För spår med en viss bredd kommer tre huvudfaktorer att påverka impedansen avPCBspår. Först och främst är EMI (elektromagnetisk interferens) för PCB-spårets närfält proportionell mot höjden av kurvan från referensplanet. Ju lägre höjd, desto mindre strålning. För det andra kommer överhörningen att förändras avsevärt med höjden på spåret. Om höjden minskas med hälften kommer överhörningen att minska till nästan en fjärdedel. Slutligen, ju lägre höjd, desto mindre impedans, och den är mindre känslig för kapacitiva belastningar. Alla tre faktorerna gör det möjligt för designern att hålla spåret så nära referensplanet som möjligt. Anledningen som hindrar dig från att minska spårhöjden till noll är att de flesta chips inte kan driva transmissionsledningar med en impedans på mindre än 50 ohm. (Ett specialfall av denna regel är Rambus som kan köra 27 ohm, och Nationals BTL-serie, som kan köra 17 ohm). Inte alla situationer är bäst att använda 50 ohm. Till exempel fungerar den mycket gamla NMOS-strukturen i 8080-processorn vid 100KHz utan problem med EMI, överhörning och kapacitiv belastning, och den kan inte köra 50 ohm. För denna processor betyder hög impedans låg strömförbrukning, och du bör använda tunna, högimpedanskablar så mycket som möjligt. Ett rent mekaniskt perspektiv måste också beaktas. Till exempel, när det gäller densitet, är avståndet mellan skikten på ett flerskiktskort mycket litet, och linjebreddsprocessen som krävs för 70 ohm impedans är svår att uppnå. I det här fallet bör du använda 50 ohm, som har en bredare linjebredd och är lättare att tillverka. Vad är impedansen för koaxialkabeln? Inom RF-området är de frågor som tas upp inte desamma som de som tas upp i PCB, men koaxialkablar inom RF-industrin har också ett liknande impedansområde. Enligt IEC-publikationen (1967) är 75 ohm en vanlig impedansstandard för koaxialkablar (notera: luft används som ett isolerande lager) eftersom du kan matcha några vanliga antennkonfigurationer. Den definierar också en 50 ohm kabel baserad på solid polyeten, eftersom när det externa skärmskiktet med en fast diameter och dielektricitetskonstanten är fixerad till 2,2 (dielektricitetskonstanten för solid polyeten), är 50 ohm impedansförlusten av hudeffekten den minsta . Du kan bevisa från grundläggande fysik att 50 ohm är det bästa. Skaleffektförlusten för kabeln L (i decibel) är proportionell mot den totala hudeffektmotståndet R (enhetslängd) dividerat med den karakteristiska impedansen Z0. Den totala hudeffektresistansen R är summan av resistansen för skärmskiktet och mellanledaren. Beständigheten mot hudeffekten hos det skärmande skiktet är omvänt proportionell mot dess diameter d2 vid höga frekvenser. Hudeffektmotståndet hos innerledaren i en koaxialkabel är omvänt proportionell mot dess diameter dl vid höga frekvenser. Det totala seriemotståndet R är därför proportionellt mot (1/d2 +1/d1). Genom att kombinera dessa faktorer, givet d2 och motsvarande dielektriska konstant ER för isoleringsmaterialet, kan du använda följande formel för att minska hudeffektförlusten. I vilken grundbok som helst om elektromagnetiska fält och mikrovågor kan du finna att Z0 är en funktion av d2, d1 och ER (obs: det isolerande lagrets relativa permittivitet). Sätt in ekvation 2 i ekvation 1, och täljaren och nämnaren multipliceras med d2. , Efter att ha sorterat formel 3 separeras den konstanta termen (/60)*(1/d2), och den effektiva termen ((1+d2/d1)/ln(d2/d1)) bestämmer minimipunkten. Ta en närmare titt på formelns minimipunkt i formel 3, som bara styrs av d2/d1, och som inte har något att göra med ER och det fasta värdet d2. Ta d2/d1 som en parameter och rita en graf för L. När d2/d1=3,5911 (Obs: Lös en transcendental ekvation), skaffa minimivärdet. Om man antar att dielektricitetskonstanten för fast polyeten är 2,25 och d2/d1=3,5911 är den karakteristiska impedansen 51,1 ohm. För länge sedan uppskattade radioingenjörer för enkelhetens skull detta värde till 50 ohm som det optimala värdet för koaxialkablar. Detta bevisar att runt 0 ohm, L är minst. Men detta påverkar inte din användning av andra impedanser. Till exempel, om du gör en 75 ohm 5-kabel med samma skärmdiameter (Obs: d2) och isolator (Obs: ER), kommer hudeffektförlusten att öka med 12 %. För olika isolatorer kommer den optimala impedansen som genereras av det optimala d2/d1-förhållandet att vara något annorlunda (Obs: Till exempel motsvarar luftisoleringen cirka 77 ohm, och ingenjören väljer ett värde på 75 ohm för enkel användning). Andra tillägg: Ovanstående härledning förklarar också varför 75-ohm TV-kabelns skäryta är en lotusformad ihålig kärnstruktur medan 50-ohms kommunikationskabel är en solid kärna. Det finns också en viktig påminnelse. Så länge den ekonomiska situationen tillåter, försök att välja en kabel med stor ytterdiameter (Obs: d2). Förutom att öka hållfastheten är den främsta anledningen att ju större ytterdiameter, desto större innerdiameter (det optimala diameterförhållandet d2) /d1), är ledarens RF-förlust naturligtvis mindre. Varför har 50 ohm blivit impedansstandarden för RF-överföringsledningar? Bird Electronics tillhandahåller en av de mest cirkulerade versionerna av historien, från Harmon Bannings "Cable: Det kan finnas många historier om ursprunget till 50 ohm." I början av mikrovågsapplikationer, under andra världskriget, var valet av impedans helt beroende av användningsbehoven. För högeffektsbehandling användes ofta 30 ohm och 44 ohm. Å andra sidan är impedansen för den luftfyllda ledningen med lägsta förlust 93 ohm. Under de åren, för högre frekvenser som sällan användes, fanns det inga flexibla flexibla kablar, bara styva kanaler fyllda med luftmedium. Halvstyva kablar föddes i början av 1950-talet, och riktiga flexibla mikrovågskablar dök upp cirka 10 år senare. Med teknikens framsteg måste impedansstandarder ges för att hitta en balans mellan ekonomi och bekvämlighet. I USA är 50 ohm ett kompromissval; för att den gemensamma armén och flottan skulle lösa dessa problem bildades en organisation kallad JAN, som senare blev DESC, speciellt utvecklad av MIL. Europa valde 60 ohm. Faktum är att den mest använda ledningen i USA består av befintliga stavar och vattenrör, och 51,5 ohm är mycket vanligt. Det känns konstigt att se och använda en adapter/omvandlare från 50 ohm till 51,5 ohm. Till slut vann 50 ohm, och speciella ledningar tillverkades (eller så kanske dekoratörerna ändrade diametern på sina rör något). Strax efter, under inflytande av ett dominerande företag i branschen som Hewlett-Packard, tvingades också européer att förändras. 75 ohm är standarden för långdistanskommunikation. Eftersom det är en dielektrisk fyllningslinje erhålls den lägsta förlusten vid 77 ohm. 93 ohm har använts för korta anslutningar, som att ansluta en datorvärd och en bildskärm. Dess låga kapacitansfunktion minskar belastningen på kretsen och tillåter längre anslutningar; intresserade läsare kan hänvisa till MIT RadLab Series, Volym 9, som innehåller Det finns en mer detaljerad beskrivning.
