For spor med en vis bredde vil tre hovedfaktorer påvirke impedansen afPCBspor. Først og fremmest er EMI (elektromagnetisk interferens) af PCB-sporets nærfelt proportional med højden af sporet fra referenceplanet. Jo lavere højde, jo mindre stråling. For det andet vil krydstalen ændre sig væsentligt med højden af sporet. Hvis højden reduceres til det halve, vil krydstalen blive reduceret til næsten en fjerdedel. Endelig, jo lavere højden er, jo mindre er impedansen, og den er mindre modtagelig for kapacitive belastninger. Alle tre faktorer vil gøre det muligt for designeren at holde sporet så tæt som muligt på referenceplanet. Grunden til at forhindre dig i at reducere sporhøjden til nul er, at de fleste chips ikke kan drive transmissionsledninger med en impedans på mindre end 50 ohm. (Et særligt tilfælde af denne regel er Rambus, der kan køre 27 ohm, og Nationals BTL-serie, som kan køre 17 ohm). Ikke alle situationer er bedst at bruge 50 ohm. For eksempel fungerer den meget gamle NMOS-struktur i 8080-processoren ved 100KHz uden problemer med EMI, krydstale og kapacitiv belastning, og den kan ikke køre 50 ohm. For denne processor betyder høj impedans lavt strømforbrug, og du bør bruge tynde højimpedans ledninger så meget som muligt. Et rent mekanisk perspektiv skal også overvejes. For eksempel, hvad angår tæthed, er afstanden mellem lagene på et flerlagskort meget lille, og den linjebreddeproces, der kræves for 70 ohm impedans, er svær at opnå. I dette tilfælde skal du bruge 50 ohm, som har en bredere linjebredde og er lettere at fremstille. Hvad er impedansen af koaksialkablet? På RF-området er de overvejede spørgsmål ikke de samme som dem, der tages i betragtning i PCB'er, men koaksialkabler i RF-industrien har også et lignende impedansområde. Ifølge IEC-publikationen (1967) er 75 ohm en almindelig impedansstandard for koaksialkabler (bemærk: luft bruges som et isolerende lag), fordi du kan matche nogle almindelige antennekonfigurationer. Den definerer også et 50 ohm kabel baseret på solid polyethylen, fordi når det ydre afskærmningslag med en fast diameter og dielektricitetskonstanten er fikseret til 2,2 (dielektricitetskonstanten for solid polyethylen), er tabet af 50 ohm impedans hudeffekt det mindste. Du kan bevise fra grundlæggende fysik, at 50 ohm er det bedste. Hudeffekttabet af kablet L (i decibel) er proportional med den samlede hudeffektmodstand R (enhedslængde) divideret med den karakteristiske impedans Z0. Den samlede hudeffektmodstand R er summen af modstanden af skærmlaget og mellemlederen. Beskyttelseslagets hudeffektmodstand er omvendt proportional med dets diameter d2 ved høje frekvenser. Hudeffektmodstanden af den indre leder af et koaksialkabel er omvendt proportional med dets diameter d1 ved høje frekvenser. Den samlede seriemodstand R er derfor proportional med (1/d2 +1/d1). Ved at kombinere disse faktorer, givet d2 og den tilsvarende dielektriske konstant ER for isoleringsmaterialet, kan du bruge følgende formel til at reducere tabet af hudeffekt. I enhver grundbog om elektromagnetiske felter og mikrobølger kan du finde ud af, at Z0 er en funktion af d2, d1 og ER (bemærk: det isolerende lags relative permittivitet). Sæt ligning 2 ind i ligning 1, og tælleren og nævneren ganges med d2. , Efter frasortering af formel 3 adskilles konstantleddet (/60)*(1/d2), og det effektive led ((1+d2/d1)/ln(d2/d1)) bestemmer minimumspunktet. Se nærmere på minimumspunktet for formlen i formel 