Tecnología de PCB - Placa de circuito pcb, 50 Ohm

Placa de circuito pcb, 50 Ohm

Al diseñar los dibujos de la placa de circuito impreso, muchos ingenieros tendrán este problema para las personas que acaban de entrar en contacto con la resistencia del pcb. ¿¿ por qué el cableado ordinario de un solo extremo en la placa de Circuito está controlado por defecto por 50 ohms en lugar de 40 o 60 ohms? Esta es una pregunta aparentemente simple pero no fácil de responder. Antes de escribir este artículo, también consultamos mucha información sobre la resistencia de la placa de circuito.

¿¿ por qué es difícil responder? La cuestión de la integridad de la señal es en sí misma una cuestión de compensación, por lo que la frase más famosa de la industria es: "depende......" esta es una pregunta sin respuesta estándar. Hoy resumiré todas las respuestas a esta pregunta de una manera sencilla. Esta es también una introducción. Espero que más personas puedan resumir más factores relevantes desde su propia perspectiva.

1,50 Ohm tiene un cierto origen histórico. Esto debe comenzar con el cable estándar. Todos sabemos que una gran parte de la tecnología electrónica moderna proviene del ejército, y poco a poco el ejército se convierte en civil. En las primeras etapas de la aplicación de microondas, durante la segunda guerra mundial, la elección de la resistencia dependía exclusivamente de las necesidades de uso. Con los avances tecnológicos, para lograr un equilibrio entre la economía y la conveniencia, es necesario establecer estándares de resistencia. En los Estados unidos, los catéteres más utilizados se conectan a través de barras y tuberías de agua existentes. 51,5 ohms son muy comunes, pero los adaptadores / convertidores utilizados son de 50 a 51,5 ohms; Esto se resuelve conjuntamente para el ejército y la armada. En respuesta a estos problemas, se creó una organización llamada jan, más tarde desc, desarrollada específicamente por el mil. Después de una consideración integral, finalmente se seleccionaron 50 ohms y se fabricaron catéteres especiales, que se convirtieron en varios cables. Criterios En ese momento, el estándar europeo era de 60 ohms. Poco después, bajo la influencia de empresas que dominan industrias como hp, los europeos también se vieron obligados a cambiar, por lo que 50 Ohm finalmente se convirtieron en el estándar de la industria. Esto se ha convertido en una práctica habitual, los PCB conectados a varios cables finalmente deben cumplir con el estándar de resistencia de 50 ohms que coincide con la resistencia.

En segundo lugar, desde el punto de vista de la realización de la producción de placas de circuito, 50 ohms son más fáciles de lograr. A partir de la fórmula de cálculo de Resistencia anterior, se puede ver que la resistencia de la placa de circuito PCB demasiado baja requiere un ancho de línea más ancho y un dieléctrico más delgado (o una constante dieléctrica más grande), lo que es más difícil de satisfacer en el espacio actual de la placa de alta densidad; Una resistencia demasiado alta también requiere un ancho de línea más delgado y un dieléctrico más grueso (o una constante dieléctrica más pequeña), lo que no favorece la inhibición del EMI y la conversación cruzada. Al mismo tiempo, desde el punto de vista de la producción en masa, la fiabilidad del procesamiento de las placas multicapa será relativamente pobre; Y en un entorno de materiales comunes, el ancho de línea ordinario y el espesor dieléctrico de 50 Ohm (4mil - 6mil) cumplen con los requisitos de diseño (el cálculo de resistencia se muestra en la siguiente imagen) y son fáciles de manejar, por lo que no es sorprendente que poco a poco se convierta en la opción predeterminada.

Cálculo de la resistencia de la placa de circuito impreso

En tercer lugar, desde el punto de vista de la pérdida, según la física básica, se puede demostrar que la pérdida del efecto cutáneo de la resistencia de 50 Ohm es la más pequeña (tomada de la respuesta del Dr. Howard johnson). Por lo general, la pérdida de efecto de piel L (en decibelios) del cable es proporcional a la resistencia total de efecto de piel R (por unidad de longitud) dividida por la resistencia característica z0. La resistencia total al efecto cutáneo R es la suma de la resistencia de la capa de blindaje y el conductor intermedio. La resistencia del efecto cutáneo de la capa de blindaje es inversamente proporcional a su diámetro D2 a alta frecuencia. La resistencia del efecto cutáneo del conductor interno del cable concéntrico es inversamente proporcional a su diámetro D1 a alta frecuencia. Por lo tanto, la resistencia total de la serie R es proporcional a (1 / D2 + 1 / d1). Combinando estos factores, dada la D2 del material de aislamiento y la constante dieléctrica Er correspondiente, se puede utilizar la siguiente fórmula para minimizar la pérdida del efecto cutáneo.

Fórmula de cálculo de la placa de circuito

Separando el término constante (/ 60) * (1 / d2) de la fórmula 3, se utiliza el término válido (1 + d2 / d1) / LN (d2d1) para determinar el punto mínimo. Mirando de cerca el punto mínimo de la fórmula 3 solo está controlado por D2 / D1 y no tiene nada que ver con Er y el valor fijo d2. Dibuja la curva de l con D2 / D1 como parámetro. cuando D2 / D1 = 35911, se obtiene el valor mínimo. Suponiendo que la constante dieléctrica del polietileno sólido sea de 2,25 y D2 / D1 = 35911, la resistencia característica será de 51,1 ohms. Hace mucho tiempo, los ingenieros de radio, por conveniencia, aproximaron este valor a 50 ohms como el mejor valor para cables concéntricos. Esto demuestra que en unos 50 ohm, l es el más pequeño.

Por último, desde el punto de vista del rendimiento eléctrico, después de una consideración integral, la ventaja de 50 ohms también es un compromiso. Puramente desde el punto de vista del rendimiento de los rastros de pcb, la baja resistencia es mejor. Para las líneas de transmisión con un ancho de línea dado, cuanto más cerca del plano, menor será el EMI correspondiente, menor será la conversación cruzada y no será vulnerable a la carga capacitiva. Impacto Sin embargo, desde el punto de vista del camino completo, hay que tener en cuenta uno de los factores más críticos, la capacidad de conducción del chip. En los primeros días, la mayoría de los chips no pudieron conducir líneas de transmisión con una resistencia de la placa de circuito PCB inferior a 50 ohm, logrando líneas de transmisión con una resistencia más alta. Esto no es conveniente, por lo que la resistencia de 50 ohms se utiliza como un compromiso.

En resumen: 50 Ohm como valor predeterminado de la industria tiene sus ventajas inherentes y también es una solución de compromiso después de una consideración integral, pero no significa que 50 Ohm tenga que usarse. En muchos casos, esto depende de la coincidencia. Las interfaces, como los 75 ohm, siguen siendo el estándar de la comunicación remota. Algunos cables y antenas usan 75 ohms. En este momento, es necesario coincidir con la resistencia de la línea de pcb. Además, hay algunos chips especiales que reducen la resistencia de la línea de transmisión mejorando la capacidad de conducción del chip, lo que inhibe mejor el EMI y la conversación cruzada. Por ejemplo, la mayoría de los chips Intel requieren un control de resistencia de 37 ohms, 42 ohms o incluso menos. No voy a repetir aquí.