
為什麽大多數工程師(shī)喜歡用50歐姆作為pcb的傳輸線阻抗(有時(shí)候這個值甚(shèn)至就是pcb板的缺省值),為(wéi)什麽不是60或者是70歐姆呢?
從生產工藝的角(jiǎo)度
對於寬度確定(dìng)的走線,3個主(zhǔ)要的因素會影響pcb走線(xiàn)的阻(zǔ)抗。 首先(xiān),是pcb走線近區場的emi(電磁幹擾)和這(zhè)個走線距參考平麵的高(gāo)度是成一定的比例關係的,高度越低意味著輻射(shè)越小。 其次,串擾會隨走線高度(dù)有顯著的變化,把高度減少(shǎo)一半,串擾會減少到近四(sì)分之一。 後,高度(dù)越低阻抗越小(xiǎo),不易受電容性(xìng)負(fù)載影響。
pcb單端阻抗(kàng)主要是線寬,銅厚,介質(zhì)厚度三個因素(sù)決定的。如上圖,50ω,這三個參數是5.5mil,1.4mil,3.5mil。這些(xiē)參數對生產來說比較容易製造,阻(zǔ)抗再小,介質厚度得越小,介質厚度再小就(jiù)會超出生產設備的(de)製程能力。5-6mil也是現在(zài)一般pcb生產廠家都能生產的。線寬一點對於現在高密度高速pcb來說,設計工程師又得叫苦(kǔ)不迭(dié)了。所以50ω在業界成為標準,也就不足為奇了。
從電氣性能的(de)角度
下麵再從(cóng)損耗的角度看看。在(zài)高(gāo)頻高速線路中有(yǒu)個趨膚效應,大家(jiā)大學學過電子知識的都知(zhī)道。業界(jiè)己經證明50ω對於趨膚效應(yīng)來(lái)說,它的損耗是小的。通常(cháng)電纜的趨膚(fū)效應損耗l(以分貝做單位)跟總的趨膚效應電阻r(單位長度)除以特性阻抗z0成正比。 總的趨膚效應電阻r是屏蔽層和中間導體電阻之和。屏蔽層(céng)的趨膚效應電阻在高頻時(shí),和它的直徑d2成反比。同(tóng)軸電纜內部(bù)導體的(de)趨膚效應電(diàn)阻在高頻時,和他的直徑d1成反比。總共的串聯電阻r,因此和(1/d2+1/d1)成正比。綜合這些因素,給定d2和相應(yīng)的隔離材(cái)料的介(jiè)電常數er,可以計算出(chū)在趨膚效應損耗小的情況下(xià)d2/d1的比值。 假定(dìng)固態聚乙(yǐ)烯的介電常數為2.25,趨膚效應損耗小時,d2/d1=3.5911得出特性阻抗正(zhèng)是50歐姆。
從曆(lì)史的(de)角度
鳥牌電子公司提供了一個為流傳的故事版本,來自於 harmon banning 的《電纜:關於 50 歐(ōu)姆的來曆可能有很多故事》。在微波應用的初期,二次(cì)世界大戰期間,阻抗的選擇*依賴於使用的需要.對於大(dà)功率的處理,30歐姆和44歐姆常被使(shǐ)用。 另一方麵,低(dī)損耗的空(kōng)氣填充線的阻抗是93歐姆。在那些歲月裏,對(duì)於很少用的更高頻率,沒有易彎曲的軟電纜,僅(jǐn)僅是填充空氣介質的剛性導管。半剛性電纜誕生於50年代早期,真正(zhèng)的微波軟電(diàn)纜出現是大約10年以後了。 隨著(zhe)技術的進步,需(xū)要給出阻抗(kàng)標準,以便在經濟性和(hé)方(fāng)便性上取得平衡(héng)。在美國,50歐姆是一個折中的選擇;為(wéi)聯合陸地軍和海軍解決這些問(wèn)題,一個名為jan的組(zǔ)織成立了,就是後來的desc,由mil特別發展的。 歐洲選擇了60歐姆。事實上,在美國多使用的導管是由現有的標尺竿和水管連接成的,51.5歐姆是十分常見(jiàn)的。看到和用到50歐姆到51.5歐姆的適配器/轉換器(qì),感覺(jiào)很奇怪的。 終50歐姆勝出了,並且(qiě)特別的導管(guǎn)被製造出來(lái)(也可能是裝修(xiū)工人略微改變了他們管子的直(zhí)徑)。不久以後(hòu),在象hewlett-packard 這樣在業界占統治(zhì)地位的(de)公司的影響下,歐洲(zhōu)人也被迫(pò)改變了(le)。
所以(yǐ)對於射頻50ω阻抗標(biāo)準緣由是業界經過長(zhǎng)期的實踐(jiàn)統(tǒng)一下來(lái)的,從生產製造上,電氣性能,曆史因素(sù)上都是一個折中的選擇。

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