Voor sporen met een bepaalde breedte zijn drie hoofdfactoren van invloed op de impedantie van:PCBsporen. Allereerst is de EMI (elektromagnetische interferentie) van het nabije veld van het PCB-spoor evenredig met de hoogte van het spoor vanaf het referentievlak. Hoe lager de hoogte, hoe kleiner de straling. Ten tweede zal de overspraak aanzienlijk veranderen met de hoogte van het spoor. Als de hoogte wordt gehalveerd, wordt de overspraak teruggebracht tot bijna een kwart. Ten slotte, hoe lager de hoogte, hoe kleiner de impedantie en het is minder gevoelig voor capacitieve belastingen. Alle drie de factoren stellen de ontwerper in staat om het spoor zo dicht mogelijk bij het referentievlak te houden. De reden die voorkomt dat u de spoorhoogte tot nul terugbrengt, is dat de meeste chips geen transmissielijnen met een impedantie van minder dan 50 ohm kunnen aansturen. (Een speciaal geval van deze regel is Rambus die 27 ohm kan aansturen, en National's BTL-serie, die 17 ohm kan aansturen). Niet alle situaties zijn het beste om 50 ohm te gebruiken. De zeer oude NMOS-structuur van de 8080-processor werkt bijvoorbeeld op 100 KHz zonder de problemen van EMI, overspraak en capacitieve belasting, en kan geen 50 ohm aansturen. Voor deze processor betekent een hoge impedantie een laag stroomverbruik en u moet zoveel mogelijk dunne draden met een hoge impedantie gebruiken. Er moet ook een puur mechanisch perspectief worden overwogen. In termen van dichtheid is de afstand tussen de lagen van een meerlagige plaat bijvoorbeeld erg klein en is het lijnbreedteproces dat nodig is voor een impedantie van 70 ohm moeilijk te bereiken. In dit geval moet u 50 ohm gebruiken, die een grotere lijnbreedte heeft en gemakkelijker te vervaardigen is. Wat is de impedantie van de coaxkabel? Op RF-gebied zijn de beschouwde problemen niet dezelfde als die in PCB's, maar coaxkabels in de RF-industrie hebben ook een vergelijkbaar impedantiebereik. Volgens de IEC-publicatie (1967) is 75 ohm een gebruikelijke impedantiestandaard voor coaxkabels (let op: lucht wordt gebruikt als isolerende laag) omdat je een aantal veelvoorkomende antenneconfiguraties kunt matchen. Het definieert ook een 50 ohm kabel op basis van massief polyethyleen, omdat wanneer de externe afschermingslaag met een vaste diameter en de diëlektrische constante is vastgesteld op 2,2 (de diëlektrische constante van massief polyethyleen), het huideffectverlies van 50 ohm impedantie het kleinst is. Je kunt met basisfysica bewijzen dat 50 ohm het beste is. Het skin-effectverlies van de kabel L (in decibel) is evenredig met de totale skin-effectweerstand R (eenheidslengte) gedeeld door de karakteristieke impedantie Z0. De totale huideffectweerstand R is de som van de weerstand van de afschermingslaag en de tussengeleider. De weerstand tegen huideffect van de afschermlaag is omgekeerd evenredig met zijn diameter d2 bij hoge frequenties. De weerstand tegen huideffect van de binnenste geleider van een coaxiale kabel is omgekeerd evenredig met zijn diameter d1 bij hoge frequenties. De totale serieweerstand R is dus evenredig met (1/d2 +1/d1). Door deze factoren te combineren, gegeven d2 en de overeenkomstige diëlektrische constante ER van het isolatiemateriaal, kunt u de volgende formule gebruiken om het verlies van huideffect te verminderen. In elk basisboek over elektromagnetische velden en microgolven kun je vinden dat Z0 een functie is van d2, d1 en ER (let op: de relatieve permittiviteit van de isolerende laag). Zet Vergelijking 2 in Vergelijking 1, en de teller en noemer worden vermenigvuldigd met d2. , Na het uitzoeken van formule 3, wordt de constante term (/60)*(1/d2) gescheiden en bepaalt de effectieve term ((1+d2/d1)/ln(d2/d1)) het minimumpunt. Kijk eens goed naar het minimumpunt van de formule in formule 3, die alleen wordt