Tietyn leveyden jäljillä kolme päätekijää vaikuttavat impedanssiinPCBjälkiä. Ensinnäkin PCB-jäljen lähikentän EMI (sähkömagneettinen häiriö) on verrannollinen jäljen korkeuteen vertailutasosta. Mitä pienempi korkeus, sitä pienempi säteily. Toiseksi ylikuuluminen muuttuu merkittävästi jäljen korkeuden mukaan. Jos korkeutta vähennetään puoleen, ylikuuluminen pienenee lähes neljännekseen. Lopuksi, mitä pienempi korkeus, sitä pienempi on impedanssi ja se on vähemmän herkkä kapasitiivisille kuormille. Kaikki kolme tekijää antavat suunnittelijalle mahdollisuuden pitää jälki mahdollisimman lähellä vertailutasoa. Syy, joka estää sinua pienentämästä jäljityskorkeutta nollaan, on se, että useimmat sirut eivät voi käyttää siirtolinjoja, joiden impedanssi on alle 50 ohmia. (Tämän säännön erikoistapaus on Rambus, joka voi ajaa 27 ohmia, ja Nationalin BTL-sarja, joka voi ajaa 17 ohmia). Kaikissa tilanteissa ei ole parasta käyttää 50 ohmia. Esimerkiksi 8080-prosessorin hyvin vanha NMOS-rakenne toimii 100 kHz:llä ilman EMI:n, ylikuulumisen ja kapasitiivisen kuormituksen ongelmia, eikä se voi ajaa 50 ohmia. Tässä prosessorissa korkea impedanssi tarkoittaa pientä virrankulutusta, ja sinun tulee käyttää ohuita, korkeaimpedanssisia johtoja mahdollisimman paljon. Myös puhtaasti mekaaninen näkökulma on otettava huomioon. Esimerkiksi tiheydellä mitattuna monikerroksisen levyn kerrosten välinen etäisyys on hyvin pieni ja 70 ohmin impedanssin vaatima linjanleveysprosessi on vaikea saavuttaa. Tässä tapauksessa kannattaa käyttää 50 ohmia, jolla on leveämpi viivan leveys ja helpompi valmistaa. Mikä on koaksiaalikaapelin impedanssi? RF-kentällä tarkasteltavat ongelmat eivät ole samat kuin piirilevyissä, mutta myös RF-teollisuuden koaksiaalikaapeleilla on samanlainen impedanssialue. IEC-julkaisun (1967) mukaan 75 ohmia on yleinen impedanssistandardi koaksiaalikaapeleille (huomaa: ilmaa käytetään eristekerroksena), koska voit sopia joihinkin yleisiin antennikokoonpanoihin. Se määrittelee myös 50 ohmin kaapelin, joka perustuu kiinteään polyeteeniin, koska kun ulkoinen suojakerros, jonka halkaisija on kiinteä ja dielektrisyysvakio on kiinnitetty arvoon 2,2 (kiinteän polyeteenin dielektrisyysvakio), 50 ohmin impedanssin skin-ilmiöhäviö on pienin. Voit todistaa perusfysiikasta, että 50 ohmia on paras. Kaapelin L skin-ilmiöhäviö (desibeleinä) on verrannollinen skin-ilmiön kokonaisresistanssiin R (yksikköpituus) jaettuna ominaisimpedanssilla Z0. Kokonaisvaikutusresistanssi R on suojakerroksen ja välijohtimen vastusten summa. Suojakerroksen ihovaikutusresistanssi on kääntäen verrannollinen sen halkaisijaan d2 korkeilla taajuuksilla. Koaksiaalikaapelin sisäjohtimen skin-ilmiöresistanssi on kääntäen verrannollinen sen halkaisijaan d1 korkeilla taajuuksilla. Sarjan kokonaisresistanssi R on siis verrannollinen (1/d2 +1/d1). Yhdistämällä nämä tekijät, annettu d2 ja eristemateriaalin vastaava dielektrisyysvakio ER, voit käyttää seuraavaa kaavaa vähentämään ihovaikutuksen menetystä. Missä tahansa sähkömagneettisia kenttiä ja mikroaaltoja käsittelevässä kirjassa voit huomata, että Z0 on d2:n, d1:n ja ER:n (huom: eristävän kerroksen suhteellinen permittiivisyys) funktio. Laita yhtälö 2 yhtälöön 1, ja osoittaja ja nimittäjä kerrotaan d2:lla. , Kaavan 3 selvittämisen jälkeen vakiotermi (/60)*(1/d2) erotetaan ja tehollinen termi ((1+d2/d1)/ln(d2/d1)) määrittää minimipisteen. Tarkastellaan tarkemmin kaavan 3 kaavan minimipistettä, jota ohjataan vain