數(shù)字設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)--時(shí)間與距離

導(dǎo)線和印刷電路走線中電信號(hào)的傳播速度取決于其周圍的介質(zhì)。傳播延遲的大小以皮秒/英寸為單位。傳播速率、單位為英寸/皮秒是傳播延遲的倒數(shù)。

導(dǎo)線的傳播延遲與其周圍介質(zhì)的介電常數(shù)的平方根成比例增加。同軸電纜的制造商經(jīng)常在線纜內(nèi)使用泡沫或肋狀結(jié)構(gòu)的絕緣材料，以減小實(shí)際的介電常數(shù)。從而降低傳播延遲，同時(shí)減少介電損耗。表1.1中列出了兩種同軸電纜，其區(qū)別在于它們的絕緣介質(zhì)。

印刷電路板走線的單位延遲取決于印刷電路基板材料的介電常數(shù)和走線的幾何結(jié)構(gòu)。常用的印刷電路板材料FR-4在低頻時(shí)的介電常數(shù)大約為4.7±20%。而在高頻時(shí)劣化到4.5。對(duì)于傳播延遲的計(jì)算，應(yīng)使用高頻時(shí)的數(shù)值4.5。

走線的幾何結(jié)構(gòu)決定了其電場是駐留于電路板內(nèi)還是進(jìn)入到空氣中。當(dāng)電場停留在電路板中時(shí)，實(shí)際的介電常數(shù)增大，因而信號(hào)傳播較慢。當(dāng)一個(gè)電路走線在環(huán)繞電場被封閉在電路板內(nèi)兩個(gè)地平面之間時(shí)，其環(huán)繞電場完全駐留于電路板內(nèi)。對(duì)于典型的FR-4印刷電路板材料，形成的實(shí)際介電常數(shù)為4.5。當(dāng)電路走線位于印刷電路板的外表層時(shí)，它的電場分布于走線一側(cè)的空氣及另一側(cè)的FR-4基板材料中，形成的介電常數(shù)介乎于1和4.5之間。電路板外層走線總是比內(nèi)層走線傳輸?shù)每臁?/font>

作為一種陶瓷材料，氧化侶用來制作非常密集的電路板。它的優(yōu)勢在于熱膨脹系數(shù)低且易于加工成非常薄的板層，但制造成本非常昂貴。微波工程師更看中氧化鋁電路低傳播速度的特點(diǎn)，因?yàn)檫@樣可以縮小諧振結(jié)構(gòu)的尺寸。