2025-09-08
ในโลกของแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) ค่าอุปสรรคของ 50, 90 และ 100 โอหม์มีอยู่ทั่วไปการร่วมมือของอุตสาหกรรมสําหรับการออกแบบดิจิตอลความเร็วสูงและ RF การเลือกอุปสรรคที่เหมาะสมเป็นสิ่งสําคัญ: มันป้องกันการสะท้อนสัญญาณ ลดการสูญเสียและให้ความเหมาะสมกับเครื่องเชื่อม, สายเคเบิลและอุปกรณ์ภายนอก
คู่มือนี้อธิบายว่าทําไม 50, 90 และ 100 ออห์ม จึงกลายเป็นมาตรฐานทองสําหรับความอ่อนแอของ PCBการใช้งานเชิงปฏิบัติการ (จากเครื่องรับ RF ไปยังพอร์ต USB)ไม่ว่าคุณจะออกแบบแอนเทนเน่ 5G หรืออินเตอร์เฟซ USB-C การเข้าใจค่าอุปสรรคเหล่านี้จะช่วยให้คุณปรับปรุงความสมบูรณ์ของสัญญาณลด EMIและให้แน่ใจว่า PCB ของคุณทํางานได้อย่างต่อเนื่องกับส่วนประกอบอื่น ๆ
ประเด็นสําคัญ
1.50 ออห์ม: มาตรฐานสากลสําหรับรังสี RF และรังสีดิจิตอลความเร็วสูง, การจัดการพลังงาน, การสูญเสียสัญญาณ, และความอดทนความแรงเครียด
2.90 ออห์ม: เป็นตัวเลือกสําหรับคู่ความแตกต่างของ USB (2.0/3.x) ที่เลือกเพื่อลดความกระแทกและยกระดับอัตราการส่งข้อมูลในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ผู้บริโภคให้มากที่สุด
3.100 โอห์ม: มีอํานาจเหนืออินเตอร์เฟซอีเทอร์เน็ต, HDMI และ SATA, ปรับปรุงให้มีความคุ้มกันเสียงในการส่งสัญญาณความแตกต่างในระยะทางที่ไกลกว่า
4ประโยชน์ของการตั้งมาตรฐาน: การใช้ค่าเหล่านี้ทําให้มีความสอดคล้องกับสายไฟ, เครื่องเชื่อม และอุปกรณ์การทดสอบ, ลดความซับซ้อนของการออกแบบและค่าผลิต
5การควบคุมความคับคาย: กณิตศาสตร์รอย, วัสดุพื้นฐาน, และสเตคชั้นมีผลกระทบต่อความคับคายโดยตรง แม้แต่ความเบี่ยงเบนเล็ก ๆ น้อย ๆ ก็สามารถทําให้สัญญาณสะท้อนและความผิดพลาดของข้อมูล
วิทยาศาสตร์ของ PCB impedance
อุปทาน (Z) วัดความขัดแย้งของวงจรต่อกระแสเปลี่ยน (AC) โดยรวมกันความต้านทาน, ความจุ, และความจุอุปสรรคที่ควบคุมให้แน่ใจว่าสัญญาณจะแพร่กระจายโดยไม่ต้องบิดเบือน, โดยเฉพาะที่ความถี่สูง (> 100MHz) เมื่ออุปสรรคคงที่ตามเส้นทาง, พลังงานสัญญาณจะโอนผ่านอย่างมีประสิทธิภาพจากแหล่งไปยังภาระ. ความไม่ตรงกันทําให้เกิดการสะท้อน, ซึ่งทําลายข้อมูล,เพิ่ม EMIและลดระยะ
อะไร กําหนด ความขัดขวางของรอย PCB?
