耳机网-耳机大家坛

标题: 【计算题】PCB内部走线，等效于多长的莲花线呢？--引出理论突破 [打印本页]

作者: q6_6per 时间: 2017-10-23 22:04
标题: 【计算题】PCB内部走线，等效于多长的莲花线呢？--引出理论突破
正在纠结，线材该用多粗的截面积。
突然想到，对比一下，PCB上走5厘米线，等效于莲花线走多长？

反着说，就是，我们的莲花线，换算成PCB上的走线，大概是多长。

目的是比较，电阻大小。
不算不知道，一算吓一跳。

引申出理论突破：信号线可以细一点，但地线一定要够粗。
粗细比例，需要根据线长，和其它假设，一起来计算。

详见以下图表：

PCB 等效莲花线线长.jpg (207.81 KB, 下载次数: 207)

不等粗原理

作者: q6_6per 时间: 2017-10-23 22:09
由于一般PCB都是铺地，所以有效地线宽度，肯定大于信号线的线宽。
例如，信号线，在PCB上，线宽为1毫米，而GND是铺地的，其地线有效线宽，肯定就大于5毫米以上。
所以，PCB内部，信号线与地线电阻，就不等粗。

所以，引申到PCB外，也就是莲花线，那是不是也该不等粗，才能匹配PCB内部结构。

怪不得，我把铜管地线，从0.5，加到2平方后，感觉低频的量感出来了。

作者: q6_6per 时间: 2017-10-23 22:16
图表说明：

截面0.04平方的PCB走线（1毫米宽）走5厘米，
等效于 0.64平方的莲花信号线，走80厘米。

（为什么是0.04厚度，因为百度得知，普通PCB铜层就这么厚）

截面0.8平方的PCB地线（假设有效地线宽度2厘米）走5厘米，
等效于 12.8平方的莲花线地线，走80厘米。

得出，信号线1平方够了，地线要13平方，所以得做成不等粗莲花线，地线比信号线粗13倍。

可能，有效地线宽度，被我假设的过大了。

作者: mage123 时间: 2017-10-23 22:18
不明觉厉！

作者: q6_6per 时间: 2017-10-23 22:23
当然，我的假设是不严谨的，只是抛砖引玉。

不等粗线材，粗细比，约等于，线宽比。 PCB上的信号线/地线的有效线宽比。

粗细比约等于线宽比.jpg (201.57 KB, 下载次数: 190)

比例

作者: q6_6per 时间: 2017-10-23 22:30
本帖最后由 q6_6per 于 2017-10-23 22:38 编辑

一开始，我是不愿意承认的，因为一直想把信号线做得更粗一些。

计算后发现，地线才是关键。
看来，我的铜管莲花线，歪打正着，很符合道理啊。道可道啊。

按照上面的理论，
信号线再粗，只是在不断放大PCB内部走线的电阻瓶颈。（关于放大瓶颈，详见我贴，线材电阻不够小）
地线如果不够粗，莲花线线材的地线瓶颈就会被放大，就会被PCB内部的铺地（有效地线宽度）给放大。

所以，莲花线地线要比信号线粗几倍才行，因为PCB内部就是这种结构，结构要匹配。
这和我的另一篇，听感瓶颈在PCB上，遥相呼应。

作者: HHYYTT 时间: 2017-10-23 22:44
请问dac芯片中的引线怎么等效

作者: q6_6per 时间: 2017-10-23 22:51
本帖最后由 q6_6per 于 2017-10-23 22:52 编辑

HHYYTT 发表于 2017-10-23 22:44
请问dac芯片中的引线怎么等效

那也得计算。大概加估计。

先找出金线直径，黄金电阻，
再估算出金线长度，
然后，估算。

估计不会有太大的影响，毕竟那么短。IC才多大一点。

不过，也不好说哈，有空可以算算。
但算完后，我们又控制不了，等于是白算。

PCB，至少我可以要求铜层做得更厚。
或者并联铜丝上去。有空，我就会这么玩。
目前瓶颈还在声卡外面，等解决满意后，再往声卡里面搞。

作者: primaryear 时间: 2017-10-23 22:56
有点意思。一般同轴线的中心轴线就是不如外围的屏蔽层线面积大的。以前，我一直以为这不合理呀。LZ这么分析，就好理解了。

作者: 2204101018 时间: 2017-10-25 16:14
楼主应该考虑各种频率信号的阻抗问题，高频信号传输的趋肤效应问题，信号线横截面积，横截面形状也很关键。镀层的影响都考虑吧

作者: q6_6per 时间: 2017-10-25 18:22

2204101018 发表于 2017-10-25 16:14
楼主应该考虑各种频率信号的阻抗问题，高频信号传输的趋肤效应问题，信号线横截面积，横截面形状也很关键。 ...

