PCB設計為何一般控制50歐姆阻抗?

2021-10-01 12:57:55 字數 1331 閱讀 4389

做pcb設計過程中,在走線之前,一般我們會對自己要進行設計的專案進行疊層,根據厚度、基材、層數等資訊進行計算阻抗,計算完後一般可得到如下圖示內容。

圖1 疊層資訊圖示

從上圖可以看出,設計上面的單端網路一般都是50歐姆來管控,那很多人就會問,為什麼要求按照50歐姆來管控而不是25歐姆或者80歐姆?

首先,預設選擇用50歐姆,而且業內大家都接受這個值,一般來說,肯定是由某個公認的機構制訂了某個標準,大家是按標準進行設計的。

電子技術有很大一部分是**於軍隊,首先技術是使用於軍用,慢慢的由軍用轉為民用。

在微波應用的初期,二次世界大戰期間,阻抗的選擇完全依賴於使用的需要,沒有乙個標準值。隨著技術的進步,需要給出阻抗標準,以便在經濟性和方便性上取得平衡。

在美國,最多使用的導管是由現有的標尺竿和水管連線成的,51.5歐姆十分常見,但看到和用到的介面卡、轉換器又是50-51.5歐姆;為聯合陸軍和海軍解決這些問題,乙個名為jan的組織成立了(後來的desc組織),由mil特別發展的,綜合考慮後最終選擇了50歐姆,由此相關的導管被製造出來,並由此轉化為各種線纜的標準。

此時歐洲標準是60歐姆,不久以後,在象hewlett-packard這樣在業界佔統治地位的公司的影響下,歐洲人也被迫改變了,所以50歐姆最終成為業界的乙個標準沿襲下來,也就變成約定俗成了,而和各種線纜連線的pcb,為了阻抗的匹配,最終也是按照50歐姆阻抗標準來要求了。

其次,一般標準的制定是會基於pcb生產工藝和設計效能、可行性的綜合考量。

從pcb生產加工工藝角度出發,以現有的大部分pcb生產廠商的裝置考慮,生產50歐姆阻抗的pcb是比較容易實現的。

從阻抗計算過程可知,過低的阻抗需要較寬的線寬以及薄介質或較大的介電常數,這對於目前高密板來說空間上比較難滿足;過高的阻抗又需要較細的線寬及較厚的介質或較小的介電常數,不利於emi及串擾的抑制,同時對於多層板及從量產的角度來講加工的可靠性會比較差。

控制50歐姆阻抗在使用常用板材(fr4等)、常用芯板的環境下,生產常用的板厚的產品(如1mm、1.2mm等),可設計常見的線寬(4~10mil),這樣板廠加工起來是非常方便的,對其加工使用的裝置要求也不是很高。

從pcb設計方面考慮,50歐姆也是綜合考慮之後選擇。從pcb走線的效能來說,一般阻抗低比較好,對乙個給定線寬的傳輸線,和平面距離越近,相應的emi會減小,串擾也會因此減小。

但從訊號全路徑的角度看,還需要考慮最關鍵的乙個因素,那就是晶元的驅動能力,在早期大多數晶元驅動不了阻抗小於50歐姆的傳輸線,而更高阻抗的傳輸線由於實現起來不便,所以折中採用50歐姆阻抗。

所以一般選擇50歐姆作為常規時單端訊號控制阻抗的預設值。

50歐姆線設計 高頻pcb 高頻PCB設計概要之一

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