ความขัดขวางขึ้นอยู่กับปัจจัยสําคัญห้าประการ ซึ่งทั้งหมดต้องควบคุมอย่างเข้มงวดระหว่างการออกแบบและการผลิต
1ความกว้างของร่องรอย: ร่องรอยที่กว้างกว่าจะลดอัตราต่อต้าน (ความจุมากกว่า) ขณะที่ร่องรอยที่แคบกว่าจะเพิ่มมันขึ้น
2ความหนาของร่องรอย: ทองแดงที่หนากว่า (เช่น 2 oz) ลดอัตราต่อต้านเมื่อเทียบกับทองแดงที่บางกว่า (0.5 oz)
3.ความหนาของไฟฟ้า: ระยะทางระหว่างรอยและระดับพื้นที่ใกล้เคียง
4.Dielectric Constant (Dk): วัสดุเช่น FR-4 (Dk = 4.0 ราคา 4.8) การกระจายสัญญาณช้า; วัสดุ Dk ต่ํากว่า (เช่น Rogers 4350, Dk = 3.48) เพิ่มอุปสรรค
5.Trace Spacing: สําหรับคู่ความแตกต่าง ความห่างใกล้ชิดลดอุปสรรคเนื่องจากการเชื่อม capacitive เพิ่มขึ้น
วิศวกรใช้เครื่องมือแก้ปัญหาสนาม (ตัวอย่างเช่น Polar Si8000) เพื่อคํานวณตัวแปรเหล่านี้และบรรลุอุปสรรคเป้าหมายด้วยความอดทน ± 10% หลักสําหรับการออกแบบความเร็วสูง
เหตุ ใด 50 ออห์ม จึง เป็น มาตรฐาน ทั่ว โลก สําหรับ เส้น เส้น เส้น เส้น เส้น เส้น
50 ออห์มเป็นอาการต่อต้านที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดใน PCBs โดยเฉพาะสําหรับสัญญาณ RF และสัญญาณดิจิตอลความเร็วสูง
1การสมดุลพลังงาน ความสูญเสียและความแรงดัน
วิศวกรอาร์เอฟในยุคแรกค้นพบว่า ไม่มีค่าอุปสรรคเดียวที่สามารถปรับปรุงปริมาตรสําคัญทั้งสามอย่างได้
a. ความสูญเสียสัญญาณขั้นต่ํา: ~ 77 ออห์ม (เหมาะสําหรับการสื่อสารระยะไกล เช่น ลิงค์ไมโครเวฟ)
b. การจัดการพลังงานสูงสุด: ~ 30 โอ่ม (ใช้ในเครื่องส่งพลังงานสูง แต่มีความชุ่มชื่นต่อการเสียสติบังคับ)
c. ความอดทนความแรงสูงสุด: ~ 60 โอ่ม (ทนต่อการบุก แต่มีการสูญเสียสัญญาณที่สูงกว่า)
50 ออห์มปรากฏว่าเป็นข้อเสนอข้อตกลงที่ใช้ได้ โดยให้ผลงานที่น่ายอมรับในทั้งสามประเภทสําหรับแอพลิเคชั่นส่วนใหญ่ จากสถานีฐาน 5G ไปยังรูเตอร์ Wi-Fi ความสมดุลนี้รับประกันการทํางานที่น่าเชื่อถือโดยไม่ต้องมีองค์ประกอบพิเศษ.
2ความเข้ากันกับสายไฟและสายเชื่อม
50 ออห์มได้ถูกมาตรฐานเพราะสายเคเบิลโคเอชชียล, กระดูกสันหลังของระบบ RF, ทํางานได้ดีที่สุดในอัตราต่อต้านนี้RG-58) ใช้อุปมาณ 50 ออห์ม เพื่อลดความสูญเสียให้น้อยที่สุดและยกระดับการถ่ายทอดพลังงานเมื่อ PCBs ผสมผสานกับสายไฟฟ้าเหล่านี้ 50 ออห์มกลายเป็นแบบตั้งค่าเพื่อหลีกเลี่ยงความไม่เหมาะสมของอุปสรรคที่เชื่อมต่อ
ในปัจจุบัน เครื่องเชื่อม RF เกือบทั้งหมด (SMA, N-type, BNC) ได้รับการจัดอันดับ 50 ออห์ม ทําให้ไม่สามารถหลีกเลี่ยงมาตรฐานนี้ในการออกแบบไร้สายได้เครื่องติดตาม PCB ขนาด 50 ออห์ม ที่คู่กับเครื่องเชื่อม 50 ออห์ม และสายไฟฟ้า ให้การสะท้อนสัญญาณ < 1% หลักในการรักษาระยะในการใช้ระบบ 5G และราดาร์.
