За следи с определена ширина три основни фактора ще повлияят на импеданса напечатни платкиследи. На първо място, EMI (електромагнитната интерференция) на близкото поле на следата на печатната платка е пропорционална на височината на следата от референтната равнина. Колкото по-ниска е височината, толкова по-малка е радиацията. Второ, кръстосаните смущения ще се променят значително с височината на следата. Ако височината се намали наполовина, кръстосаните смущения ще намалеят до почти една четвърт. И накрая, колкото по-ниска е височината, толкова по-малък е импедансът и е по-малко податлив на капацитивни натоварвания. И трите фактора ще позволят на дизайнера да поддържа трасето възможно най-близо до референтната равнина. Причината, която ви пречи да намалите височината на трасето до нула, е, че повечето чипове не могат да управляват предавателни линии с импеданс по-малък от 50 ома. (Специален случай на това правило е Rambus, който може да управлява 27 ома, и серия BTL на National, която може да управлява 17 ома). Не във всички ситуации е най-добре да използвате 50 ома. Например, много старата NMOS структура на процесора 8080 работи на 100KHz без проблеми с EMI, кръстосани смущения и капацитивен товар и не може да управлява 50 ома. За този процесор високият импеданс означава ниска консумация на енергия и трябва да използвате тънки кабели с висок импеданс колкото е възможно повече. Трябва да се има предвид и чисто механична гледна точка. Например, по отношение на плътността, разстоянието между слоевете на многослойна платка е много малко и процесът на ширината на линията, необходим за импеданс от 70 ома, е труден за постигане. В този случай трябва да използвате 50 ома, което има по-широка ширина на линията и е по-лесно за производство. Какъв е импедансът на коаксиалния кабел? В областта на RF разглежданите проблеми не са същите като тези, разглеждани при печатни платки, но коаксиалните кабели в радиочестотната индустрия също имат подобен обхват на импеданса. Според публикацията на IEC (1967), 75 ома е общ стандарт за импеданс за коаксиални кабели (забележка: въздухът се използва като изолационен слой), тъй като можете да съпоставите някои общи конфигурации на антената. Той също така дефинира кабел от 50 ома, базиран на твърд полиетилен, тъй като когато външният екраниращ слой с фиксиран диаметър и диелектричната константа е фиксиран на 2,2 (диелектричната константа на твърдия полиетилен), загубата на скин ефект от импеданс от 50 ома е най-малката. Можете да докажете от основната физика, че 50 ома е най-доброто. Загубата на скин ефект на кабела L (в децибели) е пропорционална на общото съпротивление на скин ефекта R (единична дължина), разделено на характеристичния импеданс Z0. Общото съпротивление на скин ефект R е сумата от съпротивлението на екраниращия слой и междинния проводник. Съпротивлението на скин ефекта на екраниращия слой е обратно пропорционално на неговия диаметър d2 при високи честоти. Съпротивлението на скин ефекта на вътрешния проводник на коаксиалния кабел е обратно пропорционално на неговия диаметър d1 при високи честоти. Следователно общото последователно съпротивление R е пропорционално на (1/d2 +1/d1). Комбинирайки тези фактори, като се има предвид d2 и съответната диелектрична константа ER на изолационния материал, можете да използвате следната формула, за да намалите загубата на скин ефект. Във всяка основна книга за електромагнитните полета и микровълните можете да откриете, че Z0 е функция на d2, d1 и ER (забележка: относителната проницаемост на изолационния слой). Поставете уравнение 2 в уравнение 1 и числителят и знаменателят се умножават по d2. , След сортиране на формула 3, постоянният член (/60)*(1/d2) се отделя, а ефективният член ((1+d2/d1)/ln(d2/d1)) определя минималната точка. Разгледайте по-отблизо минималната точка на формулата във формула 3, която се контролира само от d2/d1 и няма нищо общо с ER и фиксираната стойност d2. Вземете d2/d1 като параметър и начертайте графика за L. Когато d2/d1=3,5911 (Забележка: Решете трансцендентно уравнение), получете минималната стойност. Ако приемем, че диелектричната константа на твърдия полиетилен е 2,25 и d2/d1=3,5911, характерният импеданс е 51,1 ома. Преди много време радиоинженерите, за удобство, приближиха тази стойност до 50 ома като оптимална стойност за коаксиални кабели. Това доказва, че около 0 ома L е най-малкият. Но това не се отразява на използването на други импеданси. Например, ако направите 75 ома 5 кабел със същия диаметър на екрана (Забележка: d2) и изолатор (Забележка: ER), загубата на скин ефект ще се увеличи с 12%. За различните изолатори оптималният импеданс, генериран от оптималното съотношение d2/d1, ще бъде малко по-различен (Забележка: например, въздушната изолация съответства на около 77 ома и инженерът избира стойност от 75 ома за лесна употреба). Други добавки: Горното извлечение също обяснява защо 75-омовият телевизионен кабел е с куха структура с форма на лотос, докато комуникационният кабел с 50 ома е твърдо ядро. Има и важно напомняне. Докато икономическата ситуация позволява, опитайте се да изберете кабел с голям външен диаметър (Забележка: d2). В допълнение към увеличаването на здравината, основната причина е, че колкото по-голям е външният диаметър, толкова по-голям е вътрешният диаметър (оптималното съотношение на диаметъра d2) /d1), RF загубата на проводника, разбира се, е по-малка. Защо 50 ома се превърна в стандарт за импеданс за RF предавателни линии? Bird Electronics предоставя една от най-разпространените версии на историята, от Хармън Банинг „Кабел: Може да има много истории за произхода на 50 ома“. В първите дни на микровълновите приложения, по време на Втората световна война, изборът на импеданс е напълно зависим от нуждите на употреба. За обработка с висока мощност често се използват 30 ома и 44 ома. От друга страна, импедансът на линията с най-ниски загуби е 93 ома. В онези години, за по-високи честоти, които се използват рядко, нямаше гъвкави гъвкави кабели, а само твърди канали, пълни с въздушна среда. Полутвърдите кабели се раждат в началото на 50-те години на миналия век, а истинските микровълнови гъвкави кабели се появяват около 10 години по-късно. С напредването на технологиите трябва да се дадат стандарти за импеданс, за да се постигне баланс между икономия и удобство. В Съединените щати 50 ома е компромисен избор; за съвместната армия и флот за решаване на тези проблеми е създадена организация, наречена JAN, която по-късно е DESC, специално разработена от MIL. Европа избра 60 ома. Всъщност най-често използваният тръбопровод в Съединените щати се състои от съществуващи пръти и водопроводни тръби, а 51,5 ома е много често срещано явление. Чувства се странно да видите и използвате адаптер/преобразувател от 50 ома до 51,5 ома. В крайна сметка спечелиха 50 ома и бяха произведени специални тръби (или може би декораторите леко промениха диаметъра на тръбите си). Скоро след това, под влиянието на доминираща компания в индустрията като Hewlett-Packard, европейците също бяха принудени да се променят. 75 ома е стандартът за комуникация на дълги разстояния. Тъй като това е диелектрична линия за пълнене, най-ниската загуба се получава при 77 ома. 93 ома е използвано за къса връзка, като свързване на компютърен хост и монитор. Характеристиката му с нисък капацитет намалява натоварването на веригата и позволява по-дълги връзки; Заинтересованите читатели могат да се обърнат към серията RadLab на MIT, том 9, която съдържа Има по-подробно описание.
