Thiết kế mạch in tốc độ cao
Thiết kế PCB tốc độ cao là bất kỳ thiết kế nào mà tính toàn vẹn tín hiệu bắt đầu bị ảnh hưởng bởi các đặc tính vật lý của PCB, chẳng hạn như bố trí mạch, cách đóng gói, các kết nối và cấu trúc lớp.
Các thiết bị điện tử hiện đại đang đẩy tốc độ thay đổi trạng thái và tần số đồng hồ lên mức cao hơn. Ngày nay, nhiều hệ thống kỹ thuật số có tần số tín hiệu vượt quá 100 MHz. Ở những tốc độ này, các hiện tượng liên quan đến đường truyền xuất hiện trên các đường dẫn trên bảng mạch in (PCB) và có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động của hệ thống. Quá trình thiết kế PCB tốc độ cao chính là quá trình giải quyết các vấn đề về tính toàn vẹn tín hiệu do tốc độ cao gây ra. Mọi người thường sử dụng thuật ngữ “PCB tốc độ cao”, vậy chính xác thì bảng mạch PCB tốc độ cao là gì?
Theo một quan điểm, mạch số được coi là tốc độ cao khi tần số của nó đạt hoặc vượt quá khoảng 45–50 MHz và các tín hiệu ở tần số đó chiếm hơn một phần ba hệ thống. Trên thực tế, các tần số hài của tín hiệu cao hơn tần số cơ bản của nó. Những thay đổi nhanh chóng — các cạnh tăng và giảm hoặc các quá trình chuyển tiếp — gây ra các kết quả truyền dẫn không mong muốn. Một quy tắc thực tiễn phổ biến là: nếu độ trễ truyền dẫn của đường truyền lớn hơn một nửa thời gian tăng của tín hiệu kỹ thuật số, thì tín hiệu đó được coi là tín hiệu tốc độ cao và các hiệu ứng của đường truyền sẽ có ảnh hưởng.
Việc truyền tín hiệu diễn ra vào thời điểm tín hiệu thay đổi trạng thái, ví dụ như trong thời gian tăng hoặc giảm. Một tín hiệu cần một khoảng thời gian cố định để truyền từ bộ điều khiển đến bộ thu. Nếu thời gian truyền nhỏ hơn một nửa thời gian tăng hoặc giảm, thì bất kỳ phản xạ nào từ bộ thu sẽ đến bộ điều khiển trước khi tín hiệu hoàn tất việc thay đổi. Nếu thời gian truyền lớn hơn một nửa thời gian tăng hoặc giảm, phản xạ sẽ quay trở lại sau khi tín hiệu đã thay đổi. Nếu phản xạ đủ lớn, dạng sóng tổng hợp có thể làm thay đổi trạng thái logic.
Tóm lại, để thiết kế một bảng mạch in (PCB) tốc độ cao chất lượng cao, bạn phải xem xét cả tính toàn vẹn tín hiệu lẫn tính toàn vẹn nguồn điện. Chúng ta cũng cần nắm rõ sự khác biệt giữa tín hiệu tốc độ cao và tín hiệu tần số cao. Các tác động trực tiếp thường biểu hiện dưới dạng các vấn đề về tính toàn vẹn tín hiệu, nhưng nguyên nhân gốc rễ thường liên quan đến tính toàn vẹn nguồn điện. Tính toàn vẹn nguồn điện ảnh hưởng trực tiếp đến tính toàn vẹn tín hiệu cuối cùng của bảng mạch.
Khi bạn bắt đầu thiết kế một bảng mạch và gặp phải các vấn đề như độ trễ, nhiễu chéo, phản xạ hoặc phát xạ không mong muốn, bạn đã bước vào lĩnh vực thiết kế PCB tốc độ cao.
