Bizonyos szélességű nyomok esetében három fő tényező befolyásolja az impedanciátPCBnyomait. Először is, a NYÁK-nyom közeli mezőjének EMI-je (elektromágneses interferencia) arányos a nyomvonal referenciasíktól mért magasságával. Minél alacsonyabb a magasság, annál kisebb a sugárzás. Másodszor, az áthallás jelentősen megváltozik a nyomvonal magasságával. Ha a magasság felére csökken, az áthallás közel negyedére csökken. Végül, minél kisebb a magasság, annál kisebb az impedancia, és kevésbé érzékeny a kapacitív terhelésekre. Mindhárom tényező lehetővé teszi a tervező számára, hogy a nyomvonalat a lehető legközelebb tartsa a referenciasíkhoz. Az ok, ami megakadályozza a nyomkövetési magasság nullára csökkentését, az az, hogy a legtöbb chip nem képes meghajtani az 50 ohmnál kisebb impedanciájú távvezetékeket. (E szabály speciális esete a Rambus, amely 27 ohmot tud hajtani, és a National BTL sorozata, amely 17 ohmot tud hajtani). Nem minden helyzetben a legjobb az 50 ohm használata. Például a 8080-as processzor nagyon régi NMOS szerkezete 100 kHz-en működik EMI, áthallás és kapacitív terhelés nélkül, és nem tud 50 ohmot hajtani. Ennél a processzornál a nagy impedancia alacsony energiafogyasztást jelent, és lehetőleg vékony, nagy impedanciájú vezetékeket használjon. A tisztán mechanikai szempontokat is figyelembe kell venni. Például a sűrűség szempontjából a többrétegű tábla rétegei közötti távolság nagyon kicsi, és a 70 ohmos impedanciához szükséges vonalszélességi folyamatot nehéz elérni. Ebben az esetben 50 ohmot érdemes használni, ami szélesebb vonalszélességgel rendelkezik, és könnyebben gyártható. Mekkora a koaxiális kábel impedanciája? A rádiófrekvenciás területen a figyelembe vett problémák nem ugyanazok, mint a PCB-k esetében, de a rádiófrekvenciás iparban a koaxiális kábelek is hasonló impedanciatartománnyal rendelkeznek. Az IEC publikációja (1967) szerint a 75 ohm a koaxiális kábelek általános impedancia-szabványa (megjegyzés: levegőt használnak szigetelőrétegként), mivel néhány gyakori antenna-konfigurációhoz igazodhat. Meghatároz egy 50 ohmos, tömör polietilén alapú kábelt is, mivel ha a külső árnyékoló réteg rögzített átmérőjű és dielektromos állandója 2,2-re van rögzítve (a szilárd polietilén dielektromos állandója), akkor az 50 ohmos impedancia skin hatásveszteség a legkisebb. Alapfizikából bebizonyíthatod, hogy az 50 ohm a legjobb. Az L kábel skin-effektus-vesztesége (decibelben) arányos az R teljes skin-effektus ellenállással (egységhossz) osztva a Z0 karakterisztikus impedanciával. Az R teljes bőrhatás-ellenállás az árnyékoló réteg és a közbenső vezető ellenállásának összege. Az árnyékoló réteg bőrhatás-ellenállása magas frekvenciákon fordítottan arányos annak d2 átmérőjével. A koaxiális kábel belső vezetőjének bőrhatás-ellenállása nagy frekvenciákon fordítottan arányos annak d1 átmérőjével. A teljes soros ellenállás R tehát arányos (1/d2 +1/d1). Ezeket a tényezőket, adott d2-vel és a szigetelőanyag megfelelő ER dielektromos állandójával kombinálva a következő képletet használhatja a bőrhatás-veszteség csökkentésére. Az elektromágneses mezőkről és a mikrohullámokról szóló bármely alapkönyvben megtalálható, hogy Z0 d2, d1 és ER (megjegyzés: a szigetelőréteg relatív permittivitása) függvénye. Tegye a 2. egyenletet az 1. egyenletbe, és a számlálót és a nevezőt megszorozzuk d2-vel. , A 3. képlet kiválogatása után a (/60)*(1/d2) konstans tagot szétválasztjuk, és az effektív tag ((1+d2/d1)/ln(d2/d1)) határozza meg a minimum pontot. Nézze meg közelebbről a 3. képlet képletének minimumpontját, amelyet csak d2/d1 vezérel, és semmi köze az