3การผลิตเชิงปฏิบัติการด้วย FR-4
FR-4 สับสราท PCB ที่แพร่หลายมากที่สุด ทําให้สะดวกในการบรรลุรอย 50 โอฮมหนา 6 มิลลิเมตร) กับรอยทองแดง 1 ออนซ์ (13 มิลกิโลเมตรกว้าง) ผ่านชั้น dielectric 50 มิลลิตความสอดคล้องนี้ลดความซับซ้อนและต้นทุนการผลิต เนื่องจากผู้ผลิตสามารถใช้กระบวนการมาตรฐานเพื่อบรรลุความอดทนต่ออิเมพานซ์ที่เข้มงวด
| ปริมาตร | ค่าสําหรับรอย 50-Ohm บน FR-4 |
|---|---|
| ความกว้างของรอย | 13mils (0.33mm) |
| ความหนาของทองแดง | 1 oz (35μm) |
| ความหนาของไดเอเลคทริก | 50mils (1.27mm) |
| คอนสแตนตรอัดไฟฟ้า (Dk) | 4.5 |
| ความอดทน | ± 5 โอม |
4การประยุกต์ใช้ในโลกจริงของ 50 โอม
50 ออห์มเป็นสิ่งจําเป็นในการออกแบบใด ๆ ที่มีสัญญาณความถี่สูงปลายเดียว:
a.5G และเซลล์: สถานีฐาน, เซลล์ขนาดเล็ก และอุปกรณ์ผู้ใช้ (UE) ใช้ร่องรอย 50 โอฮมในการส่งสัญญาณที่สอดคล้องกับ 3GPP
b.อากาศและการป้องกัน: ระบบเรดาร์ เครื่องรับสัญญาณดาวเทียม และวิทยุทหารใช้ 50 โอมสําหรับการสื่อสารระยะไกลที่น่าเชื่อถือ
อุปกรณ์การทดสอบ: ออสซิลโลสโกป, เครื่องผลิตสัญญาณ และเครื่องวิเคราะห์สเปคตรัม ถูกปรับขนาดให้ 50 โอม เพื่อให้การวัดแม่นยํา
d. รีดาร์รถยนต์: โมดูลราดาร์ ADAS 77GHz ใช้ร่องรอย 50 ออห์มเพื่อลดการสูญเสียให้น้อยที่สุดในการออกแบบขนาดเล็ก
เหตุ ผล ที่ 90 และ 100 ออห์ม ควบคุม คู่ แตกต่าง
การจดหมายความแตกต่าง ใช้อีกสองร่องรอยที่เติมเต็มกัน (บวกและลบ) ลดความรบกวนและเสียงข้ามในระบบดิจิตอลความเร็วสูงคู่ขีดจําแนกขึ้นกับอุปสรรคขีดจําแนก (อุปสรรคระหว่างสองรอย), โดย 90 และ 100 ออห์มจะปรากฏขึ้นเป็นมาตรฐานสําหรับอินเตอร์เฟซเฉพาะ
1. 90 โอม: มาตรฐาน USB
USB (Universal Serial Bus) ทําการปฏิวัติในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ผู้บริโภค และการนํามาใช้อุปกรณ์ขัดแย้งความถี่ 90 โอฮม ไม่ได้เป็นเรื่องบังเอิญสัมมนาผู้ประยุกต์ใช้ USB (USB-IF) เลือก 90 ออห์มเพื่อสมดุลความต้องการหลักสามอย่าง:
a.อัตราการส่งข้อมูล: USB 2.0 (480Mbps) และ USB 3.x (520Gbps) ต้องการเสียงข้ามเสียงต่ํา, ซึ่งคู่ 90-ohm สามารถบรรลุได้โดยการแยกรอยที่แคบ (โดยทั่วไป 5 8mils สําหรับทองแดง 1 oz)
b.ความเหมาะสมของเคเบิล: เคเบิ้ล USB ใช้คู่สับเปลี่ยนที่มีอัตราต่อต้าน 90 โอฮม; การสอดคล้องรอย PCB ป้องกันการสะท้อนที่ตัวเชื่อม
c. สามารถผลิตได้: คู่ขนาด 90 ออห์ม สามารถผลิตได้ง่ายบน PCB FR-4 มาตรฐาน. สาย USB 3.0 แบบเฉพาะเจาะจง (กว้าง 8 มิล, ระยะห่าง 6 มิล, ทองแดง 1 อองซ์) ประสบความสําเร็จ 90 ออห์ม ด้วยความอดทน ± 10%.
