PCB-Neuigkeiten - Einzelende Impedanzsteuerung auf Leiterplatte 50 ohm

Einzelende Impedanzsteuerung auf Leiterplatte 50 ohm

Bei der Gestaltung Leiterplatte Zeichnungen, Viele Ingenieure werden diese Frage für Leute haben, die neu sind zu Leiterplattenimpedanz. Warum verwenden Sie übliche einseitige Verkabelung in der Leiterplatte Board wird Standardmäßig durch 50 Ohms anstelle von 40 Ohms oder 60 Ohms gesteuert ? Dies ist eine scheinbar einfache Frage, die nicht leicht zu beantworten ist. Bevor Sie diesen Artikel schreiben, Wir haben auch viele Informationen über die Impedanz der Leiterplatte. Der bekannteste ist Howard Johnson., Antwort der Doktorarbeit auf diese Frage. Ich glaube, viele Leute haben es gelesen..

Warum ist es schwierig zu antworten? Das Problem der Signalintegrität selbst ist eine Frage von Kompromissen, daher ist der berühmteste Satz in der Branche: "Es hängt ab..." Dies ist ein Problem, bei dem es keine Standardantwort gibt.

1. 50-Ohm-Leiterplatte hat einen bestimmten historischen Ursprung. Das muss mit Standardkabeln beginnen.. Wir alle wissen, dass ein großer Teil der modernen elektronischen Technologie vom Militär stammt, und langsam wird das Militär auf zivilen Gebrauch umgestellt. In der Anfangsphase der Mikrowellenanwendung, Die zweite Während des Weltkriegs, die Wahl der Impedanz war vollständig abhängig von den Bedürfnissen der Verwendung. Mit dem Fortschritt der Technologie, Impedanzstandards müssen festgelegt werden, um ein Gleichgewicht zwischen Wirtschaftlichkeit und Bequemlichkeit herzustellen. In the United States, Das am häufigsten verwendete Rohr wird durch die vorhandene Stange und Wasserleitung verbunden. 51.5 ohm ist sehr häufig, aber der Adapter/Der verwendete Konverter ist 50 ohmbis 51.5-Ohm; wird es für die gemeinsame Armee und Marine gelöst. Für diese Probleme, eine Organisation namens JAN wurde gegründet, das später DESC war, das speziell von MIL entwickelt wurde. Nach umfassender Betrachtung, 50 Ohms wurde schließlich ausgewählt, Es wurden spezielle Rohre hergestellt und in verschiedene Kabel umgewandelt. standard. Zur Zeit, die europäische Norm war 60 ohms. Bald danach, unter dem Einfluss von Unternehmen, die die Branche dominieren wie Hewlett-Packard, Auch die Europäer waren gezwungen, sich zu verändern, So wurden 50-Ohms schließlich zum Standard in der Industrie. Es ist eine Konvention geworden, und die Leiterplatte, die mit verschiedenen Kabeln verbunden ist, ist letztlich erforderlich, um die 50 ohmImpedanzstandard für Impedanzstimmung.

2. Aus der Sicht, dass Leiterplatte Produktion kann realisiert werden, 50 Ohms ist bequemer zu realisieren. Aus der vorherigen Impedanzberechnungsformel, Es kann gesehen werden, dass ein PCB Leiterplatte impedance das ist too low requires a wider line width and a thin dielectric (or a larger dielectric constant), which is more difficult to satisfy in terms of space for the current high-density board; too high impedance It also requires a thinner line width and a thicker dielectric (or a smaller dielectric constant), was der Unterdrückung von EMI und Übersprechen nicht förderlich ist. Zur gleichen Zeit, the reliability of processing for multi-layer boards and from the perspective of mass production will be relatively poor ; And the ordinary line width and dielectric thickness (4mil-6mil) of 50 ohmin der Umgebung von häufig verwendeten Materialien erfüllen die Konstruktionsanforderungen. Es ist auch bequem für die Verarbeitung, und es ist nicht verwunderlich, dass es allmählich zur Standardwahl geworden ist.

