歐姆微帶線,其介質(zhì)厚度約是線寬的一半。
38、 對于FR4 中的50 歐姆帶狀線,其平面間的間隔時(shí)信號線線寬的2 倍。
39、 在遠(yuǎn)小于信號的返回時(shí)間之內(nèi),傳輸線的阻抗就是特性阻抗。例如,當(dāng)驅(qū)動一段3IN 長的50 歐姆傳輸線時(shí),所有上升時(shí)間短與1NS 的驅(qū)動源在沿線傳輸并發(fā)生上升跳變時(shí)間內(nèi)感受到的就是50 歐姆恒定負(fù)載。
40、 一段傳輸線的總電容和時(shí)延的關(guān)系為C=TD/Z0。
41、 一段傳輸線的總回路電感和時(shí)延的關(guān)系為L=TDxZ0。
42、 如果50 歐姆微帶線中的返回路徑寬度與信號線寬相等,則其特性阻抗比返回路徑無限寬時(shí)的特性阻抗高20%。
43、 如果50 歐姆微帶線中的返回路徑寬度至少時(shí)信號線寬的3 倍,則其特性阻抗與返回路徑無限寬時(shí)的特性阻抗的偏差小于1%。
44、 布線的厚度可以影響特性阻抗,厚度增加1MIL,阻抗就減少2 歐姆。
45、 微帶線定部的阻焊厚度會使特性阻抗減小,厚度增加1MIL,阻抗減少2歐姆。
46、 為了得到精確的集總電路近似,在每個(gè)上升時(shí)間的空間延伸里至少需要有3.5 個(gè)LC 節(jié)。
47、 單節(jié)LC 模型的帶寬是0.1/TD。
48、 如果傳輸線時(shí)延比信號上升時(shí)間的20%短,就不需要對傳輸線進(jìn)行端接。
49、 在50 歐姆系統(tǒng)中,5 歐姆的阻抗變化引起的反射系數(shù)是5%。
50、 保持所有的突變(IN)盡量短于上升時(shí)間(NS)的量值。
51、 遠(yuǎn)端容性負(fù)載會增加信號的上升時(shí)間。10-90 上升時(shí)間約是(100xC)PS,其中C 的單位是PF。
52、 如果突變的電容小于0.004XRT,則可能不會產(chǎn)生問題。
53、 50 歐姆傳輸線中拐角的電容(Ff)是線寬(MIL)的2 倍。
54、 容性突變會使50%點(diǎn)的時(shí)延約增加0.5XZ0XC。
55、 如果突變的電感(NH)小于上升時(shí)間(NS)的10 倍,則不會產(chǎn)生問題。
56、 對上升時(shí)間少于1NS 的信號,回路電感約為10NH 的軸向引腳電阻可能會產(chǎn)生較多的反射噪聲,這時(shí)可換成片式電阻。
57、 在50 歐姆系統(tǒng)中,需要用4PF 電容來補(bǔ)償10NH 的電感。
58、 1GHZ 時(shí),1 盎司銅線的電阻約是其在DC 狀態(tài)下電阻的15 倍。
59、 1GHZ 時(shí),8MIL 寬的線條的電阻產(chǎn)生的衰減與介質(zhì)此材料產(chǎn)生的衰減相當(dāng),并且介質(zhì)材料產(chǎn)生的衰減隨著頻率變化得更快。
60、 對于3MIL或更寬的線條而言,低損耗狀態(tài)全是發(fā)生在10MHZ頻率以上。在低損耗狀態(tài)時(shí),特性阻抗以及信號速度與損耗和頻率無關(guān)。在常見的級互連中不存在由損耗引起的色散現(xiàn)象。
61、 -3DB 衰減相當(dāng)于初始信號功率減小到50%,初始電壓幅度減小到70%。
62、 -20DB 衰減相當(dāng)于初始信號功率減小到1%,初始電壓幅度減小到10%。
63、 當(dāng)處于趨膚效應(yīng)狀態(tài)時(shí),信號路徑與返回路徑的單位長度串聯(lián)約是(8/W)Xsqrt(f)(其中線寬W:MIL;頻率F:GHZ)。
64、 50 歐姆的傳輸線中,由導(dǎo)體產(chǎn)生的單位長度衰減約是36/(Wz0)DB/IN。
65、 FR4 的耗散因子約是0.02。
66、 1GHZ 時(shí),F(xiàn)R4 中由介質(zhì)材料產(chǎn)生的衰減約是0.1DB/IN,并隨頻率線性增加。
67、 對于FR4 中的8MIL 寬、50 歐姆傳輸線,在1GHZ 時(shí),其導(dǎo)體損耗與介質(zhì)材料損耗相等。
68、 受損耗因子的制約,F(xiàn)R4 互連線(其長是LEN)的帶寬約是30GHZ/LEN。
69、 FR4 互連線可以傳播的最短時(shí)間是10PS/INxLEN。
70、 如果互連線長度(IN)大于上升時(shí)間(NS)的50 倍,則FR4 介質(zhì)板中由損耗引起的上升邊退化是不可忽視的。
