Para trazas con un cierto ancho, tres factores principales afectarán la impedancia detarjeta de circuito impresorastros En primer lugar, la EMI (interferencia electromagnética) del campo cercano de la traza de tarjeta de circuito impreso es proporcional a la altura de la traza desde el plano de referencia. Cuanto menor sea la altura, menor será la radiación. En segundo lugar, la diafonía cambiará significativamente con la altura de la traza. Si la altura se reduce a la mitad, la diafonía se reducirá a casi una cuarta parte. Finalmente, cuanto menor es la altura, menor es la impedancia y es menos susceptible a las cargas capacitivas. Los tres factores permitirán al diseñador mantener la traza lo más cerca posible del plano de referencia. La razón que le impide reducir la altura de la traza a cero es que la mayoría de los chips no pueden controlar las líneas de transmisión con una impedancia inferior a 50 ohmios. (Un caso especial de esta regla es Rambus, que puede manejar 27 ohmios, y la serie BTL de National, que puede manejar 17 ohmios). No todas las situaciones son mejores para usar 50 ohmios. Por ejemplo, la muy antigua estructura NMOS del procesador 8080 funciona a 100 KHz sin los problemas de EMI, diafonía y carga capacitiva, y no puede manejar 50 ohmios. Para este procesador, la alta impedancia significa un bajo consumo de energía y debe usar cables delgados de alta impedancia tanto como sea posible. También se debe considerar una perspectiva puramente mecánica. Por ejemplo, en términos de densidad, la distancia entre las capas de una placa multicapa es muy pequeña y el proceso de ancho de línea requerido para una impedancia de 70 ohmios es difícil de lograr. En este caso, debe utilizar 50 ohmios, que tiene un ancho de línea más amplio y es más fácil de fabricar. ¿Cuál es la impedancia del cable coaxial? En el campo de RF, los problemas considerados no son los mismos que los considerados en tarjeta de circuito impreso, pero los cables coaxiales en la industria de RF también tienen un rango de impedancia similar. Según la publicación IEC (1967), 75 ohmios es un estándar de impedancia común para cables coaxiales (nota: el aire se usa como capa aislante) porque puede coincidir con algunas configuraciones de antena comunes. También define un cable de 50 ohmios a base de polietileno sólido, porque cuando la capa de blindaje externo con un diámetro fijo y la constante dieléctrica se fija en 2,2 (la constante dieléctrica del polietileno sólido), la pérdida por efecto piel de impedancia de 50 ohmios es la más pequeña. Puede probar a partir de la física básica que 50 ohmios es lo mejor. La pérdida por efecto pelicular del cable L (en decibelios) es proporcional a la resistencia total por efecto pelicular R (unidad de longitud) dividida por la impedancia característica Z0. La resistencia total al efecto piel R es la suma de la resistencia de la capa de blindaje y del conductor intermedio. La resistencia al efecto pelicular de la capa de blindaje es inversamente proporcional a su diámetro d2 a altas frecuencias. La resistencia al efecto piel del conductor interior de un cable coaxial es inversamente proporcional a su diámetro d1 a altas frecuencias. La resistencia en serie total R es por lo tanto proporcional a (1/d2 +1/d1). Combinando estos factores, dado d2 y la correspondiente constante dieléctrica ER del material aislante, puede utilizar la siguiente fórmula para reducir la pérdida por efecto pelicular. En cualquier libro básico sobre campos electromagnéticos y microondas, puedes encontrar que Z0 es una función de d2, d1 y ER (nota: la permitividad relativa de la capa aislante). Ponga la Ecuación 2 en la Ecuación 1, y el numerador y el denominador se multiplican por d2. , Después de resolver la fórmula 3, el término constante (/60)*(1/d2) se separa y el término efectivo ((1+d2/d1)/ln(d2/d1)) determina el punto mínimo. Mire más de cerca el punto mínimo de la fórmula en la fórmula 3, que solo está