d2/d1:llä ja jolla ei ole mitään tekemistä ER:n ja kiinteän arvon d2 kanssa. Ota d2/d1 parametriksi ja piirrä kaavio L:lle. Kun d2/d1 = 3,5911 (Huom. Ratkaise transsendentaalinen yhtälö), hanki pienin arvo. Olettaen, että kiinteän polyeteenin dielektrisyysvakio on 2,25 ja d2/d1 = 3,5911, ominaisimpedanssi on 51,1 ohmia. Kauan sitten radioinsinöörit arvioivat tämän arvon mukavuuden vuoksi 50 ohmiin koaksiaalikaapeleiden optimaaliseksi arvoksi. Tämä osoittaa, että noin 0 ohmia, L on pienin. Mutta tämä ei vaikuta muiden impedanssien käyttöön. Jos esimerkiksi teet 75 ohmin 5 kaapelin, jolla on sama suojan halkaisija (Huomautus: d2) ja eriste (Huomautus: ER), ihon vaikutushäviö kasvaa 12 %. Eri eristimillä optimaalisen d2/d1-suhteen synnyttämä optimaalinen impedanssi on hieman erilainen (Huomautus: Esimerkiksi ilmaneristys vastaa noin 77 ohmia, ja insinööri valitsee arvon 75 ohmia käytön helpottamiseksi). Muita lisäyksiä: Yllä oleva johtopäätös selittää myös, miksi 75 ohmin TV-kaapelin leikkauspinta on lootuksen muotoinen ontto ydinrakenne, kun taas 50 ohmin tietoliikennekaapeli on kiinteä ydin. Siinä on myös tärkeä muistutus. Niin kauan kuin taloudellinen tilanne sen sallii, yritä valita kaapeli, jonka ulkohalkaisija on suuri (Huom: d2). Lujuuden lisäämisen lisäksi pääasiallinen syy on se, että mitä suurempi ulkohalkaisija, sitä suurempi on sisähalkaisija (optimaalinen halkaisijasuhde d2) /d1), johtimen RF-häviö on luonnollisesti pienempi. Miksi 50 ohmista on tullut RF-siirtolinjojen impedanssistandardi? Bird Electronics tarjoaa yhden levitetyimmistä versioista tarinasta Harmon Banningin "Cable: 50 ohmin alkuperästä voi olla monia tarinoita". Mikroaaltosovellusten alkuaikoina, toisen maailmansodan aikana, impedanssin valinta oli täysin riippuvainen käyttötarpeista. Suuritehoiseen käsittelyyn käytettiin usein 30 ohmia ja 44 ohmia. Toisaalta pienihäviöisen ilmatäytteisen linjan impedanssi on 93 ohmia. Noina vuosina korkeammilla taajuuksilla, joita käytettiin harvoin, ei ollut joustavia joustavia kaapeleita, vain jäykät kanavat, jotka oli täytetty ilmaväliaineella. Puolijäykät kaapelit syntyivät 1950-luvun alussa, ja todelliset mikroaaltouunin joustavat kaapelit ilmestyivät noin 10 vuotta myöhemmin. Tekniikan kehittyessä impedanssistandardit on annettava, jotta saavutetaan tasapaino taloudellisuuden ja mukavuuden välillä. Yhdysvalloissa 50 ohmia on kompromissivalinta; Yhteistä armeijaa ja laivastoa varten näiden ongelmien ratkaisemiseksi perustettiin JAN-niminen organisaatio, joka myöhemmin oli MIL:n erityisesti kehittämä DESC. Eurooppa valitsi 60 ohmia. Itse asiassa Yhdysvalloissa yleisimmin käytetty putki koostuu olemassa olevista sauvoista ja vesiputkista, ja 51,5 ohmia on hyvin yleinen. Tuntuu oudolta nähdä ja käyttää sovitinta/muunninta 50 ohmista 51,5 ohmiin. Lopulta 50 ohmia voitti, ja erikoisputkia valmistettiin (tai ehkä sisustajat muuttivat hieman putkiensa halkaisijaa). Pian sen jälkeen eurooppalaiset joutuivat muuttumaan alan hallitsevan yrityksen, kuten Hewlett-Packardin, vaikutuksesta. 75 ohmia on pitkän matkan viestinnän standardi. Koska se on dielektrinen täyttölinja, pienin häviö saadaan 77 ohmilla. 93 ohmia on käytetty lyhyisiin yhteyksiin, kuten tietokoneen isäntäkoneen ja näytön yhdistämiseen. Sen pieni kapasitanssi vähentää piirin kuormitusta ja mahdollistaa pidemmät liitännät; kiinnostuneet lukijat voivat viitata MIT RadLab -sarjan osaan 9, joka sisältää On yksityiskohtaisempi kuvaus.
