Για ίχνη με ορισμένο πλάτος, τρεις κύριοι παράγοντες επηρεάζουν την αντίσταση τουPCBίχνη. Πρώτα απ 'όλα, το EMI (ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή) του κοντινού πεδίου του ίχνους PCB είναι ανάλογο με το ύψος του ίχνους από το επίπεδο αναφοράς. Όσο χαμηλότερο είναι το ύψος, τόσο μικρότερη είναι η ακτινοβολία. Δεύτερον, το crosstalk θα αλλάξει σημαντικά με το ύψος του ίχνους. Εάν το ύψος μειωθεί κατά το ήμισυ, η αλληλεπίδραση θα μειωθεί σχεδόν στο ένα τέταρτο. Τέλος, όσο χαμηλότερο είναι το ύψος, τόσο μικρότερη είναι η σύνθετη αντίσταση και είναι λιγότερο επιρρεπής σε χωρητικά φορτία. Και οι τρεις παράγοντες θα επιτρέψουν στον σχεδιαστή να κρατήσει το ίχνος όσο το δυνατόν πιο κοντά στο επίπεδο αναφοράς. Ο λόγος που σας εμποδίζει να μειώσετε το ύψος του ίχνους στο μηδέν είναι ότι τα περισσότερα τσιπ δεν μπορούν να οδηγήσουν γραμμές μετάδοσης με σύνθετη αντίσταση μικρότερη από 50 ohms. (Μια ειδική περίπτωση αυτού του κανόνα είναι το Rambus που μπορεί να οδηγήσει 27 ohms και η σειρά BTL της National, που μπορεί να οδηγήσει 17 ohms). Δεν είναι όλες οι καταστάσεις καλύτερα να χρησιμοποιείτε 50 ohms. Για παράδειγμα, η πολύ παλιά δομή NMOS του επεξεργαστή 8080 λειτουργεί στα 100KHz χωρίς προβλήματα EMI, crosstalk και χωρητικό φορτίο και δεν μπορεί να οδηγήσει 50 ohms. Για αυτόν τον επεξεργαστή, η υψηλή σύνθετη αντίσταση σημαίνει χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και θα πρέπει να χρησιμοποιείτε λεπτά καλώδια υψηλής σύνθετης αντίστασης όσο το δυνατόν περισσότερο. Πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη μια καθαρά μηχανική προοπτική. Για παράδειγμα, όσον αφορά την πυκνότητα, η απόσταση μεταξύ των στρωμάτων μιας πολυστρωματικής πλακέτας είναι πολύ μικρή και η διαδικασία πλάτους γραμμής που απαιτείται για σύνθετη αντίσταση 70 ohm είναι δύσκολο να επιτευχθεί. Σε αυτή την περίπτωση, θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε 50 ohms, το οποίο έχει μεγαλύτερο πλάτος γραμμής και είναι πιο εύκολο στην κατασκευή. Ποια είναι η σύνθετη αντίσταση του ομοαξονικού καλωδίου; Στον τομέα των ραδιοσυχνοτήτων, τα ζητήματα που εξετάζονται δεν είναι τα ίδια με αυτά που εξετάζονται στα PCB, αλλά τα ομοαξονικά καλώδια στη βιομηχανία ραδιοσυχνοτήτων έχουν επίσης παρόμοια εμβέλεια σύνθετης αντίστασης. Σύμφωνα με τη δημοσίευση IEC (1967), τα 75 ohms είναι ένα κοινό πρότυπο σύνθετης αντίστασης για ομοαξονικά καλώδια (σημείωση: ο αέρας χρησιμοποιείται ως μονωτικό στρώμα) επειδή μπορείτε να ταιριάξετε ορισμένες κοινές διαμορφώσεις κεραίας. Ορίζει επίσης ένα καλώδιο 50 ohm που βασίζεται σε συμπαγές πολυαιθυλένιο, επειδή όταν η εξωτερική στρώση θωράκισης με σταθερή διάμετρο και τη διηλεκτρική σταθερά είναι σταθερή στο 2,2 (η διηλεκτρική σταθερά του στερεού πολυαιθυλενίου), η απώλεια δερματικού εφέ σύνθετης αντίστασης 50 ohm είναι η μικρότερη . Μπορείτε να αποδείξετε από