Thiết kế PCB tốc độ cao là việc bố trí mạch in cho các mạch tốc độ cao. Đây là những mạch mà các yếu tố vật lý của bảng mạch ảnh hưởng đến tính toàn vẹn tín hiệu. Các yếu tố vật lý đó bao gồm bố trí, cấu trúc lớp và các kết nối.
Khi thiết kế PCB tốc độ cao, bạn phải dành nhiều thời gian hơn bình thường để xác định vị trí chính xác của các đường dẫn, chiều rộng của chúng, khoảng cách giữa chúng với các tín hiệu khác, cũng như loại linh kiện mà các đường dẫn này kết nối.
Các thiết bị điện tử hiện đại đang đẩy tốc độ thay đổi trạng thái và tần số đồng hồ lên mức cao hơn. Ngày nay, nhiều hệ thống kỹ thuật số có tần số tín hiệu vượt quá 100 MHz. Ở những tốc độ này, các hiện tượng liên quan đến đường truyền xuất hiện trên các đường dẫn trên bảng mạch in (PCB) và có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động của hệ thống. Quá trình thiết kế PCB tốc độ cao chính là quá trình giải quyết các vấn đề về tính toàn vẹn tín hiệu do tốc độ cao gây ra. Mọi người thường sử dụng thuật ngữ “PCB tốc độ cao”, vậy chính xác thì bảng mạch PCB tốc độ cao là gì?
Theo một quan điểm, mạch số được coi là tốc độ cao khi tần số của nó đạt hoặc vượt quá khoảng 45–50 MHz và các tín hiệu ở tần số đó chiếm hơn một phần ba hệ thống. Trên thực tế, các tần số hài của tín hiệu cao hơn tần số cơ bản của nó. Những thay đổi nhanh chóng — các cạnh tăng và giảm hoặc các quá trình chuyển tiếp — gây ra các kết quả truyền dẫn không mong muốn. Một quy tắc thực tiễn phổ biến là: nếu độ trễ truyền dẫn của đường truyền lớn hơn một nửa thời gian tăng của tín hiệu kỹ thuật số, thì tín hiệu đó được coi là tín hiệu tốc độ cao và các hiệu ứng của đường truyền sẽ có ảnh hưởng.
Việc truyền tín hiệu diễn ra vào thời điểm tín hiệu thay đổi trạng thái, ví dụ như trong thời gian tăng hoặc giảm. Một tín hiệu cần một khoảng thời gian cố định để truyền từ bộ điều khiển đến bộ thu. Nếu thời gian truyền nhỏ hơn một nửa thời gian tăng hoặc giảm, thì bất kỳ phản xạ nào từ bộ thu sẽ đến bộ điều khiển trước khi tín hiệu hoàn tất việc thay đổi. Nếu thời gian truyền lớn hơn một nửa thời gian tăng hoặc giảm, phản xạ sẽ quay trở lại sau khi tín hiệu đã thay đổi. Nếu phản xạ đủ lớn, dạng sóng tổng hợp có thể làm thay đổi trạng thái logic.
Tóm lại, để thiết kế một bảng mạch in (PCB) tốc độ cao chất lượng cao, bạn phải xem xét cả tính toàn vẹn tín hiệu lẫn tính toàn vẹn nguồn điện. Chúng ta cũng cần nắm rõ sự khác biệt giữa tín hiệu tốc độ cao và tín hiệu tần số cao. Các tác động trực tiếp thường biểu hiện dưới dạng các vấn đề về tính toàn vẹn tín hiệu, nhưng nguyên nhân gốc rễ thường liên quan đến tính toàn vẹn nguồn điện. Tính toàn vẹn nguồn điện ảnh hưởng trực tiếp đến tính toàn vẹn tín hiệu cuối cùng của bảng mạch.
Khi bạn bắt đầu thiết kế một bảng mạch và gặp phải các vấn đề như độ trễ, nhiễu chéo, phản xạ hoặc phát xạ không mong muốn, bạn đã bước vào lĩnh vực thiết kế PCB tốc độ cao.
