Balita sa Industriya

Ang pinagmulan ng 50 ohms sa pagtutugma ng impedance

2021-10-22

Para sa mga bakas na may tiyak na lapad, tatlong pangunahing salik ang makakaapekto sa impedance ngPCBbakas. Una sa lahat, ang EMI (electromagnetic interference) ng malapit na field ng PCB trace ay proporsyonal sa taas ng trace mula sa reference plane. Kung mas mababa ang taas, mas maliit ang radiation. Pangalawa, ang crosstalk ay magbabago nang malaki sa taas ng bakas. Kung ang taas ay mababawasan ng kalahati, ang crosstalk ay mababawasan sa halos isang-kapat. Sa wakas, mas mababa ang taas, mas maliit ang impedance, at hindi gaanong madaling kapitan sa mga capacitive load. Ang lahat ng tatlong mga kadahilanan ay magbibigay-daan sa taga-disenyo na panatilihin ang bakas na mas malapit hangga't maaari sa reference na eroplano. Ang dahilan na pumipigil sa iyo na bawasan ang taas ng bakas sa zero ay ang karamihan sa mga chip ay hindi maaaring magmaneho ng mga linya ng transmission na may impedance na mas mababa sa 50 ohms. (Ang isang espesyal na kaso ng panuntunang ito ay ang Rambus na maaaring magmaneho ng 27 ohms, at ang BTL series ng Pambansang, na maaaring magmaneho ng 17 ohms). Hindi lahat ng sitwasyon ay pinakamahusay na gumamit ng 50 ohms. Halimbawa, ang napakalumang istraktura ng NMOS ng 8080 processor ay gumagana sa 100KHz nang walang mga problema sa EMI, crosstalk at capacitive load, at hindi ito makapagmaneho ng 50 ohms. Para sa processor na ito, ang mataas na impedance ay nangangahulugan ng mababang pagkonsumo ng kuryente, at dapat kang gumamit ng manipis at mataas na impedance na mga wire hangga't maaari. Dapat ding isaalang-alang ang isang purong mekanikal na pananaw. Halimbawa, sa mga tuntunin ng density, ang distansya sa pagitan ng mga layer ng isang multilayer board ay napakaliit, at ang proseso ng lapad ng linya na kinakailangan para sa 70 ohm impedance ay mahirap makuha. Sa kasong ito, dapat mong gamitin ang 50 ohms, na may mas malawak na lapad ng linya at mas madaling gawin. Ano ang impedance ng coaxial cable? Sa larangan ng RF, ang mga isyu na isinasaalang-alang ay hindi katulad ng mga isinasaalang-alang sa mga PCB, ngunit ang mga coaxial cable sa industriya ng RF ay mayroon ding katulad na hanay ng impedance. Ayon sa publikasyon ng IEC (1967), ang 75 ohms ay isang karaniwang pamantayan ng impedance para sa mga coaxial cable (tandaan: ang hangin ay ginagamit bilang isang insulating layer) dahil maaari mong itugma ang ilang karaniwang mga configuration ng antenna. Tinutukoy din nito ang isang 50 ohm cable batay sa solid polyethylene, dahil kapag ang panlabas na shielding layer na may fixed diameter at ang dielectric constant ay naayos sa 2.2 (ang dielectric constant ng solid polyethylene), ang 50 ohm impedance na pagkawala ng epekto sa balat ay ang pinakamaliit . Maaari mong patunayan mula sa pangunahing pisika na ang 50 ohms ay ang pinakamahusay. Ang pagkawala ng epekto sa balat ng cable L (sa decibels) ay proporsyonal sa kabuuang resistensya ng epekto ng balat R (haba ng yunit) na hinati sa katangian na impedance Z0. Ang kabuuang paglaban sa epekto ng balat R ay ang kabuuan ng paglaban ng shielding layer at ang intermediate conductor. Ang paglaban sa epekto ng balat ng shielding layer ay inversely proportional sa diameter nito d2 sa mataas na frequency. Ang resistensya ng epekto ng balat ng panloob na conductor ng isang coaxial cable ay inversely proportional sa diameter nito d1 sa mataas na frequency. Ang kabuuang paglaban ng serye R ay samakatuwid ay proporsyonal sa (1/d2 +1/d1). Ang pagsasama-sama ng mga salik na ito, na ibinigay sa d2 at ang kaukulang dielectric constant ER ng insulating material, maaari mong gamitin ang sumusunod na formula upang mabawasan ang pagkawala ng epekto sa balat. Sa anumang pangunahing aklat tungkol sa mga electromagnetic field at microwave, makikita mo na ang Z0 ay isang function ng d2, d1 at ER (tandaan: ang relatibong permittivity ng insulating layer). Ilagay ang Equation 2 sa Equation 1, at ang numerator at denominator ay i-multiply sa d2. , Pagkatapos pag-uri-uriin ang formula 3, ang pare-parehong termino (/60)*(1/d2) ay pinaghihiwalay, at ang epektibong termino ((1+d2/d1)/ln(d2/d1)) ay tumutukoy sa pinakamababang punto. Tingnang mabuti ang pinakamababang punto ng formula sa formula 3, na