28、PCB 线路的电阻与介电效应分析

PCB 线路的电阻与介电效应分析

1. 电阻效应相关参数

在 PCB 线路的研究中，有一些关键的电阻效应相关参数，如下表所示：
| 参数 | 含义 |
| ---- | ---- |
| α | 电阻迹线损耗（dB/m，1 GHz） |
| Z₀ | 特性阻抗实部（Ω，1 GHz） |
| ε₀ | 1 GHz 时的介电常数（有效相对介电常数实部） |

传播速度 (v_0)（m/s）和延迟 (t_p)（s/m）可通过以下公式计算：(1/t_p \approx v_0 \approx c / \sqrt{\epsilon_{re}})，其中 (c = 2.998×10^8) m/s。在表中所有单端 PCB 迹线示例中，直流电阻常数 (k_d) 为 1。现代二维电磁场求解器在报告趋肤效应电阻时会自动计算邻近效应。

1.1 电流分布特性

• 低频电流 ：PCB 迹线中的低频电流遵循电阻最小的路径，填充迹线的横截面积。
• 高频电流 - 趋肤效应 ：趋肤效应将高频电流限制在导体周边深度为 (\delta) 的浅带内。
• 高频电流 - 邻近效应 ：邻近效应会将信号电流拉向微带线面向参考平面的一侧，或带状线面向最近参考平面的一侧。典型高速数字信号导体由于邻近效应导致的电阻增加（超出简单考虑趋肤深度和假设均匀电流分布下的迹线周长）通常在 25% 至 50% 之间。此外，参考平面上电流的非均匀分布也会导致类似幅度的电阻损耗增加。具有相似 (w/h) 比值的迹线