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Muchas personas que acaban de entrar en contacto con la resistencia tendrán este problema. ¿¿ por qué los rastros de un solo extremo comunes en las placas de PCB se controlan por defecto en 50 Ohm en lugar de 40 Ohm o 60 ohm? Esta es una pregunta aparentemente simple que no es fácil de responder. Antes de escribir este artículo, también consultamos mucha información, la más famosa de las cuales fue la respuesta del Dr. Howard Johnson a esta pregunta.
¿¿ 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, el Sr. autopista resumirá brevemente esta pregunta en combinación con varias respuestas, y aquí hay otra introducción. Espero que más personas puedan resumir más factores relevantes desde su propia perspectiva.
En primer lugar, 50 Ohm tiene un cierto origen histórico, que debe comenzar con el cable estándar. Todos sabemos que una gran parte de la tecnología electrónica moderna proviene de los militares y poco a poco ha cambiado de uso militar a uso civil. En los primeros días de la aplicación de microondas, durante la segunda guerra mundial, la elección de la resistencia dependía exclusivamente de la demanda de uso. A medida que avanza la tecnología, es necesario dar criterios de resistencia para lograr un equilibrio entre la economía y la conveniencia. En los Estados unidos, las tuberías más utilizadas están conectadas a través de barras y tuberías de agua existentes. 51,5 ohms son comunes, pero los adaptadores / convertidores que se ven y usan son de 50 a 51,5 ohms; Esta es la solución para las operaciones conjuntas del ejército y la armada. En respuesta a estos problemas, se creó una organización llamada jan, el desc, que más tarde fue desarrollado específicamente por el mil. Después de una consideración integral, finalmente se seleccionaron 50 ohms y se fabricaron catéteres especiales para convertirlos en varios cables. Estándar. En ese momento, el estándar europeo era de 60 ohms. Poco después, bajo la influencia de empresas como hp, que dominan el sector, los europeos también se vieron obligados a cambiar, por lo que 50 Ohm finalmente se convirtieron en el estándar del Sector.
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 para la coincidencia de resistencia.
En segundo lugar, desde el punto de vista de la producción de placas de circuito impreso realizables, 50 ohms son más convenientes de lograr. A partir de la fórmula de cálculo de Resistencia anterior, se puede ver que una resistencia demasiado baja requiere un ancho de línea más amplio y un medio delgado (o una constante dieléctrica más grande), lo que es más difícil de satisfacer espacialmente para la placa de alta densidad actual; La resistencia excesiva requiere un mayor ancho de línea fina y un dieléctrico más grueso (o una constante dieléctrica más pequeña) que no favorezca 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 es relativamente pobre; Por su parte, el ancho de línea ordinario de 50 Ohm y el espesor del medio (4 a 6 mils) cumplen con los requisitos de diseño en un entorno de materiales comunes (el cálculo de la resistencia se muestra en la siguiente imagen) y son fáciles de procesar, por lo que no es sorprendente que poco a poco se convierta en la opción predeterminada.
En tercer lugar, desde el punto de vista de la pérdida, basada en la física básica, se puede demostrar que la pérdida de efecto cutáneo de la resistencia de 50 Ohm es mínima (extraída de la respuesta del Dr. Howard johnson). Por lo general, la pérdida de efecto de piel L (en decibelios) del cable es directamente proporcional a la resistencia total de efecto de piel R (por unidad de longitud) dividida por la resistencia característica z0. La resistencia total del 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 interior 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 constante dieléctrica correspondiente Er de D2 y el material de aislamiento, se puede utilizar la siguiente fórmula para minimizar la pérdida del efecto cutáneo.
En cualquier libro básico sobre campos magnéticos y microondas, puedes encontrar que Z0 es una función de d2, D1 y er.
Sustituir la fórmula 2 por la Fórmula 1 y multiplicar la molécula y el denominador por D2 al mismo tiempo obtiene
Coloque el término constante (/ 60) * (1 / d2) y el término válido ((1 + d2 / d1) / LN (d2 / d1) en la fórmula 3. Echando un vistazo más de cerca al punto mínimo de la fórmula 3 controlado solo por D2 / d1, no tiene nada que ver con Er y el valor fijo d2. Dibuja el gráfico 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, por conveniencia, los ingenieros de radio aproximaron el valor a 50 ohms como el mejor valor para los cables concéntricos. Esto demuestra que en unos 50 ohm, l es el más pequeño.
Por último, desde el punto de vista del rendimiento eléctrico, la ventaja de 50 Ohm también es un compromiso después de una consideración integral. Puramente desde el punto de vista del rendimiento del cableado de pcb, la baja resistencia es mejor. Para una línea de transmisión de un ancho de línea dado, cuanto más cerca del plano, menor será el EMI correspondiente y menor será la conversación cruzada, lo que no se verá afectado fácilmente por la carga capacitiva. Influencia. Pero desde el punto de vista del camino completo, el factor más crítico a considerar es la capacidad de conducción del chip. En los primeros días, la mayoría de los chips no podían conducir líneas de transmisión con una resistencia inferior a 50 ohm, mientras que las líneas de transmisión con mayor resistencia no eran fáciles de lograr. En él se utiliza una resistencia de 50 ohms.
En resumen: 50 Ohm como valor predeterminado de la industria de PCB tiene sus ventajas inherentes y es una solución de compromiso después de una consideración integral, pero esto no significa que 50 Ohm tenga que usarse. En muchos casos, depende de la coincidencia con ella. por ejemplo, 75 ohms siguen siendo el estándar para 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 que la resistencia se controle en 37 ohms, 42 ohms o incluso menos. No repetiré aquí.
