Ogni traccia che trasporta RF dovrebbe avere un'impedenza caratteristica di 50 Ohm? Come?

Devo tradurre uno schema del ricevitore VHF (160MHz) in un PCB. Dopo aver guardato qua e là, sono un po 'confuso.

Sembra che i problemi principali con RF siano

1. per evitare induttori e condensatori vaganti, evitando tracce chiuse (capacità in aumento), piste larghe (condensatore con piano di massa al di sotto) e piste lunghe (induttanza in alto)

2. per evitare i riflessi del segnale evitando improvvisi cambiamenti di "impedenza caratteristica".

   [Per favore, dimmi se mi sono perso altri]

Ho solo una vaga idea di cosa sia l'impedenza caratteristica (questo meraviglioso video ha aiutato molto però), ma sembra che sia l'impedenza del circuito RLC equivalente.

1. Dovrebbe dipendere dalla lunghezza e dalla frequenza del segnale, come mai non lo è?
2. Intuitivamente dovrei calcolare l'impedenza caratteristica di ogni traccia pad-to-pad e assicurarmi che sia sempre 50Ohm. È così?

Un calcolatore online fornisce (per rame spesso 18um, 4,7 di permittività, substrato spesso 0,5 mm) 0,9 mm di larghezza per ottenere 50 Ohm. Significa che dovrei indirizzare tutte le tracce a questa larghezza, tenendole corte ma senza averle troppo vicine l'una all'altra, e quindi non ho nulla di cui preoccuparmi?

Ho solo una vaga idea di quale impedenza caratteristica

L'impedenza caratteristica è il rapporto tra tensione e corrente (quindi un'impedenza) per i segnali che si propagano lungo la traccia, che è determinato dal bilancio di capacità e induttanza lungo la traccia.

Dovrebbe dipendere dalla lunghezza e dalla frequenza, come mai non lo è?

L'impedenza caratteristica dipende dal rapporto tra induttanza e capacità. Poiché sia ​​l'induttanza che la capacità aumentano linearmente all'aumentare della lunghezza della traccia, il loro rapporto non dipende dalla lunghezza della traccia.

Inoltre, entro certi limiti, anche questi parametri non cambiano molto con la frequenza, quindi il rapporto non dipende dalla frequenza e l'impedenza caratteristica non dipende dalla frequenza.

Intuitivamente dovrei calcolare l'impedenza caratteristica di ogni traccia pad-to-pad e assicurarmi che sia sempre 50Ohm. È così?

Se i circuiti di pilotaggio sono progettati per pilotare carichi da 50 ohm, generalmente sì. Si desidera inoltre fornire una terminazione corrispondente almeno a un'estremità della traccia, e possibilmente entrambe, a seconda dei dettagli del circuito.

Generalmente non è necessario effettuare un calcolo separato per ogni connessione. Basta guardare la tua scheda in pila e trovare una larghezza della traccia che raggiunge l'impedenza caratteristica di 50 ohm e rendere tutte le tue tracce di quella larghezza. È possibile utilizzare la geometria della guida d'onda microstrip, stripline o complanare a seconda delle circostanze del layout. Dovresti fare un calcolo separato per ogni strato di segnale sul tuo PCB e forse per i diversi tipi di geometria (microstriscia e complanare, single-ended e differenziale) se hai bisogno di usare tutte quelle combinazioni.

Se la lunghezza della traccia è inferiore a circa 1/10 di una lunghezza d'onda alla frequenza operativa, spesso è possibile cavarsela utilizzando una traccia senza eguali.

Mi sembra che tu abbia riassunto praticamente tutto quello che avrei riassunto, quindi entrerò nella (facile) matematica che risponde alle tue domande.

Controllare questo fuori. Lo riscriverò qui:

La formula sopra ti permette di calcolare l'impedenza di ingresso di una linea di trasmissione senza perdita se conosci l'impedenza caratteristica , l'impedenza di carico e il numero d' , dove è il lunghezza d'onda nella linea di trasmissione.$Z_0$$Z_L$$\beta=\frac{2\pi}{\lambda}$$\lambda$

Ora, quella sembra essere una formula complicata, ciò che ti dice è che l'impedenza di ingresso è un casino.

Esistono due modi per migliorare questo "pasticcio":

• $\tan(\beta \ell)=0$ , cosa succede nell'imp imp quarto. trasformatori
• $Z_L = Z_0$ , ecco cosa succede quando vuoi portare segnali in giro

Esaminiamo la seconda situazione. Se :$Z_L=Z_0$

Ed è qui che accade la magia. L'impedenza di ingresso non dipende dalla lunghezza della traccia ed è eccezionale poiché di solito non si desidera preoccuparsi di quanto siano lunghe le linee di trasmissione quando vengono utilizzate per trasmettere: si pensi a un tecnico scarso che deve tagliare un cavo coassiale per alcuni mm di lunghezza onda, forse oltre 10m di cavo ... Buona fortuna.

Quello che fai di solito quindi è creare dispositivi in ​​modo che tutte le impedenze alle loro porte siano note in modo che il progettista di PCB (tu!) Possa facilmente dimensionare le tracce. Succede che è un valore molto usato, immagino perché i cavi coassiali hanno un'impedenza intrinseca (come in termini di dimensioni e materiali) . I tuoi circuiti integrati probabilmente hanno porte di uscita e di ingresso da 50 ohm, quindi l'utilizzo di tracce da 50 ohm è esattamente quello che vuoi fare.50 $50\Omega$$50\Omega$

Come per le altre tue domande, ridurre il cross-talk, la capacità parassita o l'induttanza e qualsiasi altra non idealità venga in mente è sempre una buona cosa quindi fai del tuo meglio per mantenere le tue tracce brevi e lontane.$^{TM}$