3, som kun styres af d2/d1, og som intet har med ER og den faste værdi d2 at gøre. Tag d2/d1 som en parameter og tegn en graf for L. Når d2/d1=3,5911 (Bemærk: Løs en transcendental ligning), fås minimumsværdien. Forudsat at dielektricitetskonstanten for fast polyethylen er 2,25 og d2/d1=3,5911, er den karakteristiske impedans 51,1 ohm. For lang tid siden tilnærmede radioingeniører for nemheds skyld denne værdi til 50 ohm som den optimale værdi for koaksialkabler. Dette beviser, at omkring 0 ohm, L er den mindste. Men dette påvirker ikke din brug af andre impedanser. Hvis du for eksempel laver et 75 ohm 5 kabel med samme skærmdiameter (Bemærk: d2) og isolator (Bemærk: ER), vil tabet af hudeffekt stige med 12%. For forskellige isolatorer vil den optimale impedans, der genereres af det optimale d2/d1-forhold, være lidt anderledes (Bemærk: For eksempel svarer luftisolering til ca. 77 ohm, og ingeniøren vælger en værdi på 75 ohm for nem brug). Andre tillæg: Ovenstående udledning forklarer også, hvorfor 75-ohm tv-kabelskåret overflade er en lotusformet hul kernestruktur, mens 50-ohm kommunikationskablet er en solid kerne. Der er også en vigtig påmindelse. Så længe den økonomiske situation tillader det, prøv at vælge et kabel med en stor ydre diameter (Bemærk: d2). Udover at øge styrken er hovedårsagen, at jo større yderdiameter, jo større indvendig diameter (det optimale diameterforhold d2) /d1), er lederens RF tab naturligvis mindre. Hvorfor er 50 ohm blevet impedansstandarden for RF-transmissionslinjer? Bird Electronics giver en af de mest cirkulerede versioner af historien, fra Harmon Bannings "Cable: Der kan være mange historier om oprindelsen af 50 ohm." I de tidlige dage med mikrobølgeapplikationer, under Anden Verdenskrig, var valget af impedans fuldstændig afhængig af brugens behov. Til højeffektbehandling blev der ofte brugt 30 ohm og 44 ohm. På den anden side er impedansen for den luftfyldte linie med det laveste tab 93 ohm. I de år, for højere frekvenser, der sjældent blev brugt, var der ingen fleksible fleksible kabler, kun stive kanaler fyldt med luftmedium. Halvstive kabler blev født i begyndelsen af 1950'erne, og ægte mikrobølgekabler dukkede op omkring 10 år senere. Med teknologiens fremskridt skal der gives impedansstandarder for at finde en balance mellem økonomi og bekvemmelighed. I USA er 50 ohm et kompromisvalg; for at den fælles hær og flåde skulle løse disse problemer, blev der etableret en organisation kaldet JAN, som senere blev DESC, specielt udviklet af MIL. Europa valgte 60 ohm. Faktisk består den mest brugte ledning i USA af eksisterende stænger og vandrør, og 51,5 ohm er meget almindeligt. Det føles mærkeligt at se og bruge en adapter/konverter fra 50 ohm til 51,5 ohm. Til sidst vandt 50 ohm, og der blev fremstillet specielle ledninger (eller måske ændrede dekoratørerne lidt diameteren på deres rør). Kort efter, under indflydelse af en dominerende virksomhed i branchen som Hewlett-Packard, blev europæerne også tvunget til at ændre sig. 75 ohm er standarden for langdistancekommunikation. Da det er en dielektrisk påfyldningslinje, opnås det laveste tab ved 77 ohm. 93 ohm er blevet brugt til kort tilslutning, såsom tilslutning af en computervært og en skærm. Dens lave kapacitansfunktion reducerer belastningen på kredsløbet og tillader længere forbindelser; interesserede læsere kan henvise til MIT RadLab Series, bind 9, som indeholder Der er en mere detaljeret beskrivelse.
