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设计PCB时为什么经常有人会提起50Ω阻抗 ( E" L. \3 i: P+ u. r) N
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" V8 g/ \ M! m9 }# S, U3 Z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。
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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。
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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。
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$ N- r' j0 O& Y t- k1 F一、50Ω阻抗是美国军方制定的阻抗标准
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0 o, V( K2 i/ T+ I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。& E; Z6 I7 [% m# Q( |
# z) a) L, h5 L; @0 ?% B7 M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。# x. q. z+ D% a
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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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6 f9 o; a( z; f2 j- h% ]二、50Ω阻抗可实现最大功率传输( F+ a. k; ~. \/ A/ |' Q$ D1 Q
# J& Y6 d# H: O5 M9 Y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。- f9 x9 I3 e( p
& ]" g; }8 N# b+ S5 c- |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。
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+ W$ n: R7 L0 M9 G) N! j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。
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三、50Ω容易进行阻抗匹配% P" c' S- P- P' X3 q+ @
1 q" M2 ~% E5 O8 H4 b+ z( `PCB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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. ]& `- |" g, `5 @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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2 ^3 G1 B' k; [: p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。
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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。# {+ {% Z' U2 E" W
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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。 z, Q! l, M3 f @8 c% Y& o
& ?8 r7 ^! |# H& T& C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。$ U# O" F. v4 _ z$ t5 X- J" c) M
4 H* q, P$ e# K2 R! F六、使用50Ω阻抗，PCB制造成本更低
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6 u2 T( g. C! u0 v7 n* K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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Y) U+ K- R3 {" r5 l; G8 S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。 # e# W& i* p4 @
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发表于 2023-5-11 15:09
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