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Muchas personas que acaban de entrar en contacto con la resistencia tendrán este problema. ¿¿ por qué los rastros de un solo extremo comunes en las placas de PCB están controlados por 50 Ohm en lugar de los 40 o 60 Ohm por defecto? Esta es una pregunta aparentemente simple pero no fácil de responder. Antes de escribir este artículo, también consultamos mucha información, la más famosa de las cuales fue la respuesta del Dr. Howard Johnson a esta pregunta.
¿¿ por qué es difícil responder? La cuestión de la integridad de la señal es en sí misma una cuestión de compensación, por lo que la frase más famosa de la industria es: "depende......" esta es una pregunta sin respuesta estándar. Hoy, el rey de alta velocidad combinará varias respuestas para hacer un breve resumen de esta pregunta, que también se presenta aquí. Espero que más personas puedan resumir más factores relevantes desde su propia perspectiva.
En primer lugar, 50 Ohm tiene un cierto origen histórico y debe comenzar con el cable estándar. Todos sabemos que una gran parte de la tecnología electrónica moderna proviene de los militares y se ha transformado lentamente de usos militares a civiles. En los primeros días de la aplicación de microondas, durante la segunda guerra mundial, la elección de la resistencia dependía exclusivamente de las necesidades de uso. Con los avances tecnológicos, para lograr un equilibrio entre la economía y la conveniencia, es necesario establecer estándares de resistencia. En los Estados unidos, los catéteres más utilizados se conectan a través de barras y tuberías de agua existentes. 51,5 Ohm es muy común, pero los adaptadores / convertidores que se pueden ver y usar son de 50 Ohm a 51,5 ohm; Esta es la solución conjunta del ejército y la armada. En respuesta a estos problemas, se creó una organización llamada jan, más tarde desc, desarrollada específicamente por el mil. Después de una consideración integral, finalmente se seleccionaron 50 ohms y se fabricaron catéteres especiales, que se convirtieron en varios cables. Criterios En ese momento, el estándar europeo era de 60 ohms. Poco después, bajo la influencia de empresas que dominan industrias como hp, los europeos también se vieron obligados a cambiar, por lo que 50 Ohm finalmente se convirtieron en el estándar de la industria.
Esto se ha convertido en una práctica habitual, los PCB conectados a varios cables finalmente deben cumplir con el estándar de resistencia de 50 ohms que coincide con la resistencia.
En segundo lugar, desde el punto de vista de la producción realizable de placas de circuito impreso, 50 ohms son más convenientes de lograr. A partir de la fórmula de cálculo de Resistencia anterior, se puede ver que una resistencia demasiado baja requiere un ancho de línea más ancho y un medio más delgado (o una mayor constante dieléctrica), lo que es más difícil de satisfacer espacialmente para la placa de alta densidad actual; La resistencia excesiva requiere un mayor ancho de línea fina y un dieléctrico más grueso (o una constante dieléctrica más pequeña) que no favorezca la inhibición del EMI y la conversación cruzada. Al mismo tiempo, desde el punto de vista de la producción en masa, la fiabilidad del procesamiento de las placas multicapa será relativamente pobre; Y en un entorno de materiales comunes, no es sorprendente que el ancho de línea ordinario y el espesor dieléctrico de 50 Ohm (4 a 6 mils) cumplan con los requisitos de diseño (cálculo de resistencia en la siguiente imagen) y sean fáciles de manejar, convirtiéndose lentamente en la opción predeterminada.
En tercer lugar, desde el punto de vista de la pérdida, basada en la física básica, se puede demostrar que la pérdida del efecto cutáneo de la resistencia de 50 Ohm es la más pequeña (tomada de la respuesta del Dr. Howard johnson). Por lo general, la pérdida de efecto de piel L (en decibelios) del cable es proporcional a la resistencia total de efecto de piel R (por unidad de longitud) dividida por la resistencia característica z0. La resistencia total al efecto cutáneo R es la suma de la resistencia de la capa de blindaje y el conductor intermedio. La resistencia del efecto cutáneo de la capa de blindaje es inversamente proporcional a su diámetro D2 a alta frecuencia. La resistencia del efecto cutáneo del conductor interno del cable concéntrico es inversamente proporcional a su diámetro D1 a alta frecuencia. Por lo tanto, la resistencia total de la serie R es proporcional a (1 / D2 + 1 / d1). Combinando estos factores, dada la D2 del material de aislamiento y la constante dieléctrica Er correspondiente, se puede utilizar la siguiente fórmula para minimizar la pérdida del efecto cutáneo.
En cualquier libro básico sobre campos magnéticos y microondas, puedes encontrar que Z0 es una función de d2, D1 y er.
Sustituir la fórmula 2 por la fórmula 1, la molécula y el denominador se multiplican por D2 al mismo tiempo, y se obtiene
Los términos constantes (/ 60) * (1 / d2) y válidos ((1 + d2 / d1) / LN (d2d1) se separan de la fórmula 3 para determinar el punto mínimo. Mirando de cerca el punto mínimo de la fórmula 3 solo está controlado por D2 / D1 y no tiene nada que ver con Er y el valor fijo d2. Dibuja la curva de l con D2 / D1 como parámetro. cuando D2 / D1 = 35911, se obtiene el valor mínimo. Suponiendo que la constante dieléctrica del polietileno sólido sea de 2,25 y D2 / D1 = 35911, la resistencia característica será de 51,1 ohms. Hace mucho tiempo, los ingenieros de radio, por conveniencia, aproximaron este valor a 50 ohms como el mejor valor para cables concéntricos. Esto demuestra que en unos 50 ohm, l es el más pequeño.
Por último, desde el punto de vista del rendimiento eléctrico, después de una consideración integral, la ventaja de 50 ohms también es un compromiso. Puramente desde el punto de vista del rendimiento de los rastros de pcb, la baja resistencia es mejor. Para las líneas de transmisión con un ancho de línea dado, cuanto más cerca del plano, menor será el EMI correspondiente, menor será la conversación cruzada y no será vulnerable a la carga capacitiva. Impacto Pero desde el punto de vista del camino completo, el factor más crítico a considerar es la capacidad de conducción del chip. En los primeros días, la mayoría de los chips no podían conducir líneas de transmisión con una resistencia inferior a 50 ohm, y las líneas de transmisión con una resistencia más alta no eran convenientes de lograr. Se utilizó una resistencia de 50 ohms en.
En resumen: 50 Ohm como valor predeterminado de la industria de PCB tiene sus ventajas inherentes y también es un plan de compromiso después de una consideración integral, pero no significa que 50 Ohm tenga que usarse. En muchos casos, depende de la coincidencia con ella. por ejemplo, 75 ohms siguen siendo el estándar para la comunicación remota. Algunos cables y antenas usan 75 ohms. En este momento, es necesario coincidir con la resistencia de la línea de pcb. Además, hay algunos chips especiales que reducen la resistencia de la línea de transmisión mejorando la capacidad de conducción del chip, lo que inhibe mejor el EMI y la conversación cruzada. Por ejemplo, la mayoría de los chips Intel requieren un control de resistencia de 37 ohms, 42 ohms o incluso menos. No voy a repetir aquí.
