PCB-Neuigkeiten - Warum wählen Sie 50-Ohm-Impedanz für PCB-Verdrahtung

Warum verwenden viele Ingenieure 50Ohm Leiterplatte Übertragungsleitungen? Manchmal wird dies die Stundardeinstellung für Leiterplattenverkabelung. Warum nicht 60 Ohm oder 70 Ohm? Wenn die Linienbreite fest ist, Es gibt drei Hauptfaktoren, die die Impedanz der Leiterplatte beeinflussen.

1, der Einfluss der elektromagnetischen Störschicht am nächsten Leiterplattenübertragungsleitung ist proportional zum Abstand von der Leiterplattenübertragungsleitung zur nächsten Referenzebene. Je kleiner die Entfernung, je kleiner die Strahlung.

2, Das Übersprechen ändert sich auch signifikant mit der Dicke der Übertragungsleitung, und die Verringerung der Dicke der Übertragungsleitung um die Hälfte verringert das Übersprechen der Übertragungsleitung.
Drittens, je kleiner die Entfernung, je kleiner die Impedanz, das hilft, den Einfluss der kapazitiven Last zu reduzieren. Alle drei Faktoren ermutigen Konstrukteure, Übertragungsleitungen näher an der Bezugsebene zu entwerfen. Der Hauptgrund, um zu verhindern, dass die Dicke der Übertragungsleitung auf Null fällt, ist, dass die meisten Chips Übertragungsleitungen weniger als 50 Ohm gut antreiben können, außer Rambus 27Ω und der alten National BTL Alliance 17Ω.

Nicht alle Impedanzsteuerung mit 50Ω PCB ist der beste. Zum Beispiel, wenn der alte NMOS8080 Prozessor mit 100Khz arbeitet, keine elektromagnetischen Störungen, Übersprechen, und kapazitive Last. Zur gleichen Zeit, Es ist unmöglich, eine 50Ω Übertragungsleitung zu fahren. Was diesen Verarbeiter betrifft, da hohe Impedanz die Antriebsleistung reduziert, Wir müssen die dünnste und höchste Impedanz Übertragungsleitung verwenden, die wir herstellen können.

Zur gleichen Zeit, we must also consider mechanical issues (process issues). Zum Beispiel, im Hochspannungs-Zwischenlagenraum der Leiterplatte mit hoher Dichte, 70Ω Übertragungsleitungen sind unter der aktuellen Mikrodrucktechnologie schwer herzustellen. In diesem Fall, Sie können wechseln zu 50Ω PCB Übertragungsleitungen. 50Ω Übertragungsleitungen erlauben Verwendung einer Leitungsbreite breiter als 70Ω um die Leiterplatte herstellbar zu machen.

Was ist mit der Impedanz des Koaxialkabels? In der Welt der Hochfrequenz, Das zu berücksichtigende Problem unterscheidet sich von dem der Leiterplatte. Bisher, Die Hochfrequenzbranche achtet weiterhin auf Koaxialkabel mit ähnlichen Impedanzen, according to the International Electrotechnical Association Publication 78 (1967), 75Ω ist ein sehr einfach zu akzeptierender koaxialer Impedanzstandard, weil Sie mehrere beliebte Antennenstrukturen leichter zusammenpassen können. Es definiert auch die Struktur eines 50Ω festen Polyethylendrahts, die einen festen äußeren Abschirmschichtdurchmesser und eine feste Dielektrizitätskonstante von 2 ergibt.2. Weil 50Ω den Hauteffekt während der Übertragung reduzieren kann.

Zur gleichen Zeit, Sie können die Überlegenheit der 50Ω koaxialen Kabelleitungsimpedanz aus dem Theorem der Physik beweisen. The cable skin effect loss is L (per unit length) proportional to the skin effect resistance R (per unit length) divided by the characteristic impedance Z of the cable. Der gesamte Hautwiderstand des Kabels ist die Summe des Widerstands der äußeren Abschirmschicht plus des Widerstands der inneren Übertragungsleitung. Bei hohen Frequenzen, Der Reihenhautwiderstand der Abschirmschicht ist umgekehrt proportional zu ihrem Durchmesser d2. Der Reihenhautwiderstand der inneren Übertragungsleitung ist umgekehrt proportional zu ihrem Durchmesser d1. The total series resistance is proportional to (1/d2+1/d1). Kombination der oben genannten Faktoren, die gegenseitige Permittivität ER, Der Abschirmschichtdurchmesser d2 wird angegeben Der feste Wert von, Sie können den Verlust der Hautwirkung mit der folgenden Formel minimieren,

In jedem elektromagnetischen Feld-Lehrbuch finden Sie die folgende Formel: Z0 wird als Formel von d2, d1 und ER ausgedrückt:

Ersetzt man Formel 2 in Formel 1, kann Formel 3 wie folgt erhalten werden

Trennen Sie den konstanten Term ((âšER/60)(1/d2)) von der Formel drei, und die Variable ((1+d2/d1)/ln(d2/d1)) bestimmt den Punkt, an dem der Hautverlust minimiert wird. Überprüfen Sie Formel drei sorgfältig, Es wird festgestellt, dass der Punkt des minimalen Verlustes nur mit dem Verhältnis von d2/d1 zusammenhängt und nichts mit ER und fixem d2 zu tun hat.

Wenn man L als Funktion der unabhängigen Variablen d2/d1 nimmt, zeigt eine funktionsfähige Struktur, dass der minimale Verlustpunkt d2/d1=53.5911 ist. Angenommen, die Dielektrizitätskonstante eines festen Polyethylenisolators beträgt 2,25, was der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht 66% entspricht. d2/d1=53.5911. Die charakteristische Impedanz der Übertragungsleitung beträgt 51.1Ω wenn sie in Formel 2 verwendet wird. Vor langer Zeit haben Funkingenieure entschlossen nur die Impedanz der Koaxialleitung bequemer 50Ω erreicht. Das bedeutet nicht, dass Sie 50Ω verwenden müssen. Wenn Sie zum Beispiel eine 75Ω Übertragungsleitung entwerfen, hat diese Leitung den gleichen Durchmesser der äußeren Abschirmschicht und dielektrische Konstante, und ihr Hautverlust wird nur um 12%. Verschiedene dielektrische Konstantmaterialien können den Wert von d2/d1 optimieren, was zu einer optimierten Impedanz führt.

Dies ist die Einführung von 50-Ohm-Impedanz für Routing. IPCB wird auch für Leiterplattenhersteller and Leiterplattenherstellung Technologie.