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为何PCB上的单端特性阻抗操纵50欧母

更新时间:2020-02-18 22:29点击:

许多 刚触碰特性阻抗的人都是有这一疑惑,为何普遍的板内单端布线全是默认设置规定依照50欧母来监管而并不是40欧母或是60欧母?它是一个看起来简易但又不太好回应的难题。在写本文前人们也搜索了许多 材料,在其中最有名气的是HowardJohnson,PhD有关此难题的回应,坚信许多人有看了。
为何不太好回应呢?信号完整性难题自身就是说一个衡量选择的难题,因此在业界最知名的一句话也就是说:"Itdepends……"这就是说沒有正确答案,智者见智仁者见仁的一个难题。今日髙速老先生也就这一难题综合性各种各样回应来简易小结下,再此都是毛遂自荐,期望大量的人能够 从分别的视角来看小结出大量有关的要素。

最先,50欧母是有一定渊源的,这得从规范电缆线谈起。众所周知近现代电子信息技术很大一部分是来自部队,渐渐地的军工用变为民用型,在微波加热运用的前期,二次世界大战期内,特性阻抗的挑选彻底取决于应用的必须。伴随着技术性的发展,必须得出特性阻抗规范,便于在合理性和便捷性上获得均衡。在国外,数最多应用的软管是由目前的尺标竿和自来水管组合成的,51.5欧母十分普遍,但见到和采用的电源适配器/转化器也是50欧母到51.5欧母;为协同海军和南海舰队处理这种难题,一个名叫JAN的机构创立了,就是说之后的DESC,由MIL非常发展趋势的,充分考虑后最后挑选了50欧母,而且非常的软管被生产制造出去,并从而转换为各种各样电缆线的规范。这时欧州规范是60欧母,不久以后,在象Hewlett-Packard那样在业内占执政影响力的企业的危害下,西方人也迫不得已更改了,因此50欧母最后变成业内的一个规范承袭出来,也就变为约定成俗了,而和各种各样电缆线联接的PCB,以便特性阻抗的配对,最后都是依照50欧母特性阻抗规范来规定了。

次之,从线路板制作可保持的视角来看,50欧母保持起來较为便捷。从前边阻抗计算公式所知,过低的特性阻抗必须较宽的图形界限及其薄物质(或很大的导热系数),这针对现阶段多层板而言室内空间上较为难考虑;过高的特性阻抗又必须偏细的图形界限及偏厚的物质(或较小的导热系数),不利EMI及串扰的抑止,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会较为差;而50欧母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)即合乎设计方案规定(以下图一特性阻抗测算),又便捷生产加工,渐渐地的变成默认设置挑选也就不奇怪了。
第三,从耗损的视角来看,依据基础的物理能够 证实50欧母特性阻抗趋肤效应耗损最少(节选自HowardJohnson,PhD的回应)。一般电缆线的趋肤效应耗损L(以声贝做企业)和总体趋肤效应电阻器R(企业长短)除于阻抗Z0正比。总体趋肤效应电阻器R是屏蔽掉层和正中间电导体电阻器总和。屏蔽掉层的趋肤效应电阻器在高频率时,和它的直徑d2反比。同轴线內部电导体的趋肤效应电阻器在高频率时,和他的直徑d1反比。一共的串连电阻器R,因而和(1/d2+1/d1)正比。综合性这种要素,给出d2和相对的防护原材料的导热系数Er,能够 用下列公式计算来促使趋肤效应耗损最少。
在一切有关磁场和微波加热的基本书中,都能够寻找Z0是d2,d1和Er的涵数。

把公式计算2代入公式计算1中,分子分母另外乘于d2,梳理获得

从公式计算3分离出来出常数项(/60)*(1/d2),合理的项((1+d2/d1)/ln(d2/d1))来明确较小值点。细心查询公式计算3的较小值点仅由d2/d1操纵,和Er及其固定值d2不相干。以d2/d1为主要参数,为L作图,显示信息d2/d1=3.5911时,获得较小值。假设固体高压聚乙烯的导热系数为2.25,d2/d1=3.5911算出阻抗为51.1欧母。好长时间以前,无线通信技术工程师以便使用方便,把这一值类似为50欧母做为同轴线最优化值。这证实了在50欧母周边,L是最少的。

最终,从电气设备特性的角度观察,50欧母的优点都是充分考虑以后的最合适的。单纯性从PCB布线的特性而言,特性阻抗低较为好,对一个给出图形界限的同轴电缆,和平面图间距越近的,相对的EMI会减少,串扰也会因而减少,另外也不容易受溶性负荷危害。但从全相对路径的角度观察,还必须考虑到最重要的一个要素,那便是集成ic的驱动器工作能力,初期大部分集成ic驱动器不上特性阻抗低于50欧母的同轴电缆,而更高特性阻抗的同轴电缆因为保持起來麻烦,因此最合适的选用了50欧母特性阻抗。

总的来说:50欧母做为业内的默认值有其天生的优点,另外都是充分考虑后的最合适的计划方案,但并非说就一定得用50欧母特性阻抗了,许多 情况下還是在于与之配对的插口,如75欧母依然是远程控制通信的规范,一些电缆线和无线天线全是应用的75欧母,这时就必须与之配对的PCB路线特性阻抗。此外也有一些独特的集成ic根据改进集成ic驱动器工作能力,来减少同轴电缆的特性阻抗,为此获得更强的抑止EMI和串扰的实际效果,如Intel的大部分集成ic规定特性阻抗操纵在37欧母、42欧母乃至更低,再此已不过多阐释。
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