是的。这是后期成熟后要考虑的。
目前，先把听感做出来。反复试错。

很多好东西，都是偶然做出来，然后再通过理论来解释，最后更加完善。

没有理论，只要有哲学在，也可以做出好东西。
理论这东西，不论研究不研究，它都在那里，东西做出来了，隐含的理论就在东西里。

只有试错代价太大，必须保证一次成功的情况下，讲理论才有其经济价值。

试错，试错，错的试光了，剩下的就是对的了。

作者: phoexi 时间: 2017-10-25 18:48
CPU里面线几公里了吧。。。

作者: q6_6per 时间: 2017-10-25 23:28
本帖最后由 q6_6per 于 2017-10-25 23:29 编辑

phoexi 发表于 2017-10-25 18:48
CPU里面线几公里了吧。。。

虽然你是怼的。
但你提醒了我，可能脑细胞里的每个神经的电流长度，加起来也有几公里。

同理，CPU里的每个二极管的小电流通路，加起来，也有几公里吧。

每个电子跑过的距离，加在一起，也有几光年了吧。

地球上所有生灵的日子，拍成记录片，片长比宇宙寿命还长了吧。

作者: phoexi 时间: 2017-10-26 09:04

q6_6per 发表于 2017-10-25 23:28
虽然你是怼的。
但你提醒了我，可能脑细胞里的每个神经的电流长度，加起来也有几公里。

你以为导电是靠电子从线这头跑到那一头么。。。

导体里面电子定向“移动”速度是0.1毫米/秒级别的
但是电子热运动速度是100千米/秒级别
导体电场建立速度接近光速

作者: q6_6per 时间: 2017-10-31 18:51
接了四根铜管，把GND的电阻，又降低了一倍。

虽然声卡里用继电器来切换耳机和线路的信号线，但两者的大地却是连通的。

所以，把耳机线接上后，其铜管GND依然有效。

听感变化就是，音乐更有弹性。

四铜管地音箱端2.jpg (110.15 KB, 下载次数: 169)

四铜管地音箱端1.jpg (133.71 KB, 下载次数: 169)

四铜管地声卡端2.jpg (193.3 KB, 下载次数: 198)

四铜管地声卡端1.jpg (92.41 KB, 下载次数: 167)

