为什么PCB上的单端阻抗控制50欧姆

泡沫雕刻机 | 2021-09-11
本文摘要:许多 不久了解电阻的人都是会有这一疑虑,为何罕见的板内单端布线全是环境变量回绝依照50欧姆来监管而不是40欧姆或是60欧姆?

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许多 不久了解电阻的人都是会有这一疑虑,为何罕见的板内单端布线全是环境变量回绝依照50欧姆来监管而不是40欧姆或是60欧姆?这是一个看上去比较简单但非常差问的难题。在写成本文前大家也查看了许多 材料,在其中最有名气的是HowardJohnson,PhD有关此难题的答复,确信很多人都是有看了。

为何讲到很差问呢?信号完整性难题自身便是一个衡量衡量的难题,因此 在业界最著名的一句话也就是:"Itdepends……"这就是没正确答案,智者见智仁者见仁的一个难题。今天高速老先生也就这个问题综合性各种各样答复来比较简单汇总下,在这里也是毛遂自荐,期待更强的人能够从分别的视角到达汇总出有更为多涉及到的要素。最先,50欧姆是有一定历史背景的,这得从规范电缆线想到。

大家都告知近现代电子信息技术非常大一部分是来源于部队,逐渐的军工用改以民用型,在微波加热运用于的前期,二次世界大战期内,电阻的随意选择基本上依靠用以的务必。伴随着技术性的转型,务必得到电阻规范,便于在合理性和便捷性上得到 平衡。在国外,数最多用以的软管是由目前的尺标竿和自来水管组合成的,51.5欧姆十分罕见,但看到与立用的电源适配器/转化器也是50欧姆到51.5欧姆;为带头海军和南海舰队解决困难这种难题,一个起名叫JAN的的机构宣布创立了,便是之后的DESC,由MIL特别是在发展趋势的,综合性充分考虑后最终随意选择了50欧姆,而且特别是在的软管被生产制造出去,并从而转换变成各种各样电缆线的规范。这时欧洲标准是60欧姆,不久以后,在象Hewlett-Packard那样在业内占到执政者影响力的企业的危害下,西方人也迫不得已变化了,因此 50欧姆最终沦落业内的一个规范延用出来,也就变成约定成俗了,而和各种各样电缆线相接的PCB,为了更好地电阻的给出,最终也是依照50欧姆电阻规范来拒绝了。

次之,从线路板制作可完成的视角到达,50欧姆搭建一起比较便捷。从前边电阻计算方法由此可见,过较低的电阻务必较宽的图形界限及其厚物质(或较小的相对介电常数),这针对现阶段即墨市板而言室内空间上比较何以合乎;过低的电阻又务必偏细的图形界限及硬实的物质(或较小的相对介电常数),有益于EMI及串扰的诱发,另外针对实木多层板及从批量生产的视角而言生产加工的可信性不容易比较劣;而50欧姆在常见原材料的自然环境下一般的图形界限和物质薄厚(4~6mil)即符合设计方案回绝(如下图一电阻推算出来),又便捷生产加工,逐渐的沦落环境变量随意选择也就不奇怪了。

第三,从耗损的视角到达,依据基础的物理能够证实50欧姆电阻趋肤效应耗损超过(节录HowardJohnson,PhD的修复)。一般来说电缆线的趋肤效应耗损L(以声贝保证企业)和总的趋肤效应电阻R(单位长度)除于特性阻抗Z0正相关。

总的趋肤效应电阻R是屏蔽掉层和正中间电导体电阻之和。屏蔽掉层的趋肤效应电阻在高频率时,和它的直徑d2反比。同轴线內部电导体的趋肤效应电阻在高频率时,和他的直徑d1反比。

一共的串连电阻R,因而和(1/d2+1/d1)正相关。综合性这种要素,等额的d2和适度的阻隔原材料的相对介电常数Er,可以用下列公式计算来促使趋肤效应耗损超过。

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在一切有关磁场和微波加热的基本书里,都能够找寻Z0是d2,d1和Er的涵数。把公式计算2带入公式计算1中,分子分母另外除于d2,梳理得到 从公式计算三分离出常数项(/60)*(1/d2),合理地的项((1+d2/d1)/ln(d2/d1))来确定极小值点。仔细查看公式计算3的极小值点仅有由d2/d1操控,和Er及其数值d2涉及。

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以d2/d1为主要参数,为L保证图,说明d2/d1=3.5911时,得到 极小值。假定固体高压聚乙烯的相对介电常数为2.25,d2/d1=3.5911下结论特性阻抗为51.1欧姆。很幸以前,无线通信技术工程师为了更好地方便快捷,把这个值近似于为50欧姆做为同轴线拟合值。

这证实了在50欧姆周边,L是超过的。最终,从电气设备特性的当作,50欧姆的优点也是综合性充分考虑以后的折中。

完全从PCB布线的特性而言,电阻较低比较好,对一个等额的图形界限的同轴电缆,和平面图间距越近的,适度的EMI不容易扩大,串扰也不会因而扩大,另外也非常容易不会受到溶性特性阻抗危害。但从全途径的当作,还务必充分考虑最重要的一个要素,那便是处理芯片的驱动器工作能力,初期大部分处理芯片驱动器无法电阻超过50欧姆的同轴电缆,而高些电阻的同轴电缆因为搭建一起麻烦,因此 折中应用了50欧姆电阻。总的来说:50欧姆做为业内的初始值有其先天性的优点,另外也是综合性充分考虑后的折衷方案,但并并不是讲到就一定可用50欧姆电阻了,许多 情况下還是不尽相同与之给出的控制模块,如75欧姆仍然是远程控制通信的规范,一些电缆线和无线天线全是用以的75欧姆,这时就务必与之给出的PCB路线电阻。

此外也有一些相近的处理芯片根据提升 处理芯片驱动器工作能力,来降低同轴电缆的电阻,为此得到 更优的诱发EMI和串扰的实际效果,如Intel的大部分处理芯片回绝电阻操控在37欧姆、42欧姆乃至更为较低,在这里依然过多阐释。


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