3. Aus der Perspektive des Verlustes kann gemäß der Grundphysik bewiesen werden, dass der Hauteffektverlust von 50-Ohm-Impedanz der kleinste ist. Im Allgemeinen ist der Hauteffektverlust L (in Dezibel) des Kabels proportional zum gesamten Hauteffektwiderstand R (Einheitslänge) geteilt durch die charakteristische Impedanz Z0. Der gesamte Hautwirkungswiderstand R ist die Summe des Widerstands der Abschirmschicht und des Zwischenleiters. Der Hauteffektwiderstand der Abschirmschicht ist umgekehrt proportional zu ihrem Durchmesser d2 bei hohen Frequenzen. Der Skin-Effekt-Widerstand des Innenleiters eines Koaxialkabels ist umgekehrt proportional zu seinem Durchmesser d1 bei hohen Frequenzen. Der Gesamtreihenwiderstand R ist daher proportional zu (1/d2+1/d1). Durch Kombination dieser Faktoren, gegeben d2 und der entsprechenden dielektrischen Konstante Er des Isolationsmaterials, kann die folgende Formel verwendet werden, um den Verlust der Hautwirkung zu minimieren.

Trennen Sie den konstanten Term (/60)*(1/d2) von Formel 3 und den effektiven Term ((1+d2/d1)/ln(d2/d1)), um den Minimalpunkt zu bestimmen. Sieh dir genau den Minimalpunkt der Formel 3 an, der nur durch d2/d1 gesteuert wird und nichts mit Er und dem festen Wert d2 zu tun hat. Nehmen Sie d2/d1 als Parameter und zeichnen Sie ein Diagramm für L. Wenn d2/d1=3.5911, wird der Mindestwert erhalten. Unter der Annahme, dass die dielektrische Konstante von festem Polyethylen 2.25 und d2/d1=3.5911 beträgt, beträgt die charakteristische Impedanz 51.1 ohms. Vor langer Zeit haben Funkingenieure diesen Wert aus Bequemlichkeit auf 50-Ohm als optimalen Wert für Koaxialkabel angenähert. Das beweist, dass rund 50 Ohms L das kleinste ist.

Schließlich ist aus Sicht der elektrischen Leistung der Vorteil von 50-Ohm auch ein Kompromiss nach umfassender Betrachtung. Rein von der Leistung von Leiterplattenspuren ist niedrige Impedanz besser. Für eine Übertragungsleitung mit einer gegebenen Leitungsbreite wird, je näher der Abstand von der Ebene ist, die entsprechende EMI reduziert, Übersprechen wird auch reduziert, und es ist nicht einfach, kapazitiven Belastungen ausgesetzt zu werden. Einfluss. Aus der Perspektive des vollen Weges ist jedoch einer der kritischsten Faktoren zu berücksichtigen, nämlich die Antriebsfähigkeit des Chips. In den frühen Tagen konnten die meisten Chips die Übertragungsleitung mit der Impedanz der Leiterplatte weniger als 50 Ohms nicht antreiben, und die Übertragungsleitung mit höherer Impedanz wurde realisiert. Es ist unbequem, so dass 50-Ohm-Impedanz als Kompromiss verwendet wird.

Zusammenfassend: 50 Ohms als Standardwert der Branche hat seine inhärenten Vorteile, und es ist auch eine Kompromisslösung nach umfassender Betrachtung, aber es bedeutet nicht, dass 50 ohmLeiterplattemuss verwendet werden. In vielen Fällen, es hängt von der Übereinstimmung ab. Schnittstellen, wie 75 Ohms, sind nach wie vor der Standard für Fernkommunikation. Einige Kabel und Antennen verwenden 75 Ohms. Zur Zeit, eine passende Leiterplattenimpedanz ist erforderlich. Darüber hinaus, Es gibt einige spezielle Chips, die die Impedanz der Übertragungsleitung verringern, indem sie die Fahrfähigkeit des Chips verbessern, um EMI und Übersprechen besser zu unterdrücken. Zum Beispiel, Die meisten Intel Chips benötigen Impedanzsteuerung bei 37 Ohms, 42 Ohms oder sogar niedriger. Ich werde sie hier nicht wiederholen..