Thiết kế PCB tốc độ cao là việc bố trí mạch in cho các mạch tốc độ cao. Đây là những mạch mà các yếu tố vật lý của bảng mạch ảnh hưởng đến tính toàn vẹn tín hiệu. Các yếu tố vật lý đó bao gồm bố trí, cấu trúc lớp và các kết nối.
Khi thiết kế PCB tốc độ cao, bạn phải dành nhiều thời gian hơn bình thường để xác định vị trí chính xác của các đường dẫn, chiều rộng của chúng, khoảng cách giữa chúng với các tín hiệu khác, cũng như loại linh kiện mà các đường dẫn này kết nối.
1. Tín hiệu và tính toàn vẹn tín hiệu
Dù bạn đang thiết kế PCB thông thường hay PCB tốc độ cao, bảng mạch vẫn truyền tín hiệu dọc theo các đường dẫn đến các điểm cuối. Vậy tín hiệu tốc độ cao là gì? Có hai loại chính: tín hiệu tương tự và tín hiệu số.
1.1 Tín hiệu số
Tín hiệu số đơn giản hơn tín hiệu tương tự. Chúng là một chuỗi các mức thấp và cao. Bạn có thể hình dung chúng như số 0 và 1, hoặc trạng thái tắt và bật.
1.2 Tín hiệu tương tự
Tín hiệu tương tự biến đổi nhiều hơn tín hiệu số. Chúng có thể dao động giữa cực dương và cực âm. Tín hiệu thay đổi về biên độ và tần số.
Khi thiết kế mạch, hãy lưu ý những vấn đề thường gặp và cách khắc phục sau đây để nâng cao hiệu suất của bảng mạch.
2. Các vấn đề thường gặp và giải pháp
2.1 Các vấn đề
Thiết kế PCB tốc độ cao là một công việc đòi hỏi sự chính xác cao. Bạn có thể gặp phải một số vấn đề trong quá trình thực hiện dự án. Dưới đây là ba vấn đề thường gặp mà bạn cần lưu ý.
- Thời điểm: Nếu thời gian truyền tín hiệu không chính xác, dữ liệu có thể bị lỗi. Do các vấn đề về thời gian, hãy đảm bảo rằng mọi tín hiệu được định tuyến và mọi tín hiệu đồng hồ đều đến đúng thời điểm so với tất cả các tín hiệu khác.
- Sự biến dạng: Tính toàn vẹn tín hiệu có nghĩa là tín hiệu đến đích với dạng đúng. Nếu tín hiệu không đúng dạng tại các điểm cuối, có khả năng chúng đã bị biến dạng trong quá trình truyền dẫn.
- Tiếng ồn: Mọi bảng mạch in (PCB) đều tạo ra một ít nhiễu. Tuy nhiên, nhiễu quá mức có thể làm hỏng dữ liệu. Nhiễu thường xuất hiện khi một tín hiệu dao động bất thường và ảnh hưởng đến các tín hiệu lân cận.
2.2 Các giải pháp
May mắn thay, những vấn đề này đã có giải pháp khắc phục. Chúng là những yếu tố quan trọng trong thiết kế tốc độ cao.
- Trở kháng: Kiểm soát trở kháng là giải pháp cơ bản cho nhiều vấn đề thường gặp trên bảng mạch in (PCB). Khi trở kháng giữa bộ phát và bộ thu được điều chỉnh chính xác, chất lượng tín hiệu, tính toàn vẹn và độ nhạy sẽ được cải thiện.
- Phù hợp: Việc điều chỉnh độ dài giúp đảm bảo độ chính xác về thời gian. Nếu bạn điều chỉnh độ dài của các đường tín hiệu được ghép nối sao cho khớp nhau, chúng sẽ đến cùng lúc và duy trì sự đồng bộ với đồng hồ.
