設計PCB時為什么經(jīng)常有人會提起50Ω阻抗

在PCB設計中，阻抗通常是指傳輸線的特性阻抗，這是電磁波在導線中傳輸時的特性阻抗，與導線的幾何形狀、介質材料和導線周圍環(huán)境等因素有關。

對于一般的高速數(shù)字信號傳輸和RF電路，50Ω是一個常用的阻抗值。

為什么是50Ω？30Ω或者80Ω不行嗎？默認選擇50Ω阻抗，是歷史、PCB生產(chǎn)工藝、電路設計、成本等多因素共同決定的。

一、50Ω阻抗是美國軍方制定的阻抗標準

二次世界大戰(zhàn)期間，阻抗的選擇完全依賴于使用的需要，沒有一個標準值。但是隨著技術的進步，需要給出阻抗標準，以便在經(jīng)濟性和方便性上取得平衡。

于是，美國軍方的一個聯(lián)合組織——JAN組織(Joint Army Navy)，基于其阻抗匹配、信號傳輸穩(wěn)定性和防止信號反射等方面的考慮，最終選用了50Ω阻抗作為常用標準值。

之后，50Ω阻抗就慢慢發(fā)展為全球默認的標準值。

二、50Ω阻抗可實現(xiàn)最大功率傳輸

從PCB設計角度來看，在50Ω阻抗下，信號可以在電路中以最大功率傳輸，從而減少信號衰減和反射。在無線通信領域，50Ω阻抗也是最常用的天線輸入阻抗。

一般阻抗低，PCB走線的性能會較好。對于一條給定線寬的傳輸線，其和平面距離越近，相應的EMI會減小，串擾也會因此減小。但是從信號全路徑的角度看，阻抗不能過于低——這涉及到最關鍵的一個因素，那就是芯片的驅動能力。

在早期大多數(shù)芯片驅動不了阻抗小于50Ω的傳輸線，而更高阻抗的傳輸線由于實現(xiàn)起來不便且性能沒那么好，所以折中采用50Ω阻抗是當時最優(yōu)的選擇。


三、50Ω容易進行阻抗匹配

PCB設計中，經(jīng)常需要進行阻抗匹配，以減少信號反射和干擾。設計PCB走線時，一般我們會對自己要進行設計的項目進行疊層，根據(jù)厚度、基材、層數(shù)等信息進行計算阻抗。

50Ω阻抗廣泛應用于電子工程領域，因此容易進行阻抗匹配，降低信號反射和干擾。

四、選用50Ω阻抗，PCB生產(chǎn)較容易

從PCB生產(chǎn)加工工藝角度出發(fā)，以現(xiàn)有的大部分PCB生產(chǎn)廠商的設備考慮，生產(chǎn)50Ω阻抗的PCB是比較容易實現(xiàn)的。

從阻抗計算過程可知，過低的阻抗需要較寬的線寬以及薄介質或較大的介電常數(shù)，這對于目前高密板來說空間上比較難滿足：過高的阻抗又需要較細的線寬及較厚的介質或較小的介電常數(shù)，不利于EMI及串擾的抑制，同時對于多層板及從量產(chǎn)的角度來講加工的可靠性會比較差。

控制50歐姆阻抗在使用常用板材(FR4等)、常用芯板的環(huán)境下，生產(chǎn)常用的板厚的產(chǎn)品(如1mm、1.2mm等)，可設計常見的線寬(4~10mil)，這樣板廠加工起來是非常方便的，對其加工使用的設備要求也不是很高。

五、50Ω阻抗可以提高設備之間的兼容性

許多標準和設備的電路板、連接器和電纜都是為50Ω阻抗設計的，因此使用50Ω阻抗可以提高設備之間的兼容性。

六、使用50Ω阻抗，PCB制造成本更低

在制造成本和信號性能之間的平衡考慮下，50Ω阻抗是一種經(jīng)濟實用的選擇。

結語

憑著相對穩(wěn)定的傳輸特性和較低的信號失真率等諸多優(yōu)點，50Ω阻抗被廣泛應用于其他領域，例如視頻信號、高速數(shù)據(jù)通信等。但需要注意的是，雖然50Ω阻抗是電子工程中最常用的阻抗之一，但在一些應用中，如射頻等，可能需要其他阻抗值來滿足特定的需求。因此在具體設計中，應根據(jù)實際情況選擇適當?shù)淖杩怪怠?/span>

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