controlado por d2/d1, y no tiene nada que ver con ER y el valor fijo d2. Tome d2/d1 como parámetro y dibuje una gráfica para L. Cuando d2/d1=3.5911 (Nota: resuelva una ecuación trascendental), obtenga el valor mínimo. Suponiendo que la constante dieléctrica del polietileno sólido es 2,25 y d2/d1=3,5911, la impedancia característica es 51,1 ohmios. Hace mucho tiempo, los ingenieros de radio, por conveniencia, aproximaron este valor a 50 ohmios como el valor óptimo para los cables coaxiales. Esto prueba que alrededor de 0 ohmios, L es el más pequeño. Pero esto no afecta el uso de otras impedancias. Por ejemplo, si fabrica un cable de 75 ohmios 5 con el mismo diámetro de pantalla (Nota: d2) y aislante (Nota: ER), la pérdida por efecto pelicular aumentará en un 12 %. Para diferentes aisladores, la impedancia óptima generada por la relación óptima d2/d1 será ligeramente diferente (Nota: por ejemplo, el aislamiento de aire corresponde a aproximadamente 77 ohmios y el ingeniero elige un valor de 75 ohmios para facilitar el uso). Otros suplementos: la derivación anterior también explica por qué la superficie de corte del cable de TV de 75 ohmios es una estructura de núcleo hueco en forma de loto, mientras que el cable de comunicación de 50 ohmios es un núcleo sólido. También hay un recordatorio importante. Siempre que la situación económica lo permita, intente elegir un cable con un diámetro exterior grande (Nota: d2). Además de aumentar la fuerza, la razón principal es que cuanto mayor sea el diámetro exterior, mayor será el diámetro interior (la relación de diámetro óptima d2) / d1), la pérdida de RF del conductor es, por supuesto, menor. ¿Por qué los 50 ohmios se han convertido en el estándar de impedancia para las líneas de transmisión de RF? Bird Electronics proporciona una de las versiones más difundidas de la historia, de "Cable: Puede haber muchas historias sobre el origen de los 50 ohmios" de Harmon Banning. En los inicios de las aplicaciones de microondas, durante la Segunda Guerra Mundial, la elección de la impedancia dependía completamente de las necesidades de uso. Para el procesamiento de alta potencia, a menudo se usaban 30 ohmios y 44 ohmios. Por otro lado, la impedancia de la línea llena de aire con las pérdidas más bajas es de 93 ohmios. En aquellos años, para frecuencias más altas que rara vez se usaban, no había cables flexibles flexibles, solo conductos rígidos llenos de medio de aire. Los cables semirrígidos nacieron a principios de la década de 1950 y los cables flexibles para microondas reales aparecieron unos 10 años después. Con el avance de la tecnología, se deben dar estándares de impedancia para lograr un equilibrio entre economía y conveniencia. En los Estados Unidos, 50 ohmios es una opción de compromiso; Para que el ejército y la marina conjuntos resolvieran estos problemas, se estableció una organización llamada JAN, que luego fue DESC, desarrollada especialmente por MIL. Europa eligió 60 ohmios. De hecho, el conducto más utilizado en los Estados Unidos se compone de varillas y tuberías de agua existentes, y 51,5 ohmios es muy común. Se siente extraño ver y usar un adaptador/convertidor de 50 ohmios a 51,5 ohmios. Al final, ganaron 50 ohmios y se fabricaron conductos especiales (o tal vez los decoradores cambiaron ligeramente el diámetro de sus tubos). Poco después, bajo la influencia de una empresa dominante en la industria como Hewlett-Packard, los europeos también se vieron obligados a cambiar. 75 ohmios es el estándar para la comunicación a larga distancia. Al tratarse de una línea de llenado dieléctrico, la menor pérdida se obtiene a 77 ohmios. Se han utilizado 93 ohmios para conexiones cortas, como conectar un host de computadora y un monitor. Su característica de baja capacitancia reduce la carga en el circuito y permite conexiones más largas; los lectores interesados pueden consultar MIT RadLab Series, Volumen 9, que contiene Hay una descripción más detallada.
