EDA365欢迎您登录！
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
设计PCB时为什么经常有人会提起50Ω阻抗
$ \7 r8 I' ]) C! |5 o% u
+ H8 U6 }9 Q7 { L
' e; S- S# `; C7 |# Y8 ]在PCB设计中，阻抗通常是指传输线的特性阻抗，这是电磁波在导线中传输时的特性阻抗，与导线的几何形状、介质材料和导线周围环境等因素有关。
4 {% N8 E: S3 n' _5 j' D
0 v* ]. _1 [% O8 N/ ^, _/ n- s' t1 R对于一般的高速数字信号传输和RF电路，50Ω是一个常用的阻抗值。
/ S7 e. U+ r, D8 q+ P; n
( w2 [( Q G9 J. O# G为什么是50Ω？30Ω或者80Ω不行吗？默认选择50Ω阻抗，是历史、PCB生产工艺、电路设计、成本等多因素共同决定的。6 M+ N2 n( t' f2 A y$ g
_: ~2 K5 s5 {) b" ~
一、50Ω阻抗是美国军方制定的阻抗标准" e, E5 \2 b# Z# ?7 F8 i+ B. p A
+ g1 x0 x0 A- i! g: u* P p
二次世界大战期间，阻抗的选择完全依赖于使用的需要，没有一个标准值。但是随着技术的进步，需要给出阻抗标准，以便在经济性和方便性上取得平衡。
9 e6 ]$ Y* O- n% s2 j+ k, a) n" q c& \" G* ], o0 G) h+ R
于是，美国军方的一个联合组织——JAN组织(Joint ARMy Navy)，基于其阻抗匹配、信号传输稳定性和防止信号反射等方面的考虑，最终选用了50Ω阻抗作为常用标准值。5 A/ ^8 G. d! ]( Z5 M3 U
, R+ ?1 [; l. ?( q1 ^
之后，50Ω阻抗就慢慢发展为全球默认的标准值。$ E3 @8 `7 l% Q6 p2 X
; }( q( x: K4 o3 G. e$ G S9 N二、50Ω阻抗可实现最大功率传输" w, C2 a: U$ q3 u. Z4 \
% w6 E+ N$ ^1 T8 W1 i从PCB设计角度来看，在50Ω阻抗下，信号可以在电路中以最大功率传输，从而减少信号衰减和反射。在无线通信领域，50Ω阻抗也是最常用的天线输入阻抗。5 ~8 c3 t$ z$ M" b/ W
$ ]4 p$ S0 Q5 d+ M一般阻抗低，PCB走线的性能会较好。对于一条给定线宽的传输线，其和平面距离越近，相应的EMI会减小，串扰也会因此减小。但是从信号全路径的角度看，阻抗不能过于低——这涉及到最关键的一个因素，那就是芯片的驱动能力。
/ E5 l3 X& y' L- d3 n, M
: Z6 [9 K/ r# F/ o( z6 C2 b在早期大多数芯片驱动不了阻抗小于50Ω的传输线，而更高阻抗的传输线由于实现起来不便且性能没那么好，所以折中采用50Ω阻抗是当时最优的选择。
! x! i1 Z- y3 p* s
+ b$ a* o6 s3 B* S# a& R
, w/ P* ?& f9 S3 G1 w3 N8 y O三、50Ω容易进行阻抗匹配
S! C$ i( D5 U5 c' w0 n7 R
" d g( h Q% R4 b( v8 wPCB设计中，经常需要进行阻抗匹配，以减少信号反射和干扰。设计PCB走线时，一般我们会对自己要进行设计的项目进行叠层，根据厚度、基材、层数等信息进行计算阻抗。3 R4 }! K2 J& C) d, p7 [
; w3 m6 `6 q% S- L3 z50Ω阻抗广泛应用于电子工程领域，因此容易进行阻抗匹配，降低信号反射和干扰。
6 w; P4 S5 v- t8 o7 p4 Y
, ^$ u2 |$ ^% ^. r8 E
四、选用50Ω阻抗，PCB生产较容易. u- F4 a1 B) s9 `
5 S. ~9 D1 f( V9 X5 c
从PCB生产加工工艺角度出发，以现有的大部分PCB生产厂商的设备考虑，生产50Ω阻抗的PCB是比较容易实现的。1 v: E% m- f1 F' Q
" B4 ~1 ?3 K3 Q$ `从阻抗计算过程可知，过低的阻抗需要较宽的线宽以及薄介质或较大的介电常数，这对于目前高密板来说空间上比较难满足：过高的阻抗又需要较细的线宽及较厚的介质或较小的介电常数，不利于EMI及串扰的抑制，同时对于多层板及从量产的角度来讲加工的可靠性会比较差。* n+ C2 q* H6 x6 s( \" {6 R
9 R( [3 G/ o: K6 {# l3 j控制50欧姆阻抗在使用常用板材(FR4等)、常用芯板的环境下，生产常用的板厚的产品(如1mm、1.2mm等)，可设计常见的线宽(4~10mil)，这样板厂加工起来是非常方便的，对其加工使用的设备要求也不是很高。- P0 `3 t8 K5 d9 G+ Z0 {
% c8 N1 |# {9 j' z$ e# p; z
五、50Ω阻抗可以提高设备之间的兼容性: O: p0 D) B4 I) W
8 F& W* S3 ~" d7 M: r& F( I许多标准和设备的电路板、连接器和电缆都是为50Ω阻抗设计的，因此使用50Ω阻抗可以提高设备之间的兼容性。5 U& M$ [: P3 j( V
- a/ |& f V# h1 p S" {
六、使用50Ω阻抗，PCB制造成本更低/ d6 \/ T) ]' h+ f% l& L6 y
' E- s7 ?+ O0 X) j在制造成本和信号性能之间的平衡考虑下，50Ω阻抗是一种经济实用的选择。
|) a1 J" G( |$ l/ q# h+ m e l
x8 j$ R& ^& c结语 T' h$ A3 a1 j; d( F- t2 h
) `: k* z* S* v* ^
凭着相对稳定的传输特性和较低的信号失真率等诸多优点，50Ω阻抗被广泛应用于其他领域，例如视频信号、高速数据通信等。但需要注意的是，虽然50Ω阻抗是电子工程中最常用的阻抗之一，但在一些应用中，如射频等，可能需要其他阻抗值来满足特定的需求。因此在具体设计中，应根据实际情况选择适当的阻抗值。 深圳市瑞兴诺科技有限公司,是一家专业从事高密度多层印制板、特种版的制造企业。产品主要有：微波射频高频板、Rogers罗杰斯高频板、Rogers多层高频混压板、Rogers射频板、Taconic微波板、Taconic多层线路板、Arlon微带天线板、ARLON高频板、F4BM天线板、F4BM多层混压板、射频功放PCB板、ZYF天线板、中英高频互调线路板、F4B天线板、特种电路板等。对功分器、移相器、耦和器、合路器、功放、干放、基站、射频天线、4G天线/5G天线所使用的高频线路板具有专业的生产经验。 & B h, O: G5 T: i
| 
/1 
发表于 2023-5-11 15:09
收藏
淘帖
支持！
反对！
楼主