| มาตรฐาน USB | อัตราข้อมูล | ความขัดขวางความแตกต่าง | ความกว้าง/ระยะระหว่างรอย (1 oz ทองแดง) |
|---|---|---|---|
| USB 20 | 480Mbps | 90Ω ± 15Ω | 8mils / 6mils |
| USB 3.2 Gen 1 | 5Gbps | 90Ω ±7Ω | 7mils / 5mils |
| USB4 | 40Gbps | 90Ω ±5Ω | 6mils / 4mils |
2. 100 ออห์ม: เอเธิร์น, HDMI, และ SATA
100 ออห์มเป็นมาตรฐานสําหรับคู่ความแตกต่างในอินเตอร์เฟซดิจิตอลระยะยาวกว่า
a.เอเธอร์เน็ต: มาตรฐาน IEEE 802.3 (10BASE-T ถึง 100GBASE-T) ต้องการอุปสรรคความแตกต่าง 100 Ohm ค่านี้ลดการสื่อข้ามสายในสายสาย Cat5e / Cat6 ที่ยังใช้คู่บิด 100 Ohm.ร่องรอย PCB (ความกว้าง 10 มิล), ระยะห่าง 8 มิล) จะตรงกับความขัดแย้งนี้, รับประกันการส่งข้อมูลที่น่าเชื่อถือได้มากกว่าระยะทาง 100m+.
b.HDMI: อินเตอร์เฟซมัลติมีเดียความละเอียดสูงใช้คู่ 100 โอฮมในการส่งสัญญาณวีดีโอ / เสียงที่สูงสุด 48 Gbps (HDMI 2.1). การควบคุมอาการขัดขวางที่แน่นลด EMI ที่สําคัญสําหรับระบบโรงภาพยนตร์ที่บ้าน.
c.SATA: อินเตอร์เฟซ Serial ATA (ใช้ในฮาร์ดไดรฟ์) ใช้คู่ 100 โอฮมเพื่อบรรลุอัตราการส่งข้อมูล 6Gbps ด้วยความผิดพลาดอย่างน้อย
| อินเตอร์เฟซ | อัตราข้อมูล | ความขัดขวางความแตกต่าง | ข้อดีสําคัญของ 100 โอม |
|---|---|---|---|
| อีเทอร์เน็ต | 10~100Gbps | 100Ω ± 15Ω | ลดการกระแทกเสียงในสายไฟหลายคู่ |
| HDMI 21 | 48Gbps | 100Ω ±10Ω | ลด EMI ในวิดีโอความเร็วสูง |
| SATA III | 6Gbps | 100Ω ± 20Ω | รับประกันความสมบูรณ์ของสัญญาณผ่านสายไฟฟ้า 1 ม |
3. ทําไมอาการขัดแยกต่างจากอาการขัดแยกแบบเดียว
อุปทานความแตกต่างไม่ใช่เพียงแค่สองเท่าของมูลค่าปลายเดียว เช่น คู่ความแตกต่าง 100 ออห์ม ไม่ประกอบด้วยสองร่องรอยปลายเดียว 50 ออห์มมันขึ้นอยู่กับการเชื่อมโยงระหว่างสองร่องรอย:
a. การเชื่อมต่อประสิทธิภาพ: เส้นทางที่ใกล้เคียงกันมากขึ้นเพิ่มประสิทธิภาพ, ลดความขัดแย้ง
b. Inductive Coupling: ระยะห่างที่แคบลงจะลดความชักชักของวงจร และยังลดอัตราต่อต้าน
การเชื่อมโยงนี้เป็นเหตุผลว่าทําไม 90 หมื่น 100 ออห์มจึงเป็นสิ่งที่สมบูรณ์แบบสําหรับคู่ความแตกต่าง
ผล จาก การ ไม่ นับถือ ค่า อุปสรรค ที่ มี มาตรฐาน
การใช้อุปสรรคที่ไม่ใช่มาตรฐาน (ตัวอย่างเช่น 60 ออห์มสําหรับ RF, 80 ออห์มสําหรับ USB) อาจดูเหมือนการเลือกการออกแบบเล็ก ๆ น้อย ๆ แต่มันนําไปสู่ปัญหาการทํางานที่วัดได้:
1การสะท้อนสัญญาณและความผิดพลาดข้อมูล
