Для трас певної ширини три основні фактори впливатимуть на опірдрукована платасліди. Перш за все, ЕМІ (електромагнітні перешкоди) ближнього поля траси друкованої плати пропорційна висоті траси від опорної площини. Чим менше висота, тим менше випромінювання. По-друге, перехресні перешкоди істотно змінюються з висотою траси. Якщо висоту зменшити вдвічі, перехресні перешкоди зменшаться майже на чверть. Нарешті, чим нижче висота, тим менший опір, і він менш сприйнятливий до ємнісних навантажень. Усі три фактори дозволять конструктору тримати трасу якомога ближче до опорної площини. Причина, яка заважає зменшити висоту траси до нуля, полягає в тому, що більшість мікросхем не можуть управляти лініями передачі з опором менше 50 Ом. (Особливим випадком цього правила є Rambus, який може керувати 27 Ом, і серія BTL від National, яка може управляти 17 Ом). Не у всіх ситуаціях найкраще використовувати 50 Ом. Наприклад, дуже стара NMOS-структура процесора 8080 працює на частоті 100 кГц без проблем EMI, перехресних перешкод і ємнісного навантаження, і він не може передавати 50 Ом. Для цього процесора високий імпеданс означає низьке енергоспоживання, і ви повинні використовувати якомога більше тонких високоомних проводів. Необхідно також враховувати чисто механічну перспективу. Наприклад, з точки зору щільності, відстань між шарами багатошарової плати дуже мала, і процес ширини лінії, необхідний для імпедансу 70 Ом, важко досягти. У цьому випадку слід використовувати 50 Ом, який має більш широку ширину лінії і простіше у виготовленні. Який опір коаксіального кабелю? У радіочастотній галузі розглянуті проблеми відрізняються від тих, що розглядаються в друкованих платах, але коаксіальні кабелі в радіочастотній промисловості також мають подібний діапазон імпедансу. Згідно з публікацією IEC (1967), 75 Ом є загальним стандартом імпедансу для коаксіальних кабелів (примітка: повітря використовується як ізоляційний шар), оскільки ви можете відповідати деяким поширеним конфігураціям антени. Він також визначає кабель 50 Ом на основі твердого поліетилену, оскільки, коли зовнішній екрануючий шар із фіксованим діаметром і діелектричною проникністю фіксується на 2,2 (діелектрична проникність твердого поліетилену), втрата скін-ефекту на імпеданс 50 Ом є найменшою. Ви можете довести з елементарної фізики, що 50 Ом є найкращим. Втрата скін-ефекту кабелю L (у децибелах) пропорційна загальному опору скін-ефекту R (одиниця довжини), поділеному на характеристичний імпеданс Z0. Загальний опір скін-ефекту R є сумою опору екрануючого шару та проміжного провідника. Опір скін-ефекту екрануючого шару обернено пропорційний його діаметру d2 на високих частотах. Опір скін-ефекту внутрішнього провідника коаксіального кабелю обернено пропорційний його діаметру d1 на високих частотах. Таким чином, загальний послідовний опір R пропорційний (1/d2 +1/d1). Комбінуючи ці фактори, враховуючи d2 і відповідну діелектричну проникність ER ізоляційного матеріалу, можна використовувати наступну формулу для зменшення втрати скін-ефекту. У будь-якій базовій книзі про електромагнітні поля та мікрохвилі ви можете знайти, що Z0 є функцією d2, d1 та ER (примітка: відносна діелектрична проникність ізоляційного шару). Помістіть рівняння 2 в рівняння 1, а чисельник і знаменник помножуються на d2. , Після розбору формули 3 постійний член (/60)*(1/d2) виділяється, а ефективний член ((1+d2/d1)/ln(d2/d1)) визначає точку мінімуму. Подивіться уважніше на мінімальну точку формули у формулі 3, яка контролюється лише