¿Por qué la impedancia característica debe ser de 50 ohmios?

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¿De dónde viene este número?

Para un extremo debe ser de 50 ohmios y para pares diferenciales de 100 ohmios. ¿Por qué?

Para PCB con impedancia controlada, estos son los números comunes. Fuera de la PCB, puede encontrar otros números para la impedancia característica. Pero, ¿cuál es la razón de usar estos números para las pistas de PCB?

pcb-design impedance impedance-matching characteristic-impedance controlled-impedance Jesus Castane
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Si bien puedo adivinar de dónde viene esta pregunta, es posible que desee ampliar su presupuesto, proporcionando bases y contexto. 50 ohmios para qué tipo de situación? Si busca un poco, encontrará que la impedancia característica o los valores de impedancia nominal de 600, 450, 300 y 75 ohmios , o 600, 75 o 50 son muy comunes según el contexto de la línea de transmisión. Esta pregunta, tal como está, no es representativa de los hechos reales.
Anindo Ghosh
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Consulte también este artículo , que cubre las matemáticas para la impedancia característica de 50 ohmios y 75 ohmios, y la justificación para estandarizarlos. Básicamente, 50 ohmios es un compromiso entre el manejo óptimo de la potencia y la pérdida más baja para las líneas coaxiales dieléctricas de aire.
Anindo Ghosh
@Lo siento. Hablé sobre PCB Tracks. Echaré un vistazo a ese artículo.
Jesús Castane
Sí, por lo tanto, le di a la pregunta un voto positivo después de su edición aclaratoria.
Anindo Ghosh
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Puede diseñar pistas de PCB para que tengan la impedancia que desee dentro de lo razonable
Andy, también conocido como

Respuestas:

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El estándar de 50Ω es básicamente una convención. Hay varias historias sobre cómo se eligió 50Ω. El artículo vinculado a Anindo es bueno. También está La historia de 50 Ω o No hay nada mágico sobre 50 ohmios . Pero a fin de cuentas, es un compromiso entre baja atenuación y manejo de potencia.

Pero se convirtió en la impedancia estándar cuando se diseñaba para aplicaciones de línea de transmisión hace mucho tiempo. Cuando una hoja de datos de IC dice que necesita diseñar sus trazas de PCB con una impedancia controlada, entonces está diseñando para compensar los efectos de la línea de transmisión. Si la impedancia de la traza coincide con la impedancia de salida del CI o la fuente, se reduce la posibilidad de reflejos que conducirían a ondas estacionarias en la traza y causar todo tipo de dolores de cabeza. Dado que los diseñadores de IC están diseñando teniendo en cuenta los efectos de la línea de transmisión, y dado que 50Ω se usa comúnmente por convención, el estándar de 50Ω prolifera.

Pero 50Ω no es de ninguna manera especial. De este documento sobre soluciones controladas por Advanced Layout Solutions:

Dentro de lo razonable, el valor de impedancia absoluta elegido normalmente no es importante, siempre que se controle a lo largo de toda la línea. Otras restricciones en un diseño a menudo dictan la impedancia para nosotros; se puede elegir según una especificación de diseño (por ejemplo, 65 ohmios para PCI) o para reducir la corriente (una alta impedancia). Generalmente será entre 45 y 80 ohmios debido a las geometrías típicas de los materiales, y si la señal cambia de capa, entonces la geometría de la traza debe ajustarse según sea necesario para mantener un Zo constante.

Embedded.kyle
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Se usan 50 ohmios porque es la impedancia del cable coaxial, excepto que las aplicaciones audiovisuales son de 75 ohmios, por lo que evitamos tener que usar un circuito de adaptación de impedancia para conectar la PCB al exterior.

cachorrocadi
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Pero cuando haces una conexión entre circuitos integrados, también usas esta impedancia. ¿Hay alguna razón?
Jesús Castane
Cada vez que pasa una señal entre medios cuya impedancia difiere, parte de esa señal pasará y otra se reflejará. Si una sección corta de un cable de 50 ohmios tiene una impedancia de 75 ohmios, entonces el 33% de la señal de voltaje se reflejará en cada extremo de la sección de 75 ohmios. Alrededor del 11% de la señal sobrevivirá a un viaje de ida y vuelta, el 1.2% sobrevivirá a dos y el 0.15% sobrevivirá a tres. Si el tiempo de ida y vuelta es lo suficientemente corto, las reflexiones pueden desaparecer lo suficientemente rápido como para no presentar un problema. Si uno necesita diseñar para la adaptación de impedancia depende de qué tipos de reflexiones sean tolerables.
supercat