ความไม่ตรงกันของอัมพาเดนซ์ทําให้สัญญาณสะท้อนออกจากความไม่ต่อเนื่อง (ตัวอย่างเช่น เส้นรอย 50 โอฮมเชื่อมต่อกับตัวเชื่อม 75 โอฮม) การสะท้อนเหล่านี้ผสมผสานกับสัญญาณเดิม สร้าง:
a.ringing: oscillations ที่ทําลายข้อมูลดิจิตอล (ตัวอย่างเช่น 1 กลายเป็น 0)
b.Overshoot/Undershoot: ความดันสูงที่ทําลายส่วนประกอบที่รู้สึก (เช่น FPGAs)
c. Timing Jitter: ความแตกต่างในเวลาสัญญาณที่ลดอัตราการส่งข้อมูล
ในระดับ 10Gbps แม้กระทั่งการไม่ตรงกันของอุปสรรค 10% (50 โอม VS 55 โอม) ก็สามารถเพิ่มอัตราความผิดพลาดบิต (BER) ได้ถึง 10 เท่า เพียงพอที่จะทําให้ลิงค์ความเร็วสูงไม่สามารถใช้ได้
2การเพิ่ม EMI และความล้มเหลวทางกฎหมาย
อุปทานที่ไม่เหมาะสมสร้างรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า เพราะสัญญาณที่สะท้อนออกมาทําเหมือนแอนเทนนาเล็กๆ
a.รบกวนกับวงจรใกล้เคียง (เช่น โมดูล 5G ที่รบกวนเครื่องรับ GPS)
b. สาเหตุความล้มเหลวในการทดสอบการปล่อยของ FCC / CE ส่งผลให้การเปิดตัวสินค้าช้า
c.ละเมิดมาตรฐานรถยนต์ (เช่น CISPR 25) ที่สําคัญสําหรับระบบ ADAS
3ความไม่เข้ากันกับสายไฟและอุปกรณ์การทดสอบ
ส่วนใหญ่ของส่วนประกอบที่พร้อมใช้งาน (เคเบิล, เครื่องเชื่อม, โซนด์) ได้ถูกออกแบบมาสําหรับ 50, 90, หรือ 100 โอหม์ การใช้ค่าที่ไม่ใช่มาตรฐานบังคับส่วนประกอบที่กําหนดเอง ซึ่ง:
a. เพิ่มต้นทุนขึ้น 20~50% (ตัวอย่างเช่น สายเคเบิลโคเอชชียล 60 โอเอ็มตามสั่ง)
ขยายเวลาการนํา (เครื่องเชื่อมเฉพาะอาจต้องใช้เวลาการนํา 12 + สัปดาห์)
c. จํากัดตัวเลือกการทดสอบ (ออสซิลโลสโกปส่วนใหญ่และเครื่องกําเนิดสัญญาณมีค่าเข้า 50 Ohm)
4การศึกษากรณี: ราคาของการไม่ตรงกัน 10 โอม
ผู้ผลิตสวิทช์อีเทอร์เน็ตอุตสาหกรรม โดยบังเอิญออกแบบรอยความแตกต่าง 90 ออห์มแทน 100 ออห์ม ผลลัพธ์:
a. การสะท้อนสัญญาณทําให้แพ็คเก็ตสูญเสีย 10% ในระยะ 1Gbps
b.การทดสอบใหม่และการออกแบบใหม่เพิ่ม 8 สัปดาห์ต่อตารางเวลาของโครงการ
c. สายไฟ 90 ออห์มตามสั่งเพิ่มค่าใช้จ่าย BOM เป็น 15 ดอลลาร์ต่อหน่วย
d.ผลิตภัณฑ์ไม่สอดคล้อง IEEE 802.3 จําเป็นต้องเรียกคืน
วิธีการบรรลุความคัดกรองที่ควบคุมได้ในการออกแบบ PCB
การ ออกแบบ สําหรับ ความ ยาว 50, 90, หรือ 100 ออห์ม จําเป็น ต้อง ให้ ความ สังเกต อย่าง ละเอียด กับ กิณฑ์, วัสดุ, และ กระบวนการ ผลิต. ทํา ตาม ขั้นตอน เหล่า นี้ เพื่อ รับรอง ความ แม่น:
1เลือกวัสดุพื้นที่ที่เหมาะสม
สถานที่ไฟฟ้าจํากัด (Dk) ของวัสดุ PCB ของคุณมีผลกระทบตรงต่ออุปสรรค
a.FR-4: เหมาะสําหรับการออกแบบราคาต่ํา (Dk = 4.0?? 4.8) แต่ Dk มีความแตกต่างกันตามความถี่และความชื้น
