Warum muss die charakteristische Impedanz 50 Ohm betragen?

Woher kommt diese Zahl?

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

Für Leiterplatten mit kontrollierter Impedanz sind dies die üblichen Zahlen. Außerhalb der Leiterplatte finden Sie weitere Zahlen für den Wellenwiderstand. Aber was ist der Grund, diese Nummern für die Leiterbahnen zu verwenden?

Obwohl ich erraten kann, woher diese Frage kommt, möchten Sie vielleicht Ihre Annahme erweitern und die Grundlage und den Kontext bereitstellen. 50 Ohm für welche Situation? Wenn Sie ein wenig suchen, werden Sie feststellen, dass je nach Übertragungsleitungskontext charakteristische Impedanz- oder Nennimpedanzwerte von 600, 450, 300 und 75 Ohm oder 600, 75 oder 50 sehr häufig sind. Diese Frage ist in ihrer jetzigen Form nicht repräsentativ für tatsächliche Tatsachen.
Siehe auch diesen Artikel , der die Mathematik für charakteristische Impedanzen von 50 Ohm und 75 Ohm und die Begründung für deren Standardisierung behandelt. Grundsätzlich sind 50 Ohm ein Kompromiss zwischen optimaler Belastbarkeit und geringstem Verlust für Luft-Dielektrikum-Koaxialleitungen.
@Es tut uns leid. Ich sprach über PCB-Spuren. Den Artikel schaue ich mir mal an.
Ja, daher habe ich die Frage nach Ihrer klärenden Bearbeitung positiv bewertet.
Sie können PCB-Leiterbahnen so entwerfen, dass sie jede gewünschte Impedanz haben

Antworten (2)

Der 50-Ω-Standard ist im Grunde nur eine Konvention. Es gibt verschiedene Geschichten darüber, wie 50Ω gewählt wurden. Der verlinkte Artikel Anindo ist gut. Es gibt auch The History of 50 Ω oder There’s Nothing Magic About 50 Ohm . Aber das lange und kurze daran ist, dass es ein Kompromiss zwischen geringer Dämpfung und Belastbarkeit ist.

Aber es wurde vor langer Zeit zur Standardimpedanz bei der Entwicklung von Übertragungsleitungsanwendungen. Wenn ein IC-Datenblatt besagt, dass Sie Ihre PCB-Leiterbahnen mit einer kontrollierten Impedanz entwerfen müssen, dann entwerfen Sie, um Übertragungsleitungseffekte zu kompensieren. Wenn die Impedanz der Leiterbahn an die Ausgangsimpedanz des ICs oder der Quelle angepasst ist, verringern Sie die Möglichkeit von Reflexionen, die zu stehenden Wellen auf der Leiterbahn führen und allerlei Kopfschmerzen verursachen würden. Da die IC-Designer Übertragungsleitungseffekte im Auge behalten und 50 Ω üblicherweise konventionell verwendet werden, breitet sich der 50 Ω-Standard aus.

Aber 50Ω sind keineswegs etwas Besonderes. Aus diesem Artikel über kontrollierte Lösungen von Advanced Layout Solutions:

Der im Rahmen des Zumutbaren gewählte absolute Impedanzwert ist normalerweise nicht wichtig, vorausgesetzt, er wird über die gesamte Länge der Leitung kontrolliert. Andere Einschränkungen in einem Design bestimmen oft die Impedanz für uns; er kann basierend auf einer Designspezifikation (z. B. 65 Ohm für PCI) oder ausgewählt werden, um den Strom zu reduzieren (eine hohe Impedanz). Aufgrund typischer Materialgeometrien liegt er im Allgemeinen zwischen 45 und 80 Ohm, und wenn das Signal die Schicht wechselt, sollte die Leiterbahngeometrie nach Bedarf angepasst werden, um einen konsistenten Zo aufrechtzuerhalten.

50 Ohm werden verwendet, da dies die Impedanz des Koaxialkabels ist, außer bei audiovisuellen Anwendungen, die 75 Ohm beträgt, und so vermeiden wir, dass wir eine Impedanzanpassungsschaltung verwenden müssen, um die Leiterplatte mit der Außenseite zu verbinden.

Aber wenn Sie eine Verbindung zwischen ICs herstellen, verwenden Sie auch diese Impedanz. Gibt es einen Grund?
Jedes Mal, wenn ein Signal zwischen Medien mit unterschiedlicher Impedanz passiert, 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. Etwa 11 % des Signals überleben einen Roundtrip, 1,2 % überleben zwei und 0,15 % überleben drei. Wenn die Umlaufzeit kurz genug ist, können Reflexionen schnell genug abklingen, um kein Problem darzustellen. Ob ein Design für Impedanzanpassung erforderlich ist, hängt davon ab, welche Arten von Reflexionen tolerierbar sind.
Warum muss die charakteristische Impedanz 50 Ohm betragen?
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