- Khoảng cách: Giữ khoảng cách đủ rộng giữa các đường mạch sẽ giúp bảo vệ chúng khỏi nhiễu và các tác động can thiệp khác. Tránh đặt các đường mạch quá gần nhau để giảm thiểu nhiễu.
3. Thiết kế mạch in tốc độ cao
Khi nói về những yếu tố tạo nên một bảng mạch in (PCB) tốc độ cao, hãy nhớ rằng có rất nhiều quy tắc bố trí cần tuân thủ. Việc lên kế hoạch bố trí từ sớm sẽ giúp dự án tiến hành đúng tiến độ và giảm thiểu sai sót.
3.1 Sơ đồ
Bước đầu tiên là vẽ sơ đồ mạch. Trong khi vẽ, hãy suy nghĩ về hướng truyền tín hiệu. Hãy cố gắng thể hiện hướng truyền tự nhiên từ trái sang phải và đưa vào càng nhiều thông tin hữu ích càng tốt.
3.2 Yêu cầu
Viết hướng dẫn bố trí mạch in (PCB) rõ ràng. Bao gồm mục đích của bảng mạch, bản phác thảo mạch, cấu trúc lớp của bảng mạch, vị trí đặt linh kiện, và khoảng cách giữa các đường dẫn và mạch. Bạn cũng có thể cần ghi chú các loại tín hiệu được bố trí trên từng lớp. Ví dụ, nếu bạn sử dụng tín hiệu RF, hãy xem xét thiết kế PCB dành cho RF. Tín hiệu RF có những yêu cầu đặc biệt. Hãy liệt kê tất cả các yêu cầu cần thiết để bảng mạch hoạt động ổn định.
3.3 Việc sắp xếp
Việc bố trí linh kiện là một trong những phần quan trọng nhất của thiết kế mạch. Hãy cân nhắc vị trí của các mạch trên bảng mạch và những thành phần xung quanh chúng.
3.4 Mạch bỏ qua nguồn
Để giảm nhiễu trong các mạch tốc độ cao, hãy thực hiện kết nối bypass cho các chân cấp nguồn của bộ khuếch đại. Đối với các bộ khuếch đại hoạt động tốc độ cao, có hai kỹ thuật bypass phổ biến. Một là kỹ thuật bypass từ đường nguồn đến đất, thường hiệu quả trong hầu hết các trường hợp. Ngoài ra, một số kỹ thuật đặc biệt khác cũng hữu ích trong một số trường hợp cụ thể.
3.5 Điện dung ký sinh
Các thành phần ký sinh là những tụ điện và cuộn cảm không mong muốn len lỏi vào các mạch tốc độ cao và gây ra sự cố. Chúng dễ dàng hình thành và có thể làm hỏng thiết kế. Các mạch tốc độ cao rất dễ bị ảnh hưởng bởi các thành phần ký sinh.
3.6 Mặt phẳng đất
Mặt phẳng nối đất đóng vai trò là điện áp tham chiếu, cung cấp khả năng che chắn, hỗ trợ tản nhiệt và giảm độ tự cảm rò rỉ. Tuy nhiên, cần lưu ý: mặt phẳng nối đất cũng có thể gây ra điện dung ký sinh. Trong hầu hết các trường hợp, bạn nên sử dụng một mặt phẳng nối đất đầy đủ, không bị gián đoạn và đảm bảo tính liên tục của nó.
3.7 Đóng gói
Bộ khuếch đại hoạt động (op-amp) và các linh kiện khác có nhiều loại vỏ bọc khác nhau. Việc lựa chọn vỏ bọc ảnh hưởng đến hiệu suất ở tần số cao. Vỏ bọc cũng tác động đến các thành phần điện dung phụ và việc bố trí đường mạch.
3.8 Định tuyến và cách ly
Việc bố trí đường dẫn và che chắn giúp giảm nhiễu giữa các tín hiệu. Thiết kế PCB cung cấp nhiều phương pháp bố trí đường dẫn và che chắn. Mặt phẳng nối đất là một phương pháp che chắn hiệu quả. Bạn cũng có thể bố trí các đường dẫn vuông góc với nhau trên các lớp liền kề để giảm hiện tượng ghép điện dung và giữ khoảng cách giữa các đường dẫn xa hơn.
