PCBニュース - なぜPCB配線に50オームインピーダンスを選択したのか

多くのエンジニアが使用する理由 50オームPCB 送電線? PCB配線のデフォルト設定になることがあります. なぜ60オームや70オームではないのか? 線幅固定時, PCBボードのインピーダンスに影響する3つの要因.

1., 最も近い電磁干渉層の影響 PCBボード伝送路 PCB伝送路から最も近い参照平面までの距離に比例する. 距離が小さいほど, 放射線が小さいほど.

2.., クロストークも伝送路の厚さによって顕著に変化する, また、伝送路の厚みを半分に減らすことで伝送路のクロストークを低減する.
3番目, 距離が小さいほど, インピーダンスが小さいほど, これにより、容量性負荷の影響を低減することができる. これらの3つの要素は、設計者が基準平面に近い伝送路を設計することを奨励しています. 伝送路の厚さがゼロになるのを防ぐ主な理由は、ほとんどのチップが50オーム未満の伝送路を駆動できないことにある, ランパス27島と旧ナショナルBTLアライアンス17島を除く.

すべてのインピーダンス制御ではない 50島プリント配線板 最高です. 例えば, 古いNMOS 8080プロセッサが100 Khzで動作している場合, 電磁干渉なし, クロストーク, 及び容量性負荷. 同時に, いつまでたっても50島の送電線を駆動することは不可能だ. このプロセッサーでは, 高インピーダンスは駆動電力を低下, 私たちが製造できる最も薄くてインピーダンスの高い伝送路を使用しなければなりません.

同時に, we must also consider mechanical issues (process issues). 例えば, 高密度多層板の高圧サンドイッチ空間において, 現在のマイクロ印刷技術では、70島の伝送路は製造が難しい. この場合, に切り替えます。 50島プリント配線板 送電線. 50μm伝送路は70μmより大きい線幅を使用して回路基板を製造可能にすることができる.

同軸ケーブルのインピーダンスはどうですか? 無線周波数の世界で, 考慮すべき問題はプリント基板の問題とは異なる. 現在まで, 無線周波数業界は依然として同様のインピーダンスを持つ同軸ケーブルに注目している, according to the International Electrotechnical Association Publication 78 (1967), 75°は非常に受け入れやすい同軸インピーダンス基準である, いくつかのポピュラーなアンテナ構造に簡単にマッチングできるからです. 50°ソリッドポリエチレン線の構造も定義しています, これは固定された外側スクリーンマスク層の直径と固定された誘電率2を与える.2. 50島は輸送中の皮膚効果を減らすことができるからだ.

同時に, 物理学的定理から50度同軸ケーブル線路のインピーダンスの優位性を証明することができます. 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. ケーブルの総表面抵抗は、外部遮蔽層の抵抗と内部伝送線の抵抗の和である. 高周波では, シールド層の直列皮膚抵抗はその直径d 2に反比例する. 内部送電線の直列皮膚抵抗はその直径d 1に反比例する. The total series resistance is proportional to (1/d2+1/d1). 以上の要素を結合する, 相互誘電率ER, シールド層直径d 2を与える, 皮膚効果の損失を最小限に抑えるために以下の公式を使用することができます,

基本的な電磁場電磁波の教科書では、Z 0がd 2、d 1、ERとして表される式を見つけることができます。

式2を式1、式3に代入すると以下のようにして得ることができる

定数項（（226 ER/60）（1/d 2）を数式3中から分離し、変数（（1+d 2/d 1）/ln（d 2/d 2））は皮膚損失が最小化される点を決定した。数式3をよく調べてみると、最小損失点はERと固定d 2とは関係なく、d 2/d 1の比だけに関係していることが分かった。

Lを引数d 2/d 1の関数とし、操作可能な構造は最小損失点がd 2/d 1=53.5911であることを示している。固体ポリエチレン絶縁体の誘電率は2.25と仮定し、これは光の伝搬速度66%に相当する。d 2/d 1=53.5911。式2で使用した場合、伝送路の特性インピーダンスは51.1である。大昔、無線技師は思い切って同軸ケーブルのインピーダンスだけをより便利な50°にした。50島を使わなければならないという意味ではありません。例えば、75μmの伝送路を設計した場合、この線の外側遮蔽層の直径は誘電率と同じで、その表皮損失は12%しか増加しません。異なる誘電率材料は、インピーダンスを最適化するためにd 2/d 1の値を最適化することができる。

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