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设计PCB时为什么经常有人会提起50Ω阻抗 , d4 g5 H4 s: R* s" ?1 c
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在PCB设计中，阻抗通常是指传输线的特性阻抗，这是电磁波在导线中传输时的特性阻抗，与导线的几何形状、介质材料和导线周围环境等因素有关。: a1 }, o$ [8 z6 R+ z1 ~: L7 u5 |( Z
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对于一般的高速数字信号传输和RF电路，50Ω是一个常用的阻抗值。5 O5 L" f5 O% j! S0 j, y
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为什么是50Ω？30Ω或者80Ω不行吗？默认选择50Ω阻抗，是历史、PCB生产工艺、电路设计、成本等多因素共同决定的。4 |6 |; b4 ~, E' E3 d5 @
- Q7 _( U& O4 O. K! q" i一、50Ω阻抗是美国军方制定的阻抗标准
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9 Q9 F9 W; h0 K二次世界大战期间，阻抗的选择完全依赖于使用的需要，没有一个标准值。但是随着技术的进步，需要给出阻抗标准，以便在经济性和方便性上取得平衡。
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4 `5 L% W3 p3 ~于是，美国军方的一个联合组织——JAN组织(Joint ARMy Navy)，基于其阻抗匹配、信号传输稳定性和防止信号反射等方面的考虑，最终选用了50Ω阻抗作为常用标准值。
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之后，50Ω阻抗就慢慢发展为全球默认的标准值。
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7 t1 w* {' t1 D) O! g2 v二、50Ω阻抗可实现最大功率传输7 U( q- |4 L9 w" ]
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从PCB设计角度来看，在50Ω阻抗下，信号可以在电路中以最大功率传输，从而减少信号衰减和反射。在无线通信领域，50Ω阻抗也是最常用的天线输入阻抗。
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一般阻抗低，PCB走线的性能会较好。对于一条给定线宽的传输线，其和平面距离越近，相应的EMI会减小，串扰也会因此减小。但是从信号全路径的角度看，阻抗不能过于低——这涉及到最关键的一个因素，那就是芯片的驱动能力。, A- e% I% u7 ]6 a9 y: @% a
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在早期大多数芯片驱动不了阻抗小于50Ω的传输线，而更高阻抗的传输线由于实现起来不便且性能没那么好，所以折中采用50Ω阻抗是当时最优的选择。/ V& Q' |8 Z2 N. u G+ ^8 O$ z% k
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/ u! O4 S" R2 u) t" \. k三、50Ω容易进行阻抗匹配4 _# X5 ^ J% e& \& c, y
' }6 O. O; j; f, p0 r9 nPCB设计中，经常需要进行阻抗匹配，以减少信号反射和干扰。设计PCB走线时，一般我们会对自己要进行设计的项目进行叠层，根据厚度、基材、层数等信息进行计算阻抗。
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50Ω阻抗广泛应用于电子工程领域，因此容易进行阻抗匹配，降低信号反射和干扰。
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四、选用50Ω阻抗，PCB生产较容易
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从PCB生产加工工艺角度出发，以现有的大部分PCB生产厂商的设备考虑，生产50Ω阻抗的PCB是比较容易实现的。0 a3 l; A1 S% I1 }9 R [+ y+ }
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从阻抗计算过程可知，过低的阻抗需要较宽的线宽以及薄介质或较大的介电常数，这对于目前高密板来说空间上比较难满足：过高的阻抗又需要较细的线宽及较厚的介质或较小的介电常数，不利于EMI及串扰的抑制，同时对于多层板及从量产的角度来讲加工的可靠性会比较差。3 @8 D) |- }' d1 W. q" h
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控制50欧姆阻抗在使用常用板材(FR4等)、常用芯板的环境下，生产常用的板厚的产品(如1mm、1.2mm等)，可设计常见的线宽(4~10mil)，这样板厂加工起来是非常方便的，对其加工使用的设备要求也不是很高。+ m) [5 y! w9 y$ R# r* s
. j! P5 b( ^9 q" { a& x五、50Ω阻抗可以提高设备之间的兼容性
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许多标准和设备的电路板、连接器和电缆都是为50Ω阻抗设计的，因此使用50Ω阻抗可以提高设备之间的兼容性。4 N% J/ m1 @5 @! c, M
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六、使用50Ω阻抗，PCB制造成本更低3 v( L+ |/ d, o" I
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在制造成本和信号性能之间的平衡考虑下，50Ω阻抗是一种经济实用的选择。
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凭着相对稳定的传输特性和较低的信号失真率等诸多优点，50Ω阻抗被广泛应用于其他领域，例如视频信号、高速数据通信等。但需要注意的是，虽然50Ω阻抗是电子工程中最常用的阻抗之一，但在一些应用中，如射频等，可能需要其他阻抗值来满足特定的需求。因此在具体设计中，应根据实际情况选择适当的阻抗值。 深圳市瑞兴诺科技有限公司,是一家专业从事高密度多层印制板、特种版的制造企业。产品主要有：微波射频高频板、Rogers罗杰斯高频板、Rogers多层高频混压板、Rogers射频板、Taconic微波板、Taconic多层线路板、Arlon微带天线板、ARLON高频板、F4BM天线板、F4BM多层混压板、射频功放PCB板、ZYF天线板、中英高频互调线路板、F4B天线板、特种电路板等。对功分器、移相器、耦和器、合路器、功放、干放、基站、射频天线、4G天线/5G天线所使用的高频线路板具有专业的生产经验。 : g! O" h. S% ?0 l, w
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发表于 2023-5-11 15:09
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