Per a traces amb una certa amplada, tres factors principals afectaran la impedància dePCBrastres. En primer lloc, l'EMI (interferència electromagnètica) del camp proper de la traça de la PCB és proporcional a l'alçada de la traça des del pla de referència. Com més baixa sigui l'alçada, menor serà la radiació. En segon lloc, la diafonia canviarà significativament amb l'alçada de la traça. Si l'alçada es redueix a la meitat, la diafonia es reduirà a gairebé una quarta part. Finalment, com més baixa és l'alçada, menor és la impedància i és menys susceptible a les càrregues capacitives. Tots tres factors permetran al dissenyador mantenir la traça el més a prop possible del pla de referència. La raó que impedeix reduir l'alçada de la traça a zero és que la majoria de xips no poden conduir línies de transmissió amb una impedància inferior a 50 ohms. (Un cas especial d'aquesta regla és Rambus que pot conduir 27 ohms, i la sèrie BTL de National, que pot conduir 17 ohms). No totes les situacions són millors per utilitzar 50 ohms. Per exemple, l'estructura NMOS molt antiga del processador 8080 funciona a 100 KHz sense problemes d'EMI, diafonia i càrrega capacitiva, i no pot conduir 50 ohms. Per a aquest processador, una alta impedància significa un baix consum d'energia, i hauríeu d'utilitzar cables prims i d'alta impedància tant com sigui possible. També cal considerar una perspectiva purament mecànica. Per exemple, en termes de densitat, la distància entre les capes d'un tauler multicapa és molt petita i el procés d'amplada de línia necessari per a una impedància de 70 ohms és difícil d'aconseguir. En aquest cas, hauríeu d'utilitzar 50 ohms, que té una amplada de línia més àmplia i és més fàcil de fabricar. Quina és la impedància del cable coaxial? En el camp de la RF, els problemes considerats no són els mateixos que els considerats als PCB, però els cables coaxials de la indústria de RF també tenen un rang d'impedància similar. Segons la publicació de l'IEC (1967), 75 ohms és un estàndard d'impedància comú per als cables coaxials (nota: l'aire s'utilitza com a capa aïllant) perquè podeu coincidir amb algunes configuracions d'antena habituals. També defineix un cable de 50 ohms basat en polietilè sòlid, perquè quan la capa de protecció externa amb un diàmetre fix i la constant dielèctrica es fixa a 2,2 (la constant dielèctrica del polietilè sòlid), la pèrdua d'efecte pell d'impedància de 50 ohms és la més petita. Podeu demostrar des de la física bàsica que 50 ohms és el millor. La pèrdua d'efecte pell del cable L (en decibels) és proporcional a la resistència total a l'efecte pell R (longitud unitat) dividida per la impedància característica Z0. La resistència total a l'efecte de la pell R és la suma de la resistència de la capa de blindatge i el conductor intermedi. La resistència a l'efecte de la pell de la capa de blindatge és inversament proporcional al seu diàmetre d2 a altes freqüències. La resistència a l'efecte pell del conductor interior d'un cable coaxial és inversament proporcional al seu diàmetre d1 a altes freqüències. Per tant, la resistència total de la sèrie R és proporcional a (1/d2 +1/d1). Combinant aquests factors, donat d2 i la corresponent constant dielèctrica ER del material aïllant, podeu utilitzar la fórmula següent per reduir la pèrdua d'efecte pell. En qualsevol llibre bàsic sobre camps electromagnètics i microones, podeu trobar que Z0 és una funció de d2, d1 i ER (nota: la permitivitat relativa de la capa aïllant). Posa l'equació 2 a l'equació 1, i el numerador i el denominador es multipliquen per d2. , Després d'ordenar la fórmula 3, el terme constant (/60)*(1/d2) es separa i el terme efectiu ((1+d2/d1)/ln(d2/d1)) determina el punt mínim. Mireu més de prop el punt mínim de la fórmula de la fórmula 3, que només està controlat