Warum muss die charakteristische Impedanz 50 Ohm betragen?

Woher kommt diese Nummer?

Für Single-Ended muss es 50 Ohm und für Differentialpaare 100 Ohm sein. Warum?

Für Leiterplatten mit geregelter Impedanz sind dies die gebräuchlichen Zahlen. Außerhalb der Leiterplatte finden Sie andere Nummern für die charakteristische Impedanz. Aber was ist der Grund für die Verwendung dieser Nummern für die Leiterplattenspuren?

— Jesus Castane
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Obwohl ich erraten kann, woher diese Frage kommt, möchten Sie vielleicht Ihre Voraussetzung erweitern und Grundlage und Kontext bereitstellen. 50 Ohm für welche Situation? Wenn Sie ein wenig suchen, werden Sie feststellen, dass charakteristische Impedanz- oder Nennimpedanzwerte von 600, 450, 300 und 75 Ohm oder 600, 75 oder 50 je nach Übertragungsleitungskontext sehr häufig sind. Diese Frage ist derzeit nicht repräsentativ für tatsächliche Tatsachen.

— Anindo Ghosh

Siehe auch diesen Artikel , der die Mathematik für die charakteristische Impedanz von 50 Ohm und 75 Ohm sowie die Begründung für die Standardisierung dieser Impedanz behandelt. Grundsätzlich sind 50 Ohm ein Kompromiss zwischen optimaler Belastbarkeit und geringstem Verlust für luftdielektrische Koaxialleitungen.

— Anindo Ghosh

@Es tut uns leid. Ich habe über Leiterplatten gesprochen. Ich werde mir diesen Artikel ansehen.

— Jesus Castane

Ja, daher habe ich der Frage nach Ihrer Klärung eine positive Bewertung gegeben.

— Anindo Ghosh

Sie können Leiterplatten so gestalten, dass sie jede Impedanz haben, die Sie im Rahmen der Vernunft wünschen

— Andy aka

Antworten:

Der 50Ω-Standard ist im Grunde nur eine Konvention. Es gibt verschiedene Geschichten darüber, wie 50Ω ausgewählt wurden. Der Artikel Anindo verlinkt ist gut. Es gibt auch die Geschichte von 50 Ω oder es gibt nichts Magisches über 50 Ohm . Das lange und kurze daran ist jedoch, dass es sich um einen Kompromiss zwischen geringer Dämpfung und Belastbarkeit handelt.

Aber es wurde die Standardimpedanz beim Entwurf für Übertragungsleitungsanwendungen vor langer Zeit. Wenn in einem IC-Datenblatt angegeben ist, dass Sie Ihre Leiterplattenspuren mit einer kontrollierten Impedanz entwerfen müssen, entwerfen Sie, um Übertragungsleitungseffekte zu kompensieren. Wenn die Impedanz der Spur an die Ausgangsimpedanz des IC oder der Quelle angepasst ist, verringern Sie die Möglichkeit von Reflexionen, die zu stehenden Wellen auf der Spur führen und alle Arten von Kopfschmerzen verursachen würden. Da die Entwickler des ICs Übertragungsleitungseffekte berücksichtigen und 50 Ω üblicherweise konventionell verwendet werden, vermehrt sich der 50 Ω-Standard.

Aber 50Ω ist keineswegs etwas Besonderes. Aus diesem Dokument zu kontrollierten Lösungen von Advanced Layout Solutions:

Innerhalb des vernünftigen Rahmens ist der gewählte absolute Impedanzwert normalerweise nicht wichtig, vorausgesetzt, er wird über die gesamte Länge der Leitung gesteuert. Andere Einschränkungen in einem Entwurf bestimmen oft die Impedanz für uns; Sie kann basierend auf einer Entwurfsspezifikation (z. B. 65 Ohm für PCI) oder zur Reduzierung des Stroms (hohe Impedanz) ausgewählt werden. Aufgrund typischer Materialgeometrien liegt sie im Allgemeinen zwischen 45 und 80 Ohm. Wenn sich die Schicht des Signals ändert, sollte die Spurengeometrie nach Bedarf angepasst werden, um einen konsistenten Zo aufrechtzuerhalten.

— embedded.kyle
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50 Ohm werden verwendet, da es sich um die Impedanz des Koaxialkabels handelt, außer bei audiovisuellen Anwendungen von 75 Ohm. Daher müssen wir keine Impedanzanpassungsschaltung verwenden, um die Leiterplatte mit der Außenseite zu verbinden.

— Cachorrocadi
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Wenn Sie jedoch eine Verbindung zwischen ICs herstellen, verwenden Sie auch diese Impedanz. Gibt es einen Grund?

— Jesus Castane

Jedes Mal, wenn ein Signal zwischen Medien mit unterschiedlicher Impedanz übertragen wird, wird ein Teil dieses Signals durchgelassen und ein Teil reflektiert. Wenn ein kurzer Abschnitt eines 50-Ohm-Kabels eine Impedanz von 75 Ohm hat, werden 33% des Spannungssignals an jedem Ende des 75-Ohm-Abschnitts reflektiert. Ungefähr 11% des Signals überleben eine Hin- und Rückfahrt, 1,2% überleben zwei und 0,15% überleben drei. Wenn die Umlaufzeit kurz genug ist, können die Reflexionen schnell genug nachlassen, um kein Problem darzustellen. Ob man für die Impedanzanpassung entwerfen muss, hängt davon ab, welche Arten von Reflexionen tolerierbar sind.

— Supercat