τη βασική φυσική ότι τα 50 ohms είναι τα καλύτερα. Η απώλεια δερματικού φαινομένου του καλωδίου L (σε ντεσιμπέλ) είναι ανάλογη με τη συνολική αντίσταση δερματικού εφέ R (μονάδα μήκος) διαιρεμένη με τη χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση Z0. Η συνολική αντίσταση δερματικού εφέ R είναι το άθροισμα της αντίστασης του στρώματος θωράκισης και του ενδιάμεσου αγωγού. Η αντίσταση δερματικής επίδρασης του στρώματος θωράκισης είναι αντιστρόφως ανάλογη με τη διάμετρό του d2 στις υψηλές συχνότητες. Η αντίσταση δερματικού φαινομένου του εσωτερικού αγωγού ενός ομοαξονικού καλωδίου είναι αντιστρόφως ανάλογη με τη διάμετρό του d1 στις υψηλές συχνότητες. Η συνολική αντίσταση σειράς R είναι επομένως ανάλογη του (1/d2 +1/d1). Συνδυάζοντας αυτούς τους παράγοντες, δεδομένου του d2 και της αντίστοιχης διηλεκτρικής σταθεράς ER του μονωτικού υλικού, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον ακόλουθο τύπο για να μειώσετε την απώλεια του δερματικού αποτελέσματος. Σε οποιοδήποτε βασικό βιβλίο σχετικά με τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία και τα μικροκύματα, μπορείτε να βρείτε ότι το Z0 είναι συνάρτηση των d2, d1 και ER (σημείωση: η σχετική διαπερατότητα του μονωτικού στρώματος). Βάλτε την εξίσωση 2 στην εξίσωση 1 και ο αριθμητής και ο παρονομαστής πολλαπλασιάζονται με d2. , Μετά την ταξινόμηση του τύπου 3, ο σταθερός όρος (/60)*(1/d2) διαχωρίζεται και ο ενεργός όρος ((1+d2/d1)/ln(d2/d1)) καθορίζει το ελάχιστο σημείο. Ρίξτε μια πιο προσεκτική ματιά στο ελάχιστο σημείο του τύπου στον τύπο 3, το οποίο ελέγχεται μόνο από το d2/d1 και δεν έχει καμία σχέση με το ER και τη σταθερή τιμή d2. Πάρτε το d2/d1 ως παράμετρο και σχεδιάστε ένα γράφημα για το L. Όταν d2/d1=3,5911 (Σημείωση: Λύστε μια υπερβατική εξίσωση), λάβετε την ελάχιστη τιμή. Υποθέτοντας ότι η διηλεκτρική σταθερά του στερεού πολυαιθυλενίου είναι 2,25 και d2/d1=3,5911, η χαρακτηριστική σύνθετη αντίσταση είναι 51,1 ohms. Πριν από πολύ καιρό, οι μηχανικοί ραδιοφώνου, για λόγους ευκολίας, προσέγγισαν αυτήν την τιμή στα 50 ohms ως τη βέλτιστη τιμή για ομοαξονικά καλώδια. Αυτό αποδεικνύει ότι περίπου 0 ohm, το L είναι το μικρότερο. Αλλά αυτό δεν επηρεάζει τη χρήση άλλων σύνθετων αντιστάσεων. Για παράδειγμα, εάν φτιάξετε ένα καλώδιο 75 ohm 5 με την ίδια διάμετρο θωράκισης (Σημείωση: d2) και μονωτή (Σημείωση: ER), η απώλεια δερματικού εφέ θα αυξηθεί κατά 12%. Για διαφορετικούς μονωτές, η βέλτιστη αντίσταση που δημιουργείται από τη βέλτιστη αναλογία d2/d1 θα είναι ελαφρώς διαφορετική (Σημείωση: Για παράδειγμα, η μόνωση αέρα αντιστοιχεί σε περίπου 77 ohms και ο μηχανικός επιλέγει μια τιμή 75 ohms για εύκολη χρήση). Άλλα συμπληρώματα: Η παραπάνω εξαγωγή εξηγεί επίσης γιατί η επιφάνεια κοπής καλωδίου τηλεόρασης 75 ohm είναι μια δομή κοίλου πυρήνα σε σχήμα λωτού ενώ το καλώδιο επικοινωνίας 50 ohm είναι συμπαγής πυρήνας. Υπάρχει