數(shù)字設計基礎--時間與距離

導線和印刷電路走線中電信號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)使用泡沫或肋狀結構的絕緣材料，以減小實際的介電常數(shù)。從而降低傳播延遲，同時減少介電損耗。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)和走線的幾何結構。常用的印刷電路板材料FR-4在低頻時的介電常數(shù)大約為4.7±20%。而在高頻時劣化到4.5。對于傳播延遲的計算，應使用高頻時的數(shù)值4.5。

走線的幾何結構決定了其電場是駐留于電路板內(nèi)還是進入到空氣中。當電場停留在電路板中時，實際的介電常數(shù)增大，因而信號傳播較慢。當一個電路走線在環(huán)繞電場被封閉在電路板內(nèi)兩個地平面之間時，其環(huán)繞電場完全駐留于電路板內(nèi)。對于典型的FR-4印刷電路板材料，形成的實際介電常數(shù)為4.5。當電路走線位于印刷電路板的外表層時，它的電場分布于走線一側的空氣及另一側的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，因為這樣可以縮小諧振結構的尺寸。