4. Làm thế nào để biết dự án của bạn có tốc độ cao hay không
Không có quy tắc duy nhất và tuyệt đối nào để xác định thế nào là thiết kế PCB tốc độ cao, nhưng có một số cách thực tiễn để xác định xem dự án của bạn có phải là thiết kế tốc độ cao hay không. Các vấn đề về tính toàn vẹn tín hiệu là một dấu hiệu rõ ràng. Nếu bạn đang làm việc trên một chiếc điện thoại hoặc bo mạch chủ, rất có thể đó là một thiết kế tốc độ cao. Việc sử dụng một số công nghệ nhất định cũng là một manh mối quan trọng.
- Bo mạch có các cổng giao tiếp tốc độ cao không?
Một cách nhanh chóng để xác định xem bạn có cần tuân thủ các quy tắc thiết kế tốc độ cao hay không là kiểm tra xem trên bo mạch có các giao diện tốc độ cao hay không. Ví dụ như DDR, PCIe và các giao diện video như DVI hoặc HDMI. Tất cả các giao diện này đều yêu cầu tuân thủ nghiêm ngặt các quy tắc thiết kế tốc độ cao. Ngoài ra, đối với mỗi giao diện, hãy ghi rõ các thông số kỹ thuật chính xác của kênh trong tài liệu của bạn. - Tỷ lệ giữa độ dài đường dẫn và bước sóng tín hiệu
Một kiểm tra thông thường là tỷ lệ giữa chiều dài đường dẫn và bước sóng của tín hiệu mà bạn truyền tải. Nếu chiều dài đường dẫn nằm trong cùng một cấp độ với bước sóng tín hiệu, bảng mạch có thể sẽ cần tuân thủ các quy tắc thiết kế tốc độ cao. Một số tiêu chuẩn, như DDR, yêu cầu chiều dài đường dẫn phải đáp ứng các dung sai chặt chẽ. Một nguyên tắc đơn giản là: nếu chiều dài đường dẫn và bước sóng nằm trong cùng một cấp độ, bạn nên xem xét áp dụng thiết kế tốc độ cao. - Bo mạch có giao diện không dây hoặc ăng-ten
Mọi bo mạch kết nối với ăng-ten, dù ăng-ten được tích hợp trực tiếp trên bo mạch hay được gắn qua đầu nối, đều cần được chú trọng đặc biệt trong thiết kế tốc độ cao và RF. Ăng-ten trên xe cũng đòi hỏi phải kiểm soát trở kháng chặt chẽ và điều chỉnh độ dài đường dẫn. Nếu sử dụng đầu nối SMA hoặc các loại đầu nối RF tương tự, hãy bố trí đường dẫn với trở kháng được kiểm soát để phù hợp với giá trị của đầu nối. - Hệ thống phân tán và nhiều mạch con
Nếu dự án của bạn là một hệ thống phân tán bao gồm nhiều mạch con có thể hoạt động độc lập trong một hệ thống lớn hơn, bạn cũng có thể sẽ phải đối mặt với những thách thức liên quan đến PCB tốc độ cao. Việc có nhiều mô-đun, nhiều liên kết tốc độ cao và các miền thời gian hỗn hợp làm tăng khả năng bạn cần phải chú trọng đến thiết kế tốc độ cao.
5. Vật liệu bảng mạch tốc độ cao
Thuật ngữ “vật liệu bảng mạch tốc độ cao” rất phổ biến trong ngành. Thuật ngữ này thường dùng để chỉ các vật liệu có tổn hao thấp được sử dụng cho các bảng mạch in (PCB) tốc độ cao. So với FR-4 thông thường, các vật liệu này có hệ số tổn hao (tangent of loss) thấp hơn, thường được gọi là Df. Df là gì và nó ảnh hưởng đến tín hiệu như thế nào?