επίσης μια σημαντική υπενθύμιση. Εφόσον το επιτρέπει η οικονομική κατάσταση, προσπαθήστε να επιλέξετε ένα καλώδιο με μεγάλη εξωτερική διάμετρο (Σημείωση: d2). Εκτός από την αύξηση της αντοχής, ο κύριος λόγος είναι ότι όσο μεγαλύτερη είναι η εξωτερική διάμετρος, τόσο μεγαλύτερη η εσωτερική διάμετρος (ο βέλτιστος λόγος διαμέτρου d2) /d1), η απώλεια ραδιοσυχνοτήτων του αγωγού είναι φυσικά μικρότερη. Γιατί τα 50 Ω έχουν γίνει το πρότυπο σύνθετης αντίστασης για γραμμές μετάδοσης ραδιοσυχνοτήτων; Η Bird Electronics παρέχει μια από τις πιο δημοφιλείς εκδοχές της ιστορίας, από το "Καλώδιο: Μπορεί να υπάρχουν πολλές ιστορίες για την προέλευση των 50 ohms" του Harmon Banning. Στις πρώτες μέρες των εφαρμογών μικροκυμάτων, κατά τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο, η επιλογή της σύνθετης αντίστασης εξαρτιόταν πλήρως από τις ανάγκες χρήσης. Για επεξεργασία υψηλής ισχύος, χρησιμοποιήθηκαν συχνά 30 ohms και 44 ohms. Από την άλλη πλευρά, η σύνθετη αντίσταση της γραμμής γεμάτη αέρα με χαμηλότερη απώλεια είναι 93 ohms. Εκείνα τα χρόνια, για τις υψηλότερες συχνότητες που χρησιμοποιούνταν σπάνια, δεν υπήρχαν εύκαμπτα εύκαμπτα καλώδια, απλώς άκαμπτοι αγωγοί γεμάτοι με μέσο αέρα. Τα ημιάκαμπτα καλώδια γεννήθηκαν στις αρχές της δεκαετίας του 1950 και τα πραγματικά εύκαμπτα καλώδια μικροκυμάτων εμφανίστηκαν περίπου 10 χρόνια αργότερα. Με την πρόοδο της τεχνολογίας, πρέπει να δοθούν πρότυπα σύνθετης αντίστασης προκειμένου να επιτευχθεί μια ισορροπία μεταξύ οικονομίας και ευκολίας. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, τα 50 ohms είναι μια συμβιβαστική επιλογή. για την επίλυση αυτών των προβλημάτων από τον κοινό στρατό και το ναυτικό, ιδρύθηκε μια οργάνωση με το όνομα JAN, η οποία αργότερα αναπτύχθηκε DESC, ειδικά από την MIL. Η Ευρώπη επέλεξε 60 ohms. Στην πραγματικότητα, ο πιο συχνά χρησιμοποιούμενος αγωγός στις Ηνωμένες Πολιτείες αποτελείται από υπάρχουσες ράβδους και σωλήνες νερού και τα 51,5 ohms είναι πολύ συνηθισμένα. Είναι περίεργο να βλέπεις και να χρησιμοποιείς έναν προσαρμογέα/μετατροπέα από 50 ohm σε 51,5 ohm. Στο τέλος, κέρδισαν 50 ohms και κατασκευάστηκαν ειδικοί αγωγοί (ή ίσως οι διακοσμητές άλλαξαν ελαφρώς τη διάμετρο των σωλήνων τους). Αμέσως μετά, υπό την επιρροή μιας κυρίαρχης εταιρείας στον κλάδο όπως η Hewlett-Packard, οι Ευρωπαίοι αναγκάστηκαν επίσης να αλλάξουν. Τα 75 ohms είναι το πρότυπο για επικοινωνία μεγάλων αποστάσεων. Δεδομένου ότι είναι μια διηλεκτρική γραμμή πλήρωσης, η χαμηλότερη απώλεια επιτυγχάνεται στα 77 ohms. Τα 93 ohm έχουν χρησιμοποιηθεί για σύντομη σύνδεση, όπως σύνδεση κεντρικού υπολογιστή και οθόνης. Το χαρακτηριστικό χαμηλής χωρητικότητας μειώνει το φορτίο στο κύκλωμα και επιτρέπει μεγαλύτερες συνδέσεις. Οι ενδιαφερόμενοι αναγνώστες μπορούν να ανατρέξουν στο MIT RadLab Series, Volume 9, το οποίο περιέχει Υπάρχει μια πιο λεπτομερής περιγραφή.