作者: ashteki 时间: 2017-10-31 19:36
lz先把那两个磁环拆了吧。

作者: q6_6per 时间: 2017-10-31 21:24
本帖最后由 q6_6per 于 2017-10-31 21:30 编辑

ashteki 发表于 2017-10-31 19:36
lz先把那两个磁环拆了吧。

谢谢提醒。

确实，磁环对声音有影响。

我已经把4平方电源线的磁环拆了，因为感觉加了磁环，声音不够透。

任何阻隔电流的行为，都是破坏信息量。

作者: q6_6per 时间: 2017-10-31 21:25

ashteki 发表于 2017-10-31 19:36
lz先把那两个磁环拆了吧。

有什么磁环方面的经验吗？给大家分享一下吧。

作者: HHYYTT 时间: 2017-11-1 08:54
磁环增加高频阻抗，影响高频

作者: Holypal 时间: 2017-11-1 09:10
有些机器内部很多飞线。

作者: phoexi 时间: 2017-11-1 09:14
本帖最后由 phoexi 于 2017-11-1 09:16 编辑

q6_6per 发表于 2017-10-31 21:25
有什么磁环方面的经验吗？给大家分享一下吧。

HIFI方面任何带磁环的线一票否决
包括模拟信号线数字信号线电源线

所以HIFI不要靠理论计算YY 理论计算你会得出磁环只影响MHz级别的高频根本不影响音频传输

作者: q6_6per 时间: 2017-11-1 12:46

phoexi 发表于 2017-11-1 09:14
HIFI方面任何带磁环的线一票否决
包括模拟信号线数字信号线电源线

谢谢大家的答复。
学习了。

作者: oukyo 时间: 2017-11-1 13:34
感觉太折腾了

作者: hlc1134 时间: 2017-11-1 14:09
这是折腾到根了
倒不是条错路，只是性价比值不值？也许这点时间用来赚钱买更好设备，提升会不会更大

作者: q6_6per 时间: 2017-11-1 16:50

hlc1134 发表于 2017-11-1 14:09
这是折腾到根了
倒不是条错路，只是性价比值不值？也许这点时间用来赚钱买更好设备，提升会不会更大

折腾也是一种劳动。
而且能体验到逐步进步。

比起一个人在其他行当里，挣钱自己花，
把折腾的结果，共享出来，给有需求的人，
然后触发更多的折腾，更多的可能性，
在音响这类行当里，其创造的价值，是无法估量的。

作者: ashteki 时间: 2017-11-1 17:10
本帖最后由 ashteki 于 2017-11-1 17:12 编辑

q6_6per 发表于 2017-10-31 21:25
有什么磁环方面的经验吗？给大家分享一下吧。

磁环这个东西，个人的经验是最好不要用在音频设备的线上，无论是数字线，信号线还是电源线。

如果家里有开关电源的设备（如冰箱）与音频设备共用一个排插/同一个线路，可以给这些设备的电源线上套1~2个，使用开关电源的电脑电源线上也可以尝试。

目前玩磁环暂时没有很系统的相关知识（如磁环哪个厂的比较好？要选用多大的磁环？磁环是否有方向性？），所以我个人的意见是：谨慎使用，最好不用。

作者: fenk 时间: 2017-11-2 15:46

q6_6per 发表于 2017-10-25 18:22
是的。这是后期成熟后要考虑的。
目前，先把听感做出来。反复试错。

这些不是后期要考虑的，而是设计走线和线宽的时候就应该考虑的。比如该不该走直角（一般是要回避，因为你拐弯线宽就不一样，本质上粗细就不一样，电阻也不一样了嘛。但这个不一定）。然后，最重要的，电线就是天线，但你一般不希望他变成天线不是。趋肤神马的，其实高速电路里都是致命的，你要做个DAC啥的还是考虑下吧（主要导体材料和结构，不过我在想一般做pcb设计貌似考虑不到这些？）。

作者: fenk 时间: 2017-11-2 15:54

phoexi 发表于 2017-11-1 09:14
HIFI方面任何带磁环的线一票否决
包括模拟信号线数字信号线电源线

貌似集肤效应也是一样，理论计算对交流阻抗的影响，咱都可以忽略？真正专业人士说的高频和咱玩hifi的不是一数量级的。
你说真有影响吧，集肤效应的理论研究在18xx年就已经很成熟了，包括导体形状的影响，还包括成熟的计算公式，貌似，百年来没有什么变化。音频带绝对不在集肤效应的讨论范畴内的！！！否则，随便一个电脑主板里哪个模块工作频率都上M，上G，如果稍有不慎，这电脑能点亮么（答案是否定的，包括jitter也是，我问这个是因为很奇怪工业上大多领域对这些指标都非常敏感，容忍度极低，都不见他们有那么多玄乎的东西，咱们反而那么多玄学，然后最后东西做出来很贵标准还很低）？
还请大哥讲解，扫清一切玄学。

作者: q6_6per 时间: 2017-11-2 16:13
本帖最后由 q6_6per 于 2017-11-2 16:17 编辑

fenk 发表于 2017-11-2 15:46
这些不是后期要考虑的，而是设计走线和线宽的时候就应该考虑的。比如该不该走直角（一般是要回避，因为你 ...

我说的尝试，不是指PCB设计，而是指外部莲花线，信号连接，信号传输衰减，干扰屏蔽，这些尝试。

趋肤效应告诉我们，1mm厚铜管，在1000Hz电磁波（趋附深度2.09mm）看来，铜管是半透明的，可以穿透后，干扰铜管里的信号传输线。

因为：
表1、20℃时，铜的趋肤深度表：

频率(Hz) 60 1,000 3,000 5,000 10,000 20,000 50,000 100,000
趋肤深度(mm) 8.5 2.09 1.206 0.935 0.661 0.467 0.296 0.209

要屏蔽低频电磁波，需要用铁管，让干扰被铁管疏导掉，让干扰看不到信号传输线，让信号线隐形。

嘿，发明个名词，信号传输线隐形理论。

干扰看不到信号线，只看到屏蔽线，就会从屏蔽线跑掉。
信号在隐形的通道里传输。

作者: daniel_梵歌 时间: 2017-11-2 16:15
这样算下去没完没了的

迟早你会问，一个芯片内部，等效的电路长度是多少呢。。。然后。。。就没有然后了

作者: q6_6per 时间: 2017-11-2 16:19
本帖最后由 q6_6per 于 2017-11-2 16:28 编辑

daniel_梵歌发表于 2017-11-2 16:15
这样算下去没完没了的
迟早你会问，一个芯片内部，等效的电路长度是多少呢。。。然后。。。就没有然后 ...