Khi một môi trường cách điện như vải sợi thủy tinh và nhựa nằm trong một điện trường, các hạt mang điện trong môi trường này bị ràng buộc bên trong các phân tử. Điện trường bên ngoài gây ra những sự dịch chuyển nhỏ. Các lưỡng cực trong môi trường sau đó sẽ sắp xếp theo hướng của điện trường. Hiện tượng này được gọi là phân cực điện môi. Năng lượng bị mất trong quá trình phân cực được gọi là tổn thất điện môi. Giá trị Df của vật liệu đo lường mức độ tổn thất điện môi của vật liệu đó.
Các vật liệu bảng mạch tiêu chuẩn làm suy giảm sóng sin nhiều hơn so với các vật liệu tốc độ cao. Hiệu ứng này càng rõ rệt hơn ở các tần số hài cao. Tín hiệu số được tạo thành từ nhiều sóng sin ở các tần số khác nhau. Nếu các sóng sin này bị suy giảm, các cạnh của tín hiệu số sẽ bị suy giảm và biên độ giảm xuống. Sự suy giảm cạnh làm giảm băng thông đường truyền và làm giảm biên độ tín hiệu. Sử dụng vật liệu tốc độ cao giúp giảm tổn thất trên mỗi đơn vị chiều dài. Đối với cùng một chiều dài đường dẫn, vật liệu tốc độ cao mang lại băng thông cao hơn và biên độ lớn hơn. Hoặc, với cùng một ngân sách tổn thất, việc sử dụng vật liệu tốc độ cao cho phép bạn định tuyến các đường dẫn dài hơn mà vẫn đáp ứng được yêu cầu hiệu suất.
Một ví dụ đơn giản có thể giúp bạn hiểu rõ hơn. Hãy tưởng tượng hai chiếc xe có mức tiêu thụ nhiên liệu khác nhau. Chiếc xe A tiêu thụ 22 lít trên 100 km (Df: 0,022). Người ta gọi nó là “chiếc xe ngốn xăng”. Chiếc xe B tiêu thụ 4,5 lít trên 100 km (Df: 0,0045). Người ta gọi nó là "chiếc xe tiết kiệm nhiên liệu". Nếu bạn chỉ có 50 lít nhiên liệu và điểm đến cách 800 km, chiếc xe "ngốn xăng" sẽ không thể đến được. Chiếc xe tiết kiệm nhiên liệu sẽ đến được và vẫn còn nhiên liệu dư. Nếu điểm đến chỉ cách 200 km, chiếc xe "ngốn xăng" có thể đến được nhưng còn rất ít nhiên liệu, do đó biên độ an toàn nhỏ và chuyến đi sẽ rủi ro nếu có sự cố xảy ra. Chiếc xe tiết kiệm nhiên liệu xử lý chuyến đi với biên độ an toàn tốt hơn. Ví dụ này cho thấy tại sao đôi khi bạn cần vật liệu tốc độ cao. Khi tốc độ tín hiệu cao, chiều dài đường dẫn dài hoặc ngân sách tổn hao chặt chẽ, vật liệu thông thường có thể không cung cấp đủ biên độ an toàn. Trong những trường hợp như vậy, chúng tôi khuyến nghị sử dụng vật liệu tốc độ cao.
Các loại vật liệu tốc độ cao được phân loại theo các cấp độ dựa trên chỉ số Df. Chỉ số Df chỉ mang tính chất tham khảo. Luôn sử dụng các số liệu chính xác trong bảng thông số kỹ thuật vật liệu khi thiết kế.
