PCB新聞 - PCB電路板上的單端阻抗控制50歐姆

單端阻抗控制開啟 PCB電路板50歐姆

設計時 PCB電路板 圖畫, 許多工程師會對新手提出這個問題 PCB阻抗. 為什麼 電路板 板默認由50歐姆控制，而不是40歐姆或60歐姆 ? 這是一個看似簡單但不容易回答的問題. 撰寫本文之前, 我們還查閱了許多關於 電路板. 最著名的是霍華德·約翰遜, 博士對這個問題的回答. 我相信很多人都讀過.

為什麼很難回答？ 信號完整性問題本身就是一個權衡問題，囙此業內最著名的一句話是：“這取決於……”這是一個沒有標準答案的問題。

1. 50歐姆PCB 有一定的歷史淵源. 這必須從標準電纜開始. 我們都知道，現代電子技術的很大一部分來自軍事, 慢慢地，軍隊轉為民用. 微波應用初期, 第二次世界大戰期間, 阻抗的選擇完全取決於使用的需要. 隨著科技的進步, 為了在經濟性和便利性之間取得平衡，需要給出阻抗標準. 在美國, 最常用的筦道由現有的杆和水管連接. 51.5歐姆非常常見, 但是轉接器/使用的轉換器為 50歐姆至51.5歐姆； 這是為陸軍和海軍聯合解决的. 對於這些問題, 成立了一個名為JAN的組織, 這就是後來的DESC, 這是MIL專門開發的. 綜合考慮後, 最終選擇了50歐姆, 製造了特殊的導管，並將其改造成各種電纜. 標準. 此時, 歐洲標準是60歐姆. 不久之後, 在像惠普這樣主導行業的公司的影響下, 歐洲人也被迫改變, 囙此，50歐姆最終成為行業標準. 這已經成為一種慣例, 並且連接到各種電纜的PCB最終需要符合 50歐姆阻抗匹配阻抗標準.

2.. 從以下觀點來看 電路板 可以實現生產, 50歐姆更方便實現. 根據前面的阻抗計算公式, 可以看出 PCB 電路板 impedance 那就是 too low requires a wider line width and a thin dielectric (or a larger dielectric constant), which is more difficult to satisfy in terms of space for the current high-density board; too high impedance It al所以 requires a thinner line width and a thicker dielectric (or a smaller dielectric constant), 這不利於抑制EMI和串擾. 同時, the reliability of processing for multi-layer boards and from the perspective of mass production will be relatively poor ; And the ordinary line width and dielectric thickness (4mil-6mil) of 50歐姆在環境中常用的資料符合設計要求. 它還便於處理, 它逐漸成為默認選擇也不足為奇.

3.從損耗的角度來看，根據基礎物理學，可以證明50歐姆阻抗的趨膚效應損耗最小。 通常，電纜的趨膚效應損耗L（以分貝為組織）與總趨膚效應電阻R（組織長度）除以特性阻抗Z0成比例。 總趨膚效應電阻R是遮罩層和中間導體的電阻之和。 遮罩層的趨膚效應電阻在高頻下與其直徑d2成反比。 同軸電纜的內導體的趨膚效應電阻在高頻下與其直徑d1成反比。 囙此，總串聯電阻R與（1/d2+1/d1）成比例。 結合這些因素，給定d2和隔離資料的相應介電常數Er，可以使用以下公式來最小化趨膚效應損失。

從公式3中分離常數項（/60）*（1/d2）和有效項（（1+d2/d1）/ln（d2/d1。 仔細觀察公式3的最小點，它僅由d2/d1控制，與Er和固定值d2無關。 將d2/d1作為參數，繪製L的曲線圖。當d2/d1=3.5911時，獲得最小值。 假設固體聚乙烯的介電常數為2.25，d2/d1=3.5911，則特性阻抗為51.1歐姆。 很久以前，無線電工程師為了方便起見，將該值近似為50歐姆，作為同軸電纜的最佳值。 這證明在50歐姆左右，L是最小的。

最後，從電力效能的角度來看，50歐姆的優勢也是綜合考慮後的妥協。 純粹從PCB跡線的效能來看，低阻抗更好。 對於具有給定線寬的傳輸線，離平面的距離越近，相應的EMI將减小，串擾也將减小，並且不容易受到電容性負載的影響。 影響 然而，從全路徑的角度來看，需要考慮最關鍵的因素之一，即晶片的驅動能力。 早期，大多數晶片無法驅動PCB電路板阻抗小於50歐姆的傳輸線，實現了更高阻抗的傳輸線。 這是不方便的，囙此使用50歐姆阻抗作為折衷。

綜上所述：50歐姆作為行業預設值有其固有的優勢, 也是綜合考慮後的折衷方案, 但這並不意味著 50歐姆PCB電路板必須使用. 在許多情况下, 這取決於匹配. 介面, 例如75歐姆, 仍然是遠端通訊的標準. 一些電纜和天線使用75歐姆. 此時, 需要匹配的PCB線路阻抗. 此外, 有一些特殊的晶片可以通過提高晶片的驅動能力來降低傳輸線的阻抗，從而更好地抑制EMI和串擾. 例如, 大多數Intel晶片需要37歐姆的阻抗控制, 42歐姆或更低. 我不會在這裡重複.