千兆位設備PCB的信號完整性設計

　　有損傳輸線等效模型如圖1，從圖中可以看出，表征損耗的是等效串連電阻R和等效并聯電導G。等效串連電阻R是直流電阻和趨膚效應引起的電阻，直流電阻為導體本身的電阻，由導體的物理結構和導體的電阻率決定。當頻率升高，趨膚效應開始作用，趨膚效應是當高頻信號通過導體時，導體中的信號電流集中于導體表面的現象。在導體內部，沿導體截面信號電流密度呈指數衰減，電流密度減小為原來1/e時的深度叫趨膚深度。頻率越高，趨膚深度越小，導致導體的電阻增加。趨膚深度與頻率的平方根成反比。

　　等效并聯電導G也稱為介質損耗(Dielectric Loss)。在低頻時，等效并聯電導與介質的體電導率和等效電容有關，而當頻率升高時，介質損耗角開始起主導作用。此時介質電導率由介質損耗角和信號頻率決定。

　　一般來說，當頻率小于1GHz時，趨膚效應損耗起主要作用，頻率在1GHz以上時，介質損耗占據主導。

　　在仿真軟件中可以設置介電常數、介質損耗角、導體電導率以及截止頻率，軟件在仿真時會根據傳輸線的結構考慮趨膚效應與介質損耗的影響。如果仿真衰減，一定要根據信號的帶寬設置相應的截止頻率，帶寬由信號邊沿速率決定，許多622MHz信號與2.5GHz信號邊沿速率差別不大，另外在有損傳輸線的模型中也可以看到等效電阻和電導隨頻率變化而不同。

　　從圖2中可看出，損耗使信號的上升沿變緩，即減小了信號的帶寬，并且損耗減小了信號的幅度。從另一方面講，這對于抑制信號過沖是有好處的。

　　傳輸線的串擾也會影響損耗，串擾決定于傳輸線物理結構、耦合長度、信號強度和邊沿速率。在一定長度后串擾會飽和，損耗卻不一定增加。

　　過孔和連接器的影響

　　過孔將信號輸送到板子的另一側，板間的垂直金屬部分是不可控阻抗，而且從水平方向變為垂直方向的拐點是一個斷點，會產生反射，應盡量減少它的出現(圖3)。