b.Rogers 4350B: เหมาะสําหรับการออกแบบความถี่สูง (> 10GHz) (Dk = 3.48 ± 0.05) ให้อุปสรรคที่มั่นคงตลอดอุณหภูมิ
c.วัสดุที่มีฐาน PTFE: ใช้ในอุปกรณ์อากาศ (Dk = 2.2) แต่แพงและผลิตยาก
สําหรับคู่ความแตกต่าง (90/100 ออห์ม) FR-4 เพียงพอสําหรับอิเล็กทรอนิกส์ผู้บริโภคส่วนใหญ่ ขณะที่วัสดุของโรเจอร์สถูกจัดไว้สําหรับการออกแบบ 10Gbps +
2. ปรับปรุงรูปร่างร่องรอย
ใช้เครื่องมือแก้สนามในการคํานวณความกว้างของรอย, ระยะห่าง, และความหนาของ dielectric:
a. Single-Ended (50 ohms): 1 oz ทองแดงรอยบน FR-4 (Dk = 4.5) กับ 50 มิล dielectric ต้องการความกว้าง 13 มิล
b.USB (90 ออห์ม): สองรอยกว้าง 8 มิลล์ที่มีระยะห่าง 6 มิลล์มากกว่า 50 มิลล์ dielectric ประสบ 90 ออห์ม
c.Ethernet (100 Ohm): สองเส้นทางกว้าง 10 มิลล์ที่มีระยะห่าง 8 มิลล์มากกว่า 50 มิลล์
มักมีระดับพื้นดินตรงใต้รอย ช่องทางนี้ทําให้อุปสรรคเสถียรและลด EMI
3ทํางานร่วมกับผู้ผลิต
ผู้ผลิตมีสมรรถนะพิเศษที่ส่งผลกระทบต่ออัมพานซ์
a.ความอนุญาตในการกวาด: ร้านค้าส่วนใหญ่สามารถควบคุมความคับค้านได้ ± 10% แต่ผู้ผลิตระดับสูง (เช่น LT CIRCUIT) ให้ ± 5% สําหรับการออกแบบที่สําคัญ
b.ความแตกต่างของวัสดุ: ขอข้อมูลการทดสอบ Dk สําหรับชุดของวัสดุ FR-4 หรือ Rogers ของคุณ เนื่องจาก Dk สามารถแตกต่างกันได้ ± 02.
c. การตรวจสอบการสะสม: ขอรายงานการสะสมก่อนการผลิต เพื่อยืนยันความหนาของไฟฟ้าและน้ําหนักทองแดง
4. ทดสอบและยืนยัน
หลังการผลิต ตรวจสอบอุปทานด้วย:
a. Time Domain Reflectometry (TDR): วัดการสะท้อนเพื่อคํานวณความคับคายตามเส้นทาง
b เครื่องวิเคราะห์เครือข่ายเวกเตอร์ (VNA): ตรวจสอบอาการต่อต้านผ่านความถี่ (สําคัญสําหรับการออกแบบ RF)
c. การจําลองความสมบูรณ์แบบของสัญญาณ: เครื่องมือเช่น Keysight ADS ทํานายภาพแผนตาและ BER เพื่อรับรองความสอดคล้องกับมาตรฐานเช่น USB 3.2 หรือ Ethernet
สอบถามทั่วไป: ความคิดลึกลับและความเข้าใจที่ผิดปกติเกี่ยวกับความอับอัด
ถาม: ผมใช้ 75 ออห์มแทน 50 ออห์มได้มั้ย สําหรับการออกแบบ RF?
ตอบ: 75 ออห์ม ทําให้การสูญเสียสัญญาณน้อยลง (เป็นสิ่งที่เหมาะสําหรับทีวีเคเบิล) แต่เครื่องเชื่อม RF, เครื่องเสริมเสียง และอุปกรณ์ทดสอบส่วนใหญ่ใช้ 50 ออห์มPCB ขนาด 75 หมื่น จะได้รับการสะท้อนสัญญาณ 20-30% เมื่อเชื่อมต่อกับองค์ประกอบ 50 หมื่น, ลดระยะและเพิ่ม EMI
คําถาม: ทําไม USB และ Ethernet ใช้ความขัดแย้งความแตกต่างกัน?
