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pcb为什么单端电阻控制50欧姆视频教程

发表时间:2019-02-26 14:04

学习pcb视频,我们会有很多疑问,下面就讲讲很多刚接触阻抗的人都会有这个疑问,为什么常见的板内单端走线都是默许请求依照50欧姆来管控而不是40欧姆或者60欧姆?这是一个看似简单但又不好答复的问题。在写这篇文章前我们也查找了很多材料,其中最有知名度的是Howard Johnson, PhD关于此问题的回答,置信很多人都有看过。

为什么说不好答复呢?信号完好性问题自身就是一个权衡取舍的问题,所以在业内最**的一句话也就是:"It depends……" 这就是没有规范答案,仁者见仁智者见智的一个问题。今天高速先生也就这个问题综合各种回答来简单总结下,在此也是抛砖引玉,希望更多的人能够从各自的角度动身总结出更多相关的要素。

首先,50欧姆是有一定历史渊源的,这得从规范线缆说起。我们都晓得近代电子技术很大一局部是来源于军队,渐渐的军用转为民用,在微波应用的初期,二次世界大战期间,阻抗的选择完整依赖于运用的需求。随着技术的进步,需求给出阻抗规范,以便在经济性和便当性上获得均衡。在美国,最多运用的导管是由现有的标尺竿和水管衔接成的,51.5欧姆非常常见,但看到和用到的适配器/转换器又是50欧姆到51.5欧姆;为结合陆军和海军处理这些问题,一个名为JAN的组织成立了,就是后来的DESC,由MIL特别开展的,综合思索后最终选择了50欧姆,并且特别的导管被制造出来,并由此转化为各种线缆的规范。此时欧洲规范是60欧姆,不久以后,在象Hewlett-Packard这样在业界占统治位置的公司的影响下,欧洲人也被迫改动了,所以50欧姆最终成为业界的一个规范因循下来,也就变成商定俗成了,而和各种线缆衔接的PCB,为了阻抗的匹配,最终也是依照50欧姆阻抗规范来请求了。

其次,从加工可完成的角度动身,50欧姆完成起来比拟便当。从前面阻抗计算公式可知,过低的阻抗需求较宽的线宽以及薄介质(或较大的介电常数),这关于目前高密板来说空间上比拟难满足;过高的阻抗又需求较细的线宽及较厚的介质(或较小的介电常数),不利于EMI及串扰的抑止,同时关于多层板及从量产的角度来讲加工的牢靠性会比拟差;而50欧姆在常用资料的环境下普通的线宽和介质厚度(4~6mil)即契合设计请求,又便当加工,渐渐的成为默许选择也就屡见不鲜了。

在pcb视频中我们会讲很多知识点,如从损耗的角度动身,依据根本的物理学能够证明50欧姆阻抗趋肤效应损耗最小(摘自Howard Johnson, PhD的回复)。通常电缆的趋肤效应损耗L(以分贝做单位)和总的趋肤效应电阻R(单位长度)除以特性阻抗Z0成正比。总的趋肤效应电阻R是屏蔽层和中间导体电阻之和。屏蔽层的趋肤效应电阻在高频时,和它的直径d2成反比。同轴电缆内部导体的趋肤效应电阻在高频时,和他的直径d1成反比。总共的串联电阻R,因而和(1/d2+1/d1)成正比。综合这些要素,给定d2和相应的隔离资料的介电常数Er,能够用以下公式来使得趋肤效应损耗最小。

在任何关于电磁场和微波的根底书中,都能够找到Z0是d2,d1和Er的函数。

把公式2代入公式1中,分子分母同时乘以d2,整理得到 ? ? ? ?

从公式3别离出常数项( /60)*(1/d2),有效的项((1+d2/d1)/ln(d2/d1))来肯定最小值点。认真查看公式3的最小值点仅由d2/d1控制,和Er以及固定值d2无关。以d2/d1为参数,为L做图,显现d2/d1=3.5911时,获得最小值。假定固态聚乙烯的介电常数为2.25,d2/d1=3.5911 得出特性阻抗为51.1欧姆。很久之前,无线电工程师为了便当运用,把这个值近似为50欧姆作为同轴电缆**值。这证明了在50欧姆左近,L是最小的。

最后,从电气性能的角度看,50欧姆的优势也是综合思索之后的折中。单纯从PCB走线的性能来说,阻抗低比拟好,对一个给定线宽的传输线,战争面间隔越近,相应的EMI会减小,串扰也会因而减小,同时也不易受容性负载影响。但从全途径的角度看,还需求思索最关键的一个要素,那就是芯片的驱动才能,早期大多数芯片驱动不了阻抗小于50欧姆的传输线,而更高阻抗的传输线由于完成起来不便,所以折中采用了50欧姆阻抗。

学习完pcb视频后,我们可以得出结论:50欧姆作为业界的默许值有其先天的优势,同时也是综合思索后的折中计划,但并不是说就一定要用50欧姆阻抗了,很多时分还是取决于与之匹配的接口,如75欧姆依然是远程通讯的规范,一些线缆和天线都是运用的75欧姆,此时就需求与之匹配的PCB线路阻抗。另外还有一些特殊的芯片经过改善芯片驱动才能,来降低传输线的阻抗,以此得到更好的抑止EMI和串扰的效果,如Intel的多数芯片请求阻抗控制在37欧姆、42欧姆以至更低,在此不再赘述。


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