d2/d1 і не має нічого спільного з ER та фіксованим значенням d2. Візьміть d2/d1 як параметр і накресліть графік для L. Коли d2/d1=3,5911 (Примітка: розв’яжіть трансцендентне рівняння), отримайте мінімальне значення. Якщо вважати, що діелектрична проникність твердого поліетилену дорівнює 2,25 і d2/d1=3,5911, то характеристичний опір дорівнює 51,1 Ом. Давним-давно радіоінженери для зручності наблизили це значення до 50 Ом як оптимальне значення для коаксіальних кабелів. Це доводить, що близько 0 Ом L є найменшим. Але це не впливає на використання інших опорів. Наприклад, якщо ви виготовите кабель 75 Ом 5 з таким же діаметром екрана (Примітка: d2) і ізолятором (Примітка: ER), втрата скин-ефекту збільшиться на 12%. Для різних ізоляторів оптимальний опір, створений оптимальним співвідношенням d2/d1, буде дещо відрізнятися (Примітка: наприклад, повітряна ізоляція відповідає приблизно 77 Ом, а для зручності використання інженер вибирає значення 75 Ом). Інші доповнення: наведений вище висновок також пояснює, чому поверхня розрізу телевізійного кабелю на 75 Ом є порожнистою структурою у формі лотоса, а кабель зв’язку 50 Ом є суцільною жилою. Також є важливе нагадування. Поки економічна ситуація дозволяє, намагайтеся вибрати кабель з великим зовнішнім діаметром (Примітка: d2). На додаток до збільшення міцності, основна причина полягає в тому, що чим більше зовнішній діаметр, тим більше внутрішній діаметр (оптимальне співвідношення діаметрів d2) /d1), ВЧ втрати провідника, звичайно, менші. Чому 50 Ом стало стандартом імпедансу для РЧ ліній передачі? Bird Electronics пропонує одну з найбільш поширених версій історії, з книги Хармона Бенінга «Кабель: може бути багато історій про походження 50 Ом». У перші дні застосування мікрохвильових печей, під час Другої світової війни, вибір опору повністю залежав від потреб використання. Для обробки високої потужності часто використовували 30 Ом і 44 Ом. З іншого боку, опір лінії з найменшими втратами, заповненою повітрям, становить 93 Ом. У ті роки для вищих частот, які рідко використовувалися, не було гнучких гнучких кабелів, були лише жорсткі канали, заповнені повітряним середовищем. Напівжорсткі кабелі з’явилися на початку 1950-х років, а справжні мікрохвильові гнучкі кабелі з’явилися приблизно через 10 років. З розвитком технологій необхідно вводити стандарти імпедансу, щоб знайти баланс між економією та зручністю. У Сполучених Штатах 50 Ом є компромісним вибором; для спільної армії та флоту для вирішення цих проблем була створена організація під назвою JAN, яка пізніше була спеціально розроблена MIL. Європа обрала 60 Ом. Насправді, найбільш часто використовуваний трубопровід у Сполучених Штатах складається з існуючих стрижнів і водопровідних труб, і 51,5 Ом є дуже поширеним. Дивно бачити та використовувати адаптер/перетворювач від 50 Ом до 51,5 Ом. У підсумку виграли 50 Ом, і були виготовлені спеціальні трубопроводи (а може, декоратори трохи змінили діаметр своїх трубок). Незабаром після цього, під впливом домінуючої компанії в галузі, як Hewlett-Packard, європейці також були змушені змінитися. 75 Ом є стандартом для міжміського зв'язку. Оскільки це діелектрична лінія заповнення, найменші втрати досягаються при 77 Ом. 93 Ом було використано для короткого з’єднання, наприклад підключення хоста комп’ютера та монітора. Його особливість низької ємності зменшує навантаження на ланцюг і забезпечує більш тривалі з'єднання; зацікавлені читачі можуть звернутися до серії MIT RadLab, том 9, яка містить більш детальний опис.