bestuurd door d2/d1 en niets te maken heeft met ER en de vaste waarde d2. Neem d2/d1 als parameter en teken een grafiek voor L. Als d2/d1=3.5911 (Opmerking: los een transcendentale vergelijking op), verkrijg de minimumwaarde. Aannemende dat de diëlektrische constante van vast polyethyleen 2,25 is en d2/d1=3,5911, is de karakteristieke impedantie 51,1 ohm. Lang geleden hebben radio-ingenieurs deze waarde voor het gemak benaderd tot 50 ohm als de optimale waarde voor coaxkabels. Dit bewijst dat rond 0 ohm L het kleinst is. Maar dit heeft geen invloed op uw gebruik van andere impedanties. Als u bijvoorbeeld een 75 ohm 5-kabel maakt met dezelfde afschermingsdiameter (Opmerking: d2) en isolator (Opmerking: ER), neemt het verlies van skin-effect toe met 12%. Voor verschillende isolatoren zal de optimale impedantie die wordt gegenereerd door de optimale d2/d1-verhouding enigszins verschillen (Opmerking: luchtisolatie komt bijvoorbeeld overeen met ongeveer 77 ohm en de ingenieur kiest een waarde van 75 ohm voor gemakkelijk gebruik). Andere aanvullingen: De bovenstaande afleiding verklaart ook waarom het snijvlak van de tv-kabel van 75 ohm een lotusvormige holle kernstructuur is, terwijl de communicatiekabel van 50 ohm een massieve kern is. Er is ook een belangrijke herinnering. Probeer, zolang de economische situatie het toelaat, een kabel te kiezen met een grote buitendiameter (NB: d2). Naast het vergroten van de sterkte is de belangrijkste reden dat hoe groter de buitendiameter, hoe groter de binnendiameter (de optimale diameterverhouding d2) /d1), het RF-verlies van de geleider natuurlijk kleiner is. Waarom is 50 ohm de impedantiestandaard geworden voor RF-transmissielijnen? Bird Electronics biedt een van de meest verspreide versies van het verhaal, van Harmon Banning's "Cable: There may be many stories about the origin of 50 ohms." In de begindagen van microgolftoepassingen, tijdens de Tweede Wereldoorlog, was de keuze van de impedantie volledig afhankelijk van de gebruiksbehoeften. Voor krachtige verwerking werden vaak 30 ohm en 44 ohm gebruikt. Aan de andere kant is de impedantie van de met lucht gevulde leiding met het laagste verlies 93 ohm. In die jaren waren er voor hogere frequenties die zelden werden gebruikt, geen flexibele flexibele kabels, maar starre kanalen gevuld met luchtmedium. Halfstijve kabels werden begin jaren vijftig geboren en ongeveer 10 jaar later verschenen echte flexibele microgolfkabels. Met de vooruitgang van de technologie moeten impedantienormen worden gegeven om een evenwicht te vinden tussen zuinigheid en gemak. In de Verenigde Staten is 50 ohm een compromiskeuze; voor het gezamenlijke leger en de marine om deze problemen op te lossen, werd een organisatie opgericht genaamd JAN, later DESC, speciaal ontwikkeld door MIL. Europa koos voor 60 ohm. In feite bestaat de meest gebruikte leiding in de Verenigde Staten uit bestaande staven en waterleidingen, en 51,5 ohm is heel gewoon. Het voelt vreemd om een adapter/converter te zien en te gebruiken van 50 ohm naar 51,5 ohm. Uiteindelijk won 50 ohm en werden speciale leidingen vervaardigd (of misschien veranderden de decorateurs de diameter van hun buizen enigszins). Kort daarna werden Europeanen, onder invloed van een dominant bedrijf in de industrie als Hewlett-Packard, ook gedwongen om te veranderen. 75 Ohm is de standaard voor communicatie over lange afstand. Omdat het een diëlektrische vullijn is, wordt het laagste verlies verkregen bij 77 ohm. 93 ohm is gebruikt voor korte verbindingen, zoals het aansluiten van een computerhost en een monitor. De functie met lage capaciteit vermindert de belasting van het circuit en maakt langere verbindingen mogelijk; geïnteresseerde lezers kunnen verwijzen naar de MIT RadLab Series, Volume 9, die een meer gedetailleerde beschrijving bevat.