71、 一對50 歐姆微帶傳輸線中,線間距與線寬相等時(shí),信號線間的耦合電容約占5%。
72、 一對50 歐姆微帶傳輸線中,線間距與線寬相等時(shí),信號線間的耦合電感約占15%。
73、 對于1NS 的上升時(shí)間,F(xiàn)R4 中近端噪聲的飽和長度是6IN,它與上升時(shí)間成比例。
74、 一跟線的負(fù)載電容是一個(gè)常數(shù),與附近其他線條的接近程度無關(guān)。
75、 對于50 歐姆微帶線,線間距與線寬相等時(shí),近端串?dāng)_約為5%。
76、 對于50 歐姆微帶線,線間距是線寬的2 倍時(shí),近端串?dāng)_約為2%。
77、 對于50 歐姆微帶線,線間距是線寬的3 倍時(shí),近端串?dāng)_約為1%。
78、 對于50 歐姆帶狀線,線間距與線寬相等時(shí),近端串?dāng)_約為6%。
79、 對于50 歐姆帶狀線,線間距是線寬的2 倍時(shí),近端串?dāng)_約為2%。
80、 對于50 歐姆帶狀線,線間距是線寬的3 倍時(shí),近端串?dāng)_約為0.5%。
81、 一對50 歐姆微帶傳輸線中,間距與線寬相等時(shí),遠(yuǎn)端噪聲是4%Xtd/rt。如果線時(shí)延是1ns,上升時(shí)間時(shí)0.5ns,則遠(yuǎn)端噪聲是8%。
82、 一對50 歐姆微帶傳輸線中,間距是線寬的2 倍時(shí),遠(yuǎn)端噪聲是2%Xtd/rt。如果線時(shí)延是1ns,上升時(shí)間時(shí)0.5ns,則遠(yuǎn)端噪聲是4%。
83、 一對50歐姆微帶傳輸線中,間距是線寬的3 倍時(shí),遠(yuǎn)端噪聲是1.5%Xtd/rt。如果線時(shí)延是1ns,上升時(shí)間時(shí)0.5ns,則遠(yuǎn)端噪聲是4%。
84、 帶狀線或者完全嵌入式微帶線上沒有遠(yuǎn)端噪聲。
85、 在50 歐姆總線中,不管是帶狀線還是微帶線,要使最懷情況下的遠(yuǎn)端噪聲低于5%,就必須保持線間距大于線寬的2 倍。
86、 在50 歐姆總線中,線間距離等于線寬時(shí),受害線上75%的竄擾來源于受害線兩邊鄰近的那兩跟線。
87、 在50 歐姆總線中,線間距離等于線寬時(shí),受害線上95%的竄擾來源于受害線兩邊距離最近的每邊各兩根線條。
88、 在50 歐姆總線中,線間距離是線寬的2 倍時(shí),受害線上100%的竄擾來源于受害線兩邊鄰近的那兩根線條。這是忽略與總線中其他所有線條間的耦合。
89、 對于表面布線,加大相鄰信號線間的距離使之足以添加一個(gè)防護(hù)布線,串?dāng)_常常就會減小到一個(gè)可以接受的水平,而且這是沒必要增加防護(hù)布線。添加終端短接的防護(hù)布線可將串?dāng)_減小到50%。
90、 對于帶狀線,使用防護(hù)線可以使串?dāng)_減小到不用防護(hù)線時(shí)的10%。
91、 為了保持開關(guān)噪聲在可以接受的水平,必須時(shí)互感小于2.5nhx 上升時(shí)間(ns)。
92、 對于受開關(guān)噪聲限制的接插件或者封裝來說,最大可用的時(shí)鐘頻率是
250MHZ/(NxLm)。其中,Lm 是信號/返回路徑對之間的互感(nh),N 是同時(shí)開館的數(shù)量。
93、 在LVDS 信號中,共模信號分量是比差分信號分量達(dá)2 倍以上。
94、 如果之間沒有耦合,差分對的差分阻抗是其中任意一個(gè)單端線阻抗的2倍。
95、 一對50 歐姆微帶線,只要其中一跟線的電壓維持在高或低不變,則另一跟線的單端特性阻抗就與鄰近線的距離完全無關(guān)。
96、 在緊耦合差分微帶線中,與線寬等于線間距時(shí)的耦合相比,線條離得很遠(yuǎn)而沒有耦合時(shí),差分特性阻抗僅會降低10%左右。
97、 對于寬邊耦合差分對,線條間的距離應(yīng)至少比線寬大,這么做的目的是為了獲得可高達(dá)100 歐姆的查分阻抗。
98、 FCC的B級要求是,在100MHZ 時(shí),3M遠(yuǎn)處的遠(yuǎn)場強(qiáng)度要小于150UV/M.
99、 鄰近的單端攻擊次線在強(qiáng)耦合差分對上產(chǎn)生的差分信號串?dāng)_比弱耦合差分對上的少30%。
100、 鄰近的單端攻擊次線在強(qiáng)耦合差分對上產(chǎn)生的共模信號串?dāng)_比弱耦合差分對上的多30%。