ER-hez és a d2 rögzített értékhez. Vegyük d2/d1 paramétert, és rajzoljunk grafikont L-re. Ha d2/d1=3,5911 (Megjegyzés: Oldjon meg egy transzcendentális egyenletet), kapja meg a minimális értéket. Feltételezve, hogy a szilárd polietilén dielektromos állandója 2,25 és d2/d1=3,5911, a jellemző impedancia 51,1 ohm. Réges-régen a rádiómérnökök a kényelem kedvéért ezt az értéket 50 ohmra közelítették, mint a koaxiális kábelek optimális értékét. Ez bizonyítja, hogy 0 ohm körül L a legkisebb. Ez azonban nem befolyásolja más impedanciák használatát. Például, ha egy 75 ohmos 5-ös kábelt készít azonos árnyékolásátmérővel (Megjegyzés: d2) és szigetelővel (Megjegyzés: ER), a bőrhatás-veszteség 12%-kal nő. Különböző szigetelők esetén az optimális d2/d1 arány által generált optimális impedancia kissé eltérő lesz (Megjegyzés: Például a légszigetelés körülbelül 77 ohmnak felel meg, és a mérnök 75 ohmos értéket választ a könnyű használat érdekében). Egyéb kiegészítések: A fenti levezetés azt is megmagyarázza, hogy a 75 ohmos TV-kábel vágott felülete miért lótusz alakú üreges magszerkezet, míg az 50 ohmos kommunikációs kábel tömör mag. Van egy fontos emlékeztető is. Amíg a gazdasági helyzet megengedi, próbáljon nagy külső átmérőjű kábelt választani (Megjegyzés: d2). A szilárdság növelése mellett ennek fő oka, hogy minél nagyobb a külső átmérő, minél nagyobb a belső átmérő (optimális átmérőarány d2) /d1), a vezető RF vesztesége természetesen kisebb. Miért lett az 50 ohm az impedancia szabvány az RF átviteli vonalakban? A Bird Electronics a történet egyik legtöbbet terjesztett változatát kínálja, Harmon Banning "Cable: Lehet, hogy sok történet szól az 50 ohm eredetéről". A mikrohullámú alkalmazások kezdetén, a második világháború idején az impedancia kiválasztása teljes mértékben a felhasználási igényektől függött. A nagy teljesítményű feldolgozáshoz gyakran 30 ohmot és 44 ohmot használtak. Ezzel szemben a legkisebb veszteségű levegővel töltött vezeték impedanciája 93 ohm. Azokban az években a ritkán használt magasabb frekvenciákhoz nem voltak rugalmas, flexibilis kábelek, csak légközeggel töltött merev csatornák. A félmerev kábelek az 1950-es évek elején születtek, az igazi mikrohullámú flexibilis kábelek pedig körülbelül 10 évvel később jelentek meg. A technológia fejlődésével impedancia szabványokat kell megadni a gazdaságosság és a kényelem közötti egyensúly megteremtése érdekében. Az Egyesült Államokban az 50 ohm kompromisszumos választás; hogy a közös hadsereg és haditengerészet ezeket a problémákat megoldja, létrehozták a JAN nevű szervezetet, amely később a MIL által speciálisan kifejlesztett DESC. Európa a 60 ohmost választotta. Valójában az Egyesült Államokban leggyakrabban használt vezeték a meglévő rudakból és vízcsövekből áll, és az 51,5 ohmos nagyon gyakori. Furcsa érzés látni és használni egy adaptert/átalakítót 50 ohmról 51,5 ohmra. Végül 50 ohm nyert, és speciális vezetékeket gyártottak (vagy lehet, hogy a dekorátorok kissé megváltoztatták a csöveik átmérőjét). Nem sokkal ezután az iparágban egy olyan domináns vállalat befolyása alatt, mint a Hewlett-Packard, az európaiak is változásra kényszerültek. A 75 ohm a nagy távolságú kommunikáció szabványa. Mivel ez egy dielektromos töltővezeték, a legkisebb veszteség 77 ohmnál érhető el. 93 ohmot használtak a rövid csatlakozásokhoz, például a számítógép gazdagép és a monitor csatlakoztatásához. Alacsony kapacitása csökkenti az áramkör terhelését és hosszabb csatlakozást tesz lehetővé; az érdeklődő olvasók az MIT RadLab Series 9. kötetére hivatkozhatnak, amely tartalmazza. Van egy részletesebb leírás.