per d2/d1 i no té res a veure amb ER i el valor fix d2. Agafeu d2/d1 com a paràmetre i dibuixeu una gràfica per a L. Quan d2/d1=3,5911 (Nota: Resol una equació transcendental), obteniu el valor mínim. Suposant que la constant dielèctrica del polietilè sòlid és 2,25 i d2/d1=3,5911, la impedància característica és de 51,1 ohms. Fa molt de temps, els enginyers de ràdio, per comoditat, van aproximar aquest valor a 50 ohms com el valor òptim per als cables coaxials. Això demostra que al voltant de 0 ohms, L és el més petit. Però això no afecta l'ús d'altres impedàncies. Per exemple, si feu un cable de 75 ohms 5 amb el mateix diàmetre de blindatge (Nota: d2) i aïllant (Nota: ER), la pèrdua d'efecte pell augmentarà un 12%. Per a diferents aïllants, la impedància òptima generada per la relació d2/d1 òptima serà lleugerament diferent (Nota: per exemple, l'aïllament de l'aire correspon a uns 77 ohms i l'enginyer tria un valor de 75 ohms per a un ús fàcil). Altres suplements: la derivació anterior també explica per què la superfície de tall del cable de TV de 75 ohms és una estructura de nucli buit en forma de lotus, mentre que el cable de comunicació de 50 ohms és un nucli sòlid. També hi ha un recordatori important. Sempre que la situació econòmica ho permeti, intenteu triar un cable amb un gran diàmetre exterior (Nota: d2). A més d'augmentar la força, la raó principal és que com més gran és el diàmetre exterior, més gran és el diàmetre interior (la relació de diàmetre òptima d2) / d1), la pèrdua de RF del conductor és, per descomptat, menor. Per què els 50 ohms s'han convertit en l'estàndard d'impedància per a les línies de transmissió de RF? Bird Electronics ofereix una de les versions més difoses de la història, del "Cable: pot haver-hi moltes històries sobre l'origen dels 50 ohms" de Harmon Banning. En els primers dies de les aplicacions de microones, durant la Segona Guerra Mundial, l'elecció de la impedància depenia completament de les necessitats d'ús. Per al processament d'alta potència, sovint s'utilitzaven 30 ohms i 44 ohms. D'altra banda, la impedància de la línia plena d'aire amb pèrdues més baixes és de 93 ohms. En aquells anys, per a freqüències més altes que poques vegades s'utilitzaven, no hi havia cables flexibles flexibles, només conductes rígids plens de medi d'aire. Els cables semirígids van néixer a principis dels anys 50, i els cables flexibles de microones reals van aparèixer uns 10 anys més tard. Amb l'avenç de la tecnologia, cal donar estàndards d'impedància per aconseguir un equilibri entre economia i comoditat. Als Estats Units, 50 ohms és una opció de compromís; perquè l'exèrcit i la marina conjuntes resolguessin aquests problemes, es va establir una organització anomenada JAN, que més tard va ser DESC, desenvolupada especialment pel MIL. Europa va triar 60 ohms. De fet, el conducte més utilitzat als Estats Units està format per barres i canonades d'aigua existents, i 51,5 ohms és molt habitual. Se sent estrany veure i utilitzar un adaptador/conversor de 50 ohms a 51,5 ohms. Al final, van guanyar 50 ohms i es van fabricar conductes especials (o potser els decoradors van canviar lleugerament el diàmetre dels seus tubs). Poc després, sota la influència d'una empresa dominant en el sector com Hewlett-Packard, els europeus també es van veure obligats a canviar. 75 ohms és l'estàndard per a la comunicació a llarga distància. Com que es tracta d'una línia d'ompliment dielèctric, la pèrdua més baixa s'obté a 77 ohms. S'han utilitzat 93 ohms per a una connexió curta, com ara connectar un host d'ordinador i un monitor. La seva característica de baixa capacitat redueix la càrrega del circuit i permet connexions més llargues; els lectors interessats poden consultar la sèrie MIT RadLab, volum 9, que conté Hi ha una descripció més detallada.
