【导读】随着现代数字电子系统突破1GHz的壁垒，PCB板级设计和IC封装设计必须都要考虑到信号完整性和电气性能问题。凡是介入物理设计的人都可能会影响产品的性能。所有的设计师都应该了解设计如何影响信号完整性，至少能够和信号完整性专业的工程师进行技术上的沟通。当快速地得到粗略的结果比以后得到精确的结果更重要时，我们就使用经验法则。
经验法则只是一种大概的近似估算，它的设计目的是以最小的工作量，以经验为基础找到一个快速的答案。经验法则是估算的出发点，它可以帮助我们区分5或50，而且它能帮助我们在设计的早期阶段就对设计有较好的整体规划。在速度和精度的权衡之间，经验法则倾向于速度，但它并不是很准确。
当然，不可以盲目的使用经验法则，它必须基于对基本理论的深刻了解和良好的工程判断能力。
当精确度很重要时，例如在设计中某个数值偏离百分之几就要付出百万美元的代价，就必须使用验证过的数值仿真工具。
估计信号完整性效应的经验法则（1-50）：
1、信号上升时间约是时钟周期的10%，即1/10*1/Fclock。例如100MHz时钟的上升时间大约是1NS。
2、理想方波N次谐波的振幅约是时钟电压副值的2/（Nπ）倍。例如，1V时钟信号的第一次谐波幅度约为0.6V，第三次谐波的幅度约是0.2V。
3、信号的带宽和上升时间的关系为：BW=0.35/RT。例如，如果上升时间是1ns，则带宽是350MHz。如果互连线的带宽是3GHz，则它可传输的最短上升时间约为0.1ns。
4、如果不知道上升时间，可以认为信号带宽约是时钟频率的5倍。
5、LC电路的谐振频率是5GHz/sqrt（LC），L的单位为nH，C的单位为pF。
6、在400MHz内，轴向引脚电阻可以看作理想电阻；在2GHz内，SMT0603电阻可看作理想电阻。
7、轴向引脚电阻的ESL（引脚电阻）约为8nH，SMT电阻的ESL约是1.5nH。
8、直径为1mil的键合线的单位长度电阻约是1欧姆/inch。
9、24AWG线的直径约是20mil，电阻率约为25毫欧姆/ft。
10、1盎司铜线条的方块电阻率约是每方块0.5毫欧姆。
11、在10MHz时，1盎司铜线条就开始具有趋肤效应。
12、直径为1inch球面的电容约是2pF。
13、硬币般大小的一对平行板，板间填充空气时，它们间的电容约为1pF。
14、当电容器量板间的距离与板子的宽度相当时，则边缘电容与平行板形成的产生的电容相等。例如，在估算线宽为10mil、介质厚度为10mil的微带线的平行板电容时，其估算值为1pF/inch，但实际的电容约是上述的两倍，也就是2pF/inch。
15、如果问对材料特性一无所知，只知道它是有机绝缘体，则认为它的介电常数约为4。
16、1片功率为1W的芯片，去耦电容（F）可以提供电荷使电压降小于5%的时间（S）是C/2。
17、在典型电路板中，当介质厚度为10mil时，电源和地平面间的耦合电容是100pF/inch2，并且它与介质厚度成反比。
18、如果50欧姆微带线的体介电常数为4，则它的有效介电常数为3。
19、直径为1mil的圆导线的局部电感约是25nH/inch或1nH/mm。
20、由10mil厚的线条做成直径为1inch的一个圆环线圈，它的大小相当于拇指和食指围在一起，其回路电感约为85nH。
21、直径为1inch的圆环的单位长度电感约是25nH/inch或1nH/mm。例如，如果封装引线是环形线的一部分，且长为0.5inch，则它的电感约是12nH。
22、当一对圆杆的中心距离小于它们各自长度的10%时，局部互感约是各自的局部互感的50%。
23、当一对圆杆中心距与它们的自身长度相当时，它们之间的局部互感比它们各自的局部互感的10%还要少。
24、SMT电容（包括表面布线、过孔以及电容自身）的回路电感大概为2nH，要将此数值降至1nH以下还需要许多工作。
25、平面对上单位面积的回路电感是33pH x 介质厚度（mil）。
26、过孔的直径越大，它的扩散电感就越低。一个直径为25mil过孔的扩散电感约为50pH。
27、如果有一个出沙孔区域，当空闲面积占到50%时，将会使平面对间的回路电感增加25%。
28、铜的趋肤深度与频率的平方跟成反比。1GHz时，其为2μM。所以，10MHz时，铜的趋肤是20μM。
29、在50欧姆的1盎司铜传输线中，当频率约高于50MHz时，单位长度回路电感为一常数。这说明在频率高于50MHz时，特性阻抗时一常数。
30、铜中电子的速度极慢，相当于蚂蚁的速度，也就是1cm/s。
31、信号在空气中的速度约是12inch/ns。大多数聚合材料中的信号速度约为6inch/ns。
32、大多数辗压材料中，线延迟1/V约是170ps/inch。
33、信号的空间延伸等于上升时间 X 速度，即RT x 6inch/ns。
34、传输线的特性阻抗与单位长度电容成反比。
35、FR4中，所有50欧姆传输线的单位长度电容约为3.3pF/inch。
36、FR4中，所有50欧姆传输线的单位长度电感约为8.3nH/inch。
37、对于FR4中的50欧姆微带线，其介质厚度约是线宽的一半。
38、对于FR4中的50欧姆带状线，其平面间的间隔是信号线线宽的2倍。
39、在远小于信号的返回时间之内，传输线的阻抗就是特性阻抗。例如，当驱动一段3inch长的50欧姆传输线时，所有上升时间短于1ns的驱动源，在沿线传输并发生上升跳变时间内感受到的就是50欧姆恒定负载。
40、一段传输线的总电容和时延的关系为C=TD/Z0。
41、一段传输线的总回路电感和时延的关系为L=TDxZ0。
42、如果50欧姆微带线中的返回路径宽度与信号线宽相等，则其特性阻抗比返回路径无限宽时的特性阻抗高20%。
43、如果50欧姆微带线中的返回路径宽度至少是信号线宽的3倍，则其特性阻抗与返回路径无限宽时的特性阻抗的偏差小于1%。
44、布线的厚度可以影响特性阻抗，厚度增加1mil，阻抗就减少2欧姆。
45、微带线内部的阻焊厚度会使特性阻抗减小，厚度增加1mil，阻抗减少2欧姆。
46、为了得到集总电路的精确近似，在每个上升时间的空间延伸里至少需要有3.5个LC节。
47、单节LC模型的带宽是0.1/TD。
48、如果传输线时延比信号上升时间的20%短，就不需要对传输线进行端接。
49、在50欧姆系统中，5欧姆的阻抗变化引起的反射系数是5%。
50、保持所有的突变（inch）尽量短于上升时间（ns）的量值。
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