Khi một môi trường cách điện như vải sợi thủy tinh và nhựa nằm trong một điện trường, các hạt mang điện trong môi trường này bị ràng buộc bên trong các phân tử. Điện trường bên ngoài gây ra những sự dịch chuyển nhỏ. Các lưỡng cực trong môi trường sau đó sẽ sắp xếp theo hướng của điện trường. Hiện tượng này được gọi là phân cực điện môi. Năng lượng bị mất trong quá trình phân cực được gọi là tổn thất điện môi. Giá trị Df của vật liệu đo lường mức độ tổn thất điện môi của vật liệu đó.
Các vật liệu bảng mạch tiêu chuẩn làm suy giảm sóng sin nhiều hơn so với các vật liệu tốc độ cao. Hiệu ứng này càng rõ rệt hơn ở các tần số hài cao. Tín hiệu số được tạo thành từ nhiều sóng sin ở các tần số khác nhau. Nếu các sóng sin này bị suy giảm, các cạnh của tín hiệu số sẽ bị suy giảm và biên độ giảm xuống. Sự suy giảm cạnh làm giảm băng thông đường truyền và làm giảm biên độ tín hiệu. Sử dụng vật liệu tốc độ cao giúp giảm tổn thất trên mỗi đơn vị chiều dài. Đối với cùng một chiều dài đường dẫn, vật liệu tốc độ cao mang lại băng thông cao hơn và biên độ lớn hơn. Hoặc, với cùng một ngân sách tổn thất, việc sử dụng vật liệu tốc độ cao cho phép bạn định tuyến các đường dẫn dài hơn mà vẫn đáp ứng được yêu cầu hiệu suất.
Một ví dụ đơn giản có thể giúp bạn hiểu rõ hơn. Hãy tưởng tượng hai chiếc xe có mức tiêu thụ nhiên liệu khác nhau. Chiếc xe A tiêu thụ 22 lít trên 100 km (Df: 0,022). Người ta gọi nó là “chiếc xe ngốn xăng”. Chiếc xe B tiêu thụ 4,5 lít trên 100 km (Df: 0,0045). Người ta gọi nó là "chiếc xe tiết kiệm nhiên liệu". Nếu bạn chỉ có 50 lít nhiên liệu và điểm đến cách 800 km, chiếc xe "ngốn xăng" sẽ không thể đến được. Chiếc xe tiết kiệm nhiên liệu sẽ đến được và vẫn còn nhiên liệu dư. Nếu điểm đến chỉ cách 200 km, chiếc xe "ngốn xăng" có thể đến được nhưng còn rất ít nhiên liệu, do đó biên độ an toàn nhỏ và chuyến đi sẽ rủi ro nếu có sự cố xảy ra. Chiếc xe tiết kiệm nhiên liệu xử lý chuyến đi với biên độ an toàn tốt hơn. Ví dụ này cho thấy tại sao đôi khi bạn cần vật liệu tốc độ cao. Khi tốc độ tín hiệu cao, chiều dài đường dẫn dài hoặc ngân sách tổn hao chặt chẽ, vật liệu thông thường có thể không cung cấp đủ biên độ an toàn. Trong những trường hợp như vậy, chúng tôi khuyến nghị sử dụng vật liệu tốc độ cao.
Các loại vật liệu tốc độ cao được phân loại theo các cấp độ dựa trên chỉ số Df. Chỉ số Df chỉ mang tính chất tham khảo. Luôn sử dụng các số liệu chính xác trong bảng thông số kỹ thuật vật liệu khi thiết kế.
5.1 Các loại Df thông dụng (các giá trị là tham chiếu điển hình ở tần số 10 GHz)
- Hệ số tổn hao tiêu chuẩn: Df < 0,022 @ 10 GHz
- Vật liệu có hệ số suy hao trung bình: Df < 0,012 @ 10 GHz
- Vật liệu có tổn hao thấp: Df < 0,008 @ 10 GHz
- Vật liệu có tổn hao rất thấp: Df < 0,005 @ 10 GHz
- Vật liệu có tổn hao cực thấp: Df < 0,003 @ 10 GHz