Notizie PCB - Perché scegliere l'impedenza di 50 ohm per il cablaggio PCB

Perché molti ingegneri utilizzano linee di trasmissione PCB 50Ohm? A volte questa diventa l'impostazione predefinita per il cablaggio PCB. Perché non 60 Ohm o 70 Ohm? Quando la larghezza della linea è fissa, ci sono tre fattori principali che influenzano l'impedenza della scheda PCB.

1, l'influenza dello strato di interferenza elettromagnetica più vicino alla linea di trasmissione della scheda PCB è proporzionale alla distanza dalla linea di trasmissione PCB al piano di riferimento più vicino. Più piccola è la distanza, minore è la radiazione.

2, il crosstalk cambia anche significativamente con lo spessore della linea di trasmissione e riducendo lo spessore della linea di trasmissione della metà ridurrà il crosstalk della linea di trasmissione. In terzo luogo, minore è la distanza, minore è l'impedenza, che aiuta a ridurre l'influenza del carico capacitivo. Tutti e tre i fattori incoraggiano i progettisti a progettare linee di trasmissione più vicine al piano di riferimento. Il motivo principale per evitare che lo spessore della linea di trasmissione scenda a zero è che la maggior parte dei chip non può guidare bene linee di trasmissione inferiori a 50 Ohm, tranne Rambus 27Ω e la vecchia National BTL Alliance 17Ω.

Non tutti i controlli di impedenza con PCB 50Ω sono i migliori. Ad esempio, quando il vecchio processore NMOS8080 funziona a 100Khz, non ci sono interferenze elettromagnetiche, crosstalk e carico capacitivo. Allo stesso tempo, è impossibile guidare una linea di trasmissione 50Ω in qualsiasi momento. Per quanto riguarda questo processore, poiché l'alta impedenza ridurrà la potenza di azionamento, dobbiamo utilizzare la linea di trasmissione più sottile e più alta che possiamo fare.

Allo stesso tempo, dobbiamo considerare anche le questioni meccaniche (questioni di processo). Ad esempio, nello spazio interlayer ad alta tensione per schede multistrato ad alta densità, le linee di trasmissione 70Ω sono difficili da produrre con l'attuale tecnologia di microstampa. In questo caso, è possibile passare alle linee di trasmissione PCB 50Ω . Le linee di trasmissione 50Ω consentono di utilizzare una larghezza di linea più ampia di 70Ω per rendere il circuito stampato fabbricabile.

E l'impedenza del cavo coassiale? Nel mondo della radiofrequenza, il problema da considerare è diverso da quello del circuito stampato. Finora, l'industria delle radiofrequenze presta ancora attenzione ai cavi coassiali con impedenze simili, secondo l'International Electrotechnical Association Publication 78 (1967), 75Ω è uno standard di impedenza coassiale molto facile da accettare, perché è più facile abbinare diverse strutture di antenna popolari. Definisce inoltre la struttura di un filo di polietilene solido 50Ω che conferisce un diametro fisso dello strato schermante esterno e una costante dielettrica fissa di 2,2. Perché 50Ω può ridurre l'effetto cutaneo durante la trasmissione.

Allo stesso tempo, è possibile dimostrare la superiorità dell'impedenza coassiale della linea cavo 50Ω dal teorema della fisica. La perdita dell'effetto pelle del cavo è L (per unità di lunghezza) proporzionale alla resistenza dell'effetto pelle R (per unità di lunghezza) divisa per l'impedenza caratteristica Z del cavo. La resistenza totale della pelle del cavo è la somma della resistenza dello strato di schermatura esterno più la resistenza della linea di trasmissione interna. Alle alte frequenze, la resistenza della pelle di serie dello strato schermante è inversamente proporzionale al suo diametro d2. La resistenza della pelle di serie della linea di trasmissione interna è inversamente proporzionale al suo diametro d1. La resistenza totale in serie è proporzionale a (1/d2+1/d1). Combinando i fattori di cui sopra, la permittività reciproca ER, il diametro dello strato schermante d2 è dato Il valore fisso di, è possibile ridurre al minimo la perdita di effetto cutaneo con la seguente formula,

In qualsiasi libro di testo sulle onde elettromagnetiche a campo elettromagnetico elementare, è possibile trovare la seguente formula: Z0 è espressa come formula di d2, d1 e ER:

Sostituendo la formula 2 nella formula 1, la formula 3 può essere ottenuta come segue

Separare il termine costante ((â Ֆš ER/60 )(1/d2)) dalla formula tre e la variabile ((1+d2/d1)/ln(d2/d1)) determina il punto in cui la perdita cutanea è ridotta al minimo. Controllare attentamente la formula tre, Si è scoperto che il punto di perdita minima è correlato solo al rapporto di d2/d1, e non ha nulla a che fare con ER e d2 fisso.

Prendendo L come funzione della variabile indipendente d2/d1, una struttura operabile mostra che il punto di perdita minimo è d2/d1=53,5911. Supponendo che la costante dielettrica di un isolante in polietilene solido sia 2,25, che equivale alla velocità di propagazione della luce 66%. d2/d1=53,5911. L'impedenza caratteristica della linea di trasmissione è 51.1Ω se utilizzata nella formula 2. Molto tempo fa, gli ingegneri radiofonici decisero di far sì che l'impedenza della linea coassiale raggiungesse solo una più conveniente 50Ω. Questo non significa che devi usare 50Ω. Ad esempio, se si progetta una linea di trasmissione 75Ω questa linea ha lo stesso diametro esterno dello strato schermante e costante dielettrica, e la sua perdita di pelle è aumentata solo del 12%. Diversi materiali dielettrici costanti possono ottimizzare il valore di d2/d1, con conseguente impedenza ottimizzata.

Quanto sopra è l'introduzione di un'impedenza di 50 ohm per il routing. IPCB è anche fornito al produttore di PCB e alla tecnologia di produzione PCB.