數字設計基礎知識--時(shí)間與距離

導線(xiàn)和印刷電路走線(xiàn)中電信號的傳播速度取決于其周?chē)慕橘|(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。

導線(xiàn)的傳播延遲與其周?chē)橘|(zhì)的介電常數的平方根成比例增加。同軸電纜的制造商經(jīng)常在線(xiàn)纜內使用泡沫或肋狀結構的絕緣材料，以減小實(shí)際的介電常數。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，其區別在于它們的絕緣介質(zhì)。

印刷電路板走線(xiàn)的單位延遲取決于印刷電路基板材料的介電常數和走線(xiàn)的幾何結構。常用的印刷電路板材料FR-4在低頻時(shí)的介電常數大約為4.7±20%。而在高頻時(shí)劣化到4.5。對于傳播延遲的計算，應使用高頻時(shí)的數值4.5。

走線(xiàn)的幾何結構決定了其電場(chǎng)是駐留于電路板內還是進(jìn)入到空氣中。當電場(chǎng)停留在電路板中時(shí)，實(shí)際的介電常數增大，因而信號傳播較慢。當一個(gè)電路走線(xiàn)在環(huán)繞電場(chǎng)被封閉在電路板內兩個(gè)地平面之間時(shí)，其環(huán)繞電場(chǎng)完全駐留于電路板內。對于典型的FR-4印刷電路板材料，形成的實(shí)際介電常數為4.5。當電路走線(xiàn)位于印刷電路板的外表層時(shí)，它的電場(chǎng)分布于走線(xiàn)一側的空氣及另一側的FR-4基板材料中，形成的介電常數介乎于1和4.5之間。電路板外層走線(xiàn)總是比內層走線(xiàn)傳輸得快。

作為一種陶瓷材料，氧化侶用來(lái)制作非常密集的電路板。它的優(yōu)勢在于熱膨脹系數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)，因為這樣可以縮小諧振結構的尺寸。