kinokontrol lamang ng d2/d1, at walang kinalaman sa ER at sa fixed value na d2. Kunin ang d2/d1 bilang parameter at gumuhit ng graph para sa L. Kapag d2/d1=3.5911 (Tandaan: Lutasin ang isang transendental equation), kunin ang pinakamababang halaga. Ipagpalagay na ang dielectric constant ng solid polyethylene ay 2.25 at d2/d1=3.5911, ang katangian na impedance ay 51.1 ohms. Matagal nang panahon, ang mga inhinyero ng radyo, para sa kaginhawahan, ay tinantiya ang halagang ito sa 50 ohms bilang pinakamainam na halaga para sa mga coaxial cable. Ito ay nagpapatunay na sa paligid ng 0 ohm, L ang pinakamaliit. Ngunit hindi ito nakakaapekto sa iyong paggamit ng iba pang mga impedance. Halimbawa, kung gagawa ka ng 75 ohm 5 cable na may parehong diameter ng shield (Tandaan: d2) at insulator (Tandaan: ER), tataas ng 12% ang pagkawala ng epekto sa balat. Para sa iba't ibang mga insulator, ang pinakamainam na impedance na nabuo ng pinakamainam na ratio ng d2/d1 ay bahagyang naiiba (Tandaan: Halimbawa, ang pagkakabukod ng hangin ay tumutugma sa humigit-kumulang 77 ohms, at ang inhinyero ay pipili ng halaga na 75 ohms para sa madaling paggamit). Iba pang mga supplement: Ipinapaliwanag din ng derivation sa itaas kung bakit ang 75-ohm TV cable cut surface ay hugis lotus hollow core structure habang ang 50-ohm communication cable ay solid core. Mayroon ding mahalagang paalala. Hangga't pinahihintulutan ng sitwasyong pang-ekonomiya, subukang pumili ng cable na may malaking panlabas na diameter (Tandaan: d2). Bilang karagdagan sa pagtaas ng lakas, ang pangunahing dahilan ay ang mas malaki ang panlabas na diameter, mas malaki ang panloob na diameter (ang pinakamainam na ratio ng diameter d2) /d1), ang pagkawala ng RF ng konduktor ay siyempre mas maliit. Bakit ang 50 ohms ay naging pamantayan ng impedance para sa mga linya ng paghahatid ng RF? Nagbibigay ang Bird Electronics ng isa sa pinaka-circulated na bersyon ng kuwento, mula sa "Cable: Maaaring maraming kuwento tungkol sa pinagmulan ng 50 ohms" ng Harmon Banning. Sa mga unang araw ng mga aplikasyon ng microwave, sa panahon ng Ikalawang Digmaang Pandaigdig, ang pagpili ng impedance ay ganap na nakadepende sa mga pangangailangan ng paggamit. Para sa high-power processing, 30 ohms at 44 ohms ang kadalasang ginagamit. Sa kabilang banda, ang impedance ng pinakamababang pagkawala ng linya na puno ng hangin ay 93 ohms. Sa mga taong iyon, para sa mas mataas na mga frequency na bihirang ginagamit, walang nababaluktot na nababaluktot na mga cable, matibay lamang na mga duct na puno ng air medium. Ang mga semi-rigid na cable ay ipinanganak noong unang bahagi ng 1950s, at ang mga totoong microwave flexible cable ay lumitaw pagkalipas ng 10 taon. Sa pagsulong ng teknolohiya, ang mga pamantayan ng impedance ay kailangang ibigay upang magkaroon ng balanse sa pagitan ng ekonomiya at kaginhawahan. Sa Estados Unidos, ang 50 ohms ay isang kompromiso na pagpipilian; para malutas ng magkasanib na hukbo at hukbong-dagat ang mga problemang ito, itinatag ang isang organisasyong tinatawag na JAN, na kalaunan ay DESC, na espesyal na binuo ng MIL. Pinili ng Europa ang 60 ohms. Sa katunayan, ang pinakakaraniwang ginagamit na conduit sa Estados Unidos ay binubuo ng mga umiiral na rod at tubo ng tubig, at ang 51.5 ohms ay karaniwan. Kakaiba ang pakiramdam na makita at gumamit ng adapter/converter mula 50 ohm hanggang 51.5 ohm. Sa huli, 50 ohms ang nanalo, at ang mga espesyal na conduit ay ginawa (o marahil ang mga dekorador ay bahagyang binago ang diameter ng kanilang mga tubo). Di-nagtagal, sa ilalim ng impluwensya ng isang nangingibabaw na kumpanya sa industriya tulad ng Hewlett-Packard, napilitang magbago ang mga Europeo. Ang 75 ohms ay ang pamantayan para sa malayuang komunikasyon. Dahil ito ay isang dielectric filling line, ang pinakamababang pagkawala ay nakuha sa 77 ohms. Ang 93 ohm ay ginamit para sa maikling koneksyon, tulad ng pagkonekta sa isang computer host at isang monitor. Ang tampok na mababang kapasidad nito ay binabawasan ang pagkarga sa circuit at nagbibigay-daan sa mas mahabang koneksyon; ang mga interesadong mambabasa ay maaaring sumangguni sa MIT RadLab Series, Volume 9, na naglalaman ng May mas detalyadong paglalarawan.


We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies. Privacy Policy
Reject Accept