A: USB ให้ความสําคัญต่อความคอมแพคต (สายเคเบิลที่สั้นกว่า, ระยะทางที่แน่นกว่า), ชื่นชอบ 90 ออห์ม. Ethernet เน้นการถ่ายทอดระยะไกล (100m +), โดย 100 ออห์มลดการกระแทกเสียงในสายเคเบิลหลายคู่.ค่าเหล่านี้ถูกล็อคกับมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง เพื่อรับรองความสามารถในการทํางานร่วมกัน
คําถาม: ชั้น PCB ทั้งหมดต้องการความคัดค้านที่ควบคุมได้หรือไม่
ตอบ: ไม่เพียงสัญญาณความเร็วสูง (> 100 Mbps) ที่ต้องการความคับคับที่ควบคุมได้ พลังงาน, ดิน, และชั้นดิจิตอลความเร็วต่ํา (เช่น I2C, SPI) สามารถใช้ความคับคับที่ควบคุมไม่ได้
ถาม: ความอดทนต่ออิเมพานซ์ควรจะเข้มข้นแค่ไหน?
A: สําหรับการออกแบบส่วนใหญ่ ± 10% เป็นที่ยอมรับได้ อินเตอร์เฟซความเร็วสูง (เช่น USB4, 100G Ethernet) ต้องการ ± 5% เพื่อตอบสนองความต้องการ BER การออกแบบทหาร / ท้องอากาศอาจระบุ ± 3% สําหรับความน่าเชื่อถือสูงสุด
ถาม: ผมสามารถผสมค่าอุปสรรคได้บน PCB เดียวกันไหม?
ตอบ: ครับ PCBs ส่วนใหญ่มีร่องรอย RF 50 หมื่น, คู่ USB 90 หมื่น, และ คู่ Ethernet 100 หมื่น. ใช้การแยกแยก (ระนาบพื้น, ระยะ) เพื่อป้องกันการสับสนระหว่างโดเมนอัมพานซ์ที่แตกต่างกัน
สรุป
ความเด่นของ 50, 90 และ 100 ออห์มในการออกแบบ PCB ไม่เป็นเรื่องบังเอิญ ค่าเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงความสมดุลที่ดีที่สุดของผลประกอบการ, ความสอดคล้องและการผลิต50 ออห์มดีเยี่ยมในระบบ RF และระบบดิจิตอลความเร็วสูงขณะที่ 90 และ 100 ออห์มถูกปรับปรุงให้เหมาะสมกับความต้องการของสัญญาณความแตกต่างใน USB, Ethernet และ HDMI โดยการยึดถือมาตรฐานเหล่านี้วิศวกรให้แน่ใจว่าการออกแบบของพวกเขาจะทํางานได้อย่างต่อเนื่องกับสายไฟที่มีอยู่, เครื่องเชื่อม และอุปกรณ์ทดสอบ
การละเว้นค่าอุปสรรคเหล่านี้ นํามาซึ่งความซับซ้อนที่ไม่จําเป็น: การสะท้อนสัญญาณ, EMI และปัญหาความสอดคล้องที่สามารถทําให้โครงการล้มเหลวไม่ว่าคุณจะออกแบบสมาร์ทโฟน 5G หรือสวิตช์ Ethernet อุตสาหกรรมการควบคุมความอัดอัดไม่ได้เป็นความคิดหลังๆ มันเป็นหลักการการออกแบบพื้นฐาน ที่มีผลต่อการทํางานและความน่าเชื่อถือโดยตรง
เมื่อเทคโนโลยีความเร็วสูงพัฒนา (เช่น 100G Ethernet, 6G wireless) 50, 90 และ 100 ohm จะยังคงมีความสําคัญอายุยาวของพวกมันมาจากความสามารถในการปรับตัวต่อวัสดุใหม่ และความถี่ที่สูงขึ้น โดยยังคงความสามารถในการทํางานร่วมกัน.
สําหรับวิศวกรข้อเรียนรู้ชัดเจนคือ: ใช้มาตรฐานเหล่านี้ ทํางานร่วมกับผู้ผลิต เพื่อตรวจสอบการควบคุมอุปสรรค และใช้เครื่องมือจําลองเพื่อรับรองการออกแบบคุณจะสร้าง PCB ที่ส่งผลต่อเนื่องการทํางานที่น่าเชื่อถือในการใช้งานที่ต้องการมากที่สุด
ครั้งต่อไปที่คุณตรวจสอบการวางแผน PCB จําไว้ว่า ตัวเลข 50, 90, 100 มากกว่าแค่ค่าความต้านทาน มันคือผลของปัญญาวิศวกรรมหลายทศวรรษสื่อสารและทําตามที่ตั้งใจ
ส่งข้อสอบของคุณตรงมาหาเรา
