設(shè)計(jì)PCB時(shí)為什么經(jīng)常有人會(huì)提起50Ω阻抗

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設(shè)計(jì)PCB時(shí)為什么經(jīng)常有人會(huì)提起50Ω阻抗

在PCB設(shè)計(jì)中，阻抗通常是指?jìng)鬏斁�的特性阻抗，這是電磁波在導(dǎo)線中傳輸時(shí)的特性阻抗，與導(dǎo)線的幾何形狀、介質(zhì)材料和導(dǎo)線周圍環(huán)境等因素有關(guān)。

對(duì)于一般的高速數(shù)字信號(hào)傳輸和RF電路，50Ω是一個(gè)常用的阻抗值。

為什么是50Ω？30Ω或者80Ω不行嗎？默認(rèn)選擇50Ω阻抗，是歷史、PCB生產(chǎn)工藝、電路設(shè)計(jì)、成本等多因素共同決定的。

一、50Ω阻抗是美國(guó)軍方制定的阻抗標(biāo)準(zhǔn)

二次世界大戰(zhàn)期間，阻抗的選擇完全依賴于使用的需要，沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值。但是隨著技術(shù)的進(jìn)步，需要給出阻抗標(biāo)準(zhǔn)，以便在經(jīng)濟(jì)性和方便性上取得平衡。

于是，美國(guó)軍方的一個(gè)聯(lián)合組織——JAN組織(Joint Army Navy)，基于其阻抗匹配、信號(hào)傳輸穩(wěn)定性和防止信號(hào)反射等方面的考慮，最終選用了50Ω阻抗作為常用標(biāo)準(zhǔn)值。

之后，50Ω阻抗就慢慢發(fā)展為全球默認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)值。

二、50Ω阻抗可實(shí)現(xiàn)最大功率傳輸

從PCB設(shè)計(jì)角度來(lái)看，在50Ω阻抗下，信號(hào)可以在電路中以最大功率傳輸，從而減少信號(hào)衰減和反射。在無(wú)線通信領(lǐng)域，50Ω阻抗也是最常用的天線輸入阻抗。

一般阻抗低，PCB走線的性能會(huì)較好。對(duì)于一條給定線寬的傳輸線，其和平面距離越近，相應(yīng)的EMI會(huì)減小，串?dāng)_也會(huì)因此減小。但是從信號(hào)全路徑的角度看，阻抗不能過(guò)于低——這涉及到最關(guān)鍵的一個(gè)因素，那就是芯片的驅(qū)動(dòng)能力。

在早期大多數(shù)芯片驅(qū)動(dòng)不了阻抗小于50Ω的傳輸線，而更高阻抗的傳輸線由于實(shí)現(xiàn)起來(lái)不便且性能沒(méi)那么好，所以折中采用50Ω阻抗是當(dāng)時(shí)最優(yōu)的選擇。


三、50Ω容易進(jìn)行阻抗匹配

PCB設(shè)計(jì)中，經(jīng)常需要進(jìn)行阻抗匹配，以減少信號(hào)反射和干擾。設(shè)計(jì)PCB走線時(shí)，一般我們會(huì)對(duì)自己要進(jìn)行設(shè)計(jì)的項(xiàng)目進(jìn)行疊層，根據(jù)厚度、基材、層數(shù)等信息進(jìn)行計(jì)算阻抗。

50Ω阻抗廣泛應(yīng)用于電子工程領(lǐng)域，因此容易進(jìn)行阻抗匹配，降低信號(hào)反射和干擾。

四、選用50Ω阻抗，PCB生產(chǎn)較容易

從PCB生產(chǎn)加工工藝角度出發(fā)，以現(xiàn)有的大部分PCB生產(chǎn)廠商的設(shè)備考慮，生產(chǎn)50Ω阻抗的PCB是比較容易實(shí)現(xiàn)的。

從阻抗計(jì)算過(guò)程可知，過(guò)低的阻抗需要較寬的線寬以及薄介質(zhì)或較大的介電常數(shù)，這對(duì)于目前高密板來(lái)說(shuō)空間上比較難滿足：過(guò)高的阻抗又需要較細(xì)的線寬及較厚的介質(zhì)或較小的介電常數(shù)，不利于EMI及串?dāng)_的抑制，同時(shí)對(duì)于多層板及從量產(chǎn)的角度來(lái)講加工的可靠性會(huì)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(huán)境下，生產(chǎn)常用的板厚的產(chǎn)品(如1mm、1.2mm等)，可設(shè)計(jì)常見的線寬(4~10mil)，這樣板廠加工起來(lái)是非常方便的，對(duì)其加工使用的設(shè)備要求也不是很高。

五、50Ω阻抗可以提高設(shè)備之間的兼容性

許多標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備的電路板、連接器和電纜都是為50Ω阻抗設(shè)計(jì)的，因此使用50Ω阻抗可以提高設(shè)備之間的兼容性。

六、使用50Ω阻抗，PCB制造成本更低

在制造成本和信號(hào)性能之間的平衡考慮下，50Ω阻抗是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的選擇。

結(jié)語(yǔ)

憑著相對(duì)穩(wěn)定的傳輸特性和較低的信號(hào)失真率等諸多優(yōu)點(diǎn)，50Ω阻抗被廣泛應(yīng)用于其他領(lǐng)域，例如視頻信號(hào)、高速數(shù)據(jù)通信等。但需要注意的是，雖然50Ω阻抗是電子工程中最常用的阻抗之一，但在一些應(yīng)用中，如射頻等，可能需要其他阻抗值來(lái)滿足特定的需求。因此在具體設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)淖杩怪怠?/font>

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