嘿嘿，但总是有等效长度的嘛。
真的算准了，以后就知道，该把钱花在哪个瓶颈上了。

比如，规定，都等效成1平方圆【标铜线】。然后，可能计算得出，

                                                DAC金线  =  50 mm长【标铜线】/每毫米  50倍
                                 DAC到运放的PCB走线 =  200 mm长【标铜线】/每毫米 200倍
                           运放到耳机输出接口走线  =  200 mm长【标铜线】/每毫米 200倍
                                             1平方耳机线  =  3 mm长【标铜线】/每毫米 3倍

      然后，考虑到IC内部金线长度不足几毫米，忽略。
                        PCB走线，损失倍数大，应该重点投入。
                                 耳机线，越短越好。损失倍数不大。

      以上为纯YY。是哲学，暂无理论支撑。

关键是要【敢想】【敢做】

作者: q6_6per 时间: 2017-11-2 16:36
本帖最后由 q6_6per 于 2017-11-2 16:39 编辑

fenk 发表于 2017-11-2 15:54
貌似集肤效应也是一样，理论计算对交流阻抗的影响，咱都可以忽略？真正专业人士说的高频和咱玩hifi的不是 ...

电脑里的信号，都是数字信号，是人们约定俗成，有规格书可查询，出错几率小，数字信息传输没有失真。

人的听感，就是纯粹靠耳朵的物理传输和脑细胞的数字神经解码，且众口难调，没有统一的标准，因为每个人的脑DAC都训练得不一样了。
虽然听觉没有设备精密，但是可以通过脑补，脑细胞会锻炼出听感，以至于，不习惯的声音，会觉得不舒适。
脑DAC一旦被固化后，外界的物理声音，就只能解码成习惯的听感了。这很可怕。
所以需要【脑保健操】 1234 5678 ，2234 5678

作者: fenk 时间: 2017-11-2 16:39

daniel_梵歌发表于 2017-11-2 16:15
这样算下去没完没了的
迟早你会问，一个芯片内部，等效的电路长度是多少呢。。。然后。。。就没有然后 ...

其实貌似这也是个可以回答的问题。就看咱这儿有没有人搞IC了

。

作者: phoexi 时间: 2017-11-2 18:33

q6_6per 发表于 2017-11-2 16:19
嘿嘿，但总是有等效长度的嘛。
真的算准了，以后就知道，该把钱花在哪个瓶颈上了。

IC里面走线远比你想象的要长

作者: q6_6per 时间: 2018-1-5 19:02
今天，把我的贴都顶上来。

作者: q6_6per 时间: 2018-7-29 20:16
看来还是搭棚好。

作者: lobo727 时间: 2018-7-30 06:33
个人意见与其有空算这个,还不如老老实实搞定PCB布局和地网络切分

作者: q6_6per 时间: 2018-10-24 16:30
本帖最后由 q6_6per 于 2018-10-24 16:32 编辑

按照国际退火铜Cu导电率标准（IACS），取高纯退火态Cu铜的标准导电率为100%，
则高纯Ag银的标准导电率为108.4%IACS。

这是材料导电率。
详见《中国材料工程大典》第五卷，第2章，银及其主要合金，351页。

作者: q6_6per 时间: 2019-3-30 19:15
温故而知新。

我发现，我后面的帖子，有点走偏了。
信号线，降阻重要。
但，信地比，地线降阻，更加重要，可能这会决定频响曲线，最终决定听感感受。

不过，也不一定，听感的差别，可能由脑放加工后，体现出来的。
而，出好声，不应该由听感来定，而应该用仪器设备，数据来定。

民科的悲哀，就是只能靠人肉来摸索，养不起专业高端的科研设备，然后，会花掉更多的时间和精力，可能普通人，穷其一生，也不会作出可观的作为。

欢迎光临耳机网-耳机大家坛 (http://ad.erji.net/)