Berita PCB - Mengapa memilih 50 ohm impedance untuk kabel PCB

Mengapa banyak jurutera menggunakan garis penghantaran PCB 50Ohm? Kadang-kadang ini menjadi tetapan lalai untuk kabel PCB. Mengapa tidak 60 Ohm atau 70 Ohm? Apabila lebar garis ditetapkan, terdapat tiga faktor utama yang mempengaruhi pengendalian papan PCB.

1, pengaruh lapisan gangguan elektromagnetik yang terdekat kepada garis penghantaran papan PCB adalah proporsional dengan jarak dari garis penghantaran PCB ke pesawat rujukan terdekat. Semakin kecil jarak, semakin kecil radiasi.

2, percakapan salib juga berubah secara signifikan dengan tebal garis penghantaran, dan mengurangi tebal garis penghantaran dengan setengah akan mengurangi percakapan salib garis penghantaran. Ketiga, semakin kecil jarak, semakin kecil impedance, yang membantu untuk mengurangi pengaruh muatan kapasitif. Semua tiga faktor mendorong desainer untuk merancang garis penghantaran yang lebih dekat dengan pesawat rujukan. Alasan utama untuk mencegah tebal garis transmisi jatuh ke sifar ialah kebanyakan cip tidak boleh memandu garis transmisi kurang dari 50 Ohm baik, kecuali Rambus 27Ω dan Aliansi BTL Nasional lama 17Ω.

Tidak semua kawalan impedance dengan 50Ω PCB adalah yang terbaik. Contohnya, apabila pemproses NMOS8080 lama bekerja pada 100Khz, tiada gangguan elektromagnetik, perbualan salib, dan muatan kapasitif. Pada masa yang sama, mustahil memandu garis penghantaran 50Ω bila-bila masa. Sejauh pemproses ini berkaitan, kerana impedance tinggi akan mengurangkan kuasa memandu, kita mesti menggunakan garis transmisi impedance yang paling tipis dan tinggi yang kita boleh buat.

Pada masa yang sama, kita juga perlu mempertimbangkan isu mekanik (isu proses). Contohnya, dalam ruang antar-lapisan papan berbilang lapisan densiti tinggi, garis penghantaran 70Ω sukar untuk dibuat di bawah teknologi pencetakan mikro semasa. Dalam kes ini, anda boleh menukar ke garis penghantaran PCB 50Ω. Garis penghantaran 50Ω membenarkan Guna lebar garis lebih lebar daripada 70Ω untuk membuat papan sirkuit boleh dihasilkan.

Bagaimana dengan impedance kabel koaksial? Di dunia frekuensi radio, masalah yang perlu dianggap berbeza dari papan sirkuit cetak. Sejauh ini, industri frekuensi radio masih memberi perhatian kepada kabel koaksial dengan impedance yang sama, menurut Publication 78 (1967) Asociasi Elektroteknik Antarabangsa, 75Ω adalah sangat mudah untuk menerima piawai impedance koaksial, kerana anda boleh lebih mudah sepadan dengan beberapa struktur antena popular. Ia juga menentukan struktur wayar polietilen kuat 50Ω, yang memberikan diameter lapisan pelindung luar tetap dan konstan dielektrik tetap 2.2. Kerana 50Ω boleh mengurangkan kesan kulit semasa penghantaran.

Pada masa yang sama, anda boleh membuktikan ketinggian garis kabel koaksial 50Ω impedance dari teorem fizik. Kehilangan kesan kulit kabel adalah L (per unit panjang) proporsional kepada kejahatan kesan kulit R (per unit panjang) dibahagi dengan kejahatan Z kuabel. Jumlah perlahan kulit kabel ialah jumlah perlahan lapisan perisai luar tambah perlahan garis transmisi dalaman. Pada frekuensi tinggi, perlawanan kulit siri lapisan perisai adalah secara bertentangan dengan diameter d2. Serye perlahan kulit garis transmisi dalaman adalah secara bertentangan dengan diameter d1. Jumlah lawan siri adalah proporsional kepada (1/d2+1/d1). Menggabungkan faktor di atas, kebenaran hubungan ER, diameter lapisan pelindung d2 diberikan Nilai tetap, anda boleh minimumkan kehilangan kesan kulit dengan formula berikut,

Dalam mana-mana buku teks gelombang elektromagnetik medan elemen, anda boleh cari formula berikut: Z0 dikatakan sebagai formula d2, d1, dan ER:

Mengganti formula 2 ke formula 1, formula 3 boleh dicapai seperti berikut

Mengpisahkan istilah konstan (([UNK]ER/60 )(1/d2)) dari formula tiga, dan pembolehubah ((1+d2/d1)/ln(d2/d1)) menentukan titik di mana kehilangan kulit dikurangkan. Semak formula tiga dengan berhati-hati, ditemui bahawa titik kehilangan minimum hanya berkaitan dengan nisbah d2/d1, dan tidak ada hubungannya dengan ER dan d2 tetap.

Mengambil L sebagai fungsi pembolehubah independen d2/d1, struktur boleh operasi menunjukkan bahawa titik kerugian minimum adalah d2/d1=53.5911. Anggap bahawa konstan dielektrik pengisih polietilen kuat adalah 2.25, yang sama dengan kelajuan penyebaran cahaya 66%. d2/d1=53.5911. Keutamaan karakteristik garis penghantaran adalah 51.1Ω bila digunakan dalam formula 2. Sudah lama, jurutera radio tentunya hanya membuat impedance garis koaksial mencapai 50 Ω. Ini tidak bermakna anda perlu menggunakan 50Ω. Contohnya, jika and a merancang garis penghantaran 75Ω, garis ini mempunyai diameter lapisan pelindung luar yang sama dan konstan dielektrik, dan kehilangan kulitnya hanya meningkat dengan 12%. Bahan konstan dielektrik berbeza boleh optimumkan nilai d2/d1, Menghasilkan dalam impedance optimum.

Yang di atas adalah perkenalan 50 ohm impedance untuk routing. IPCB juga disediakan kepada penghasil PCB dan teknologi penghasilan PCB.