Chaque trace transportant des RF doit-elle avoir une impédance caractéristique de 50 Ohms? Comment?

Je dois traduire un schéma de récepteur VHF (160 MHz) en PCB. Après avoir regardé ça et là, je suis un peu confus.

Il semble que les principaux problèmes avec RF sont

1. pour éviter les inductances et les condensateurs parasites, en évitant les pistes étroites (capacité en hausse), les pistes larges (condensateur avec plan de masse en dessous) et les pistes longues (inductance en hausse)

2. pour éviter les réflexions du signal en évitant les changements brusques d '"impédance caractéristique".

   [S'il vous plaît, dites-moi si j'en ai manqué d'autres]

Je n'ai qu'une vague idée de ce qu'est l'impédance caractéristique (cette merveilleuse vidéo a beaucoup aidé cependant), mais il semble que ce soit l'impédance du circuit RLC équivalent.

1. Cela devrait dépendre de la longueur et de la fréquence du signal, comment se fait-il que ce ne soit pas?
2. Intuitivement, je devrais calculer l'impédance caractéristique de chaque trace de pad à pad et m'assurer qu'elle est toujours de 50 ohms. Est-ce le cas?

Une calculatrice en ligne me donne (pour du cuivre épais de 18 µm, 4,7 de permittivité, un substrat de 0,5 mm d'épaisseur) une largeur de 0,9 mm pour obtenir 50 Ohms. Cela signifie-t-il que je devrais acheminer toutes les traces à cette largeur, en les gardant courtes mais sans les avoir trop proches les unes des autres, et alors je n'ai rien à craindre?

Je n'ai qu'une vague idée de quelle impédance caractéristique

L'impédance caractéristique est le rapport de la tension au courant (donc une impédance) pour les signaux se propageant le long de la trace, qui est déterminé par l'équilibre de la capacité et de l'inductance le long de la trace.

Cela devrait dépendre de la longueur et de la fréquence, comment se fait-il que ce ne soit pas?

L'impédance caractéristique dépend du rapport de l'inductance à la capacité. Étant donné que l'inductance et la capacité augmentent de façon linéaire lorsque la longueur de trace augmente, leur rapport ne dépend pas de la longueur de trace.

De plus, dans certaines limites, ces paramètres ne changent pas non plus beaucoup avec la fréquence, donc encore une fois le rapport ne dépend pas de la fréquence et l'impédance caractéristique ne dépend pas de la fréquence.

Intuitivement, je devrais calculer l'impédance caractéristique de chaque trace de pad à pad et m'assurer qu'elle est toujours de 50 ohms. Est-ce le cas?

Si les circuits de pilotage sont conçus pour piloter des charges de 50 ohms, alors généralement oui. Vous souhaitez également fournir une terminaison adaptée à au moins une extrémité de la trace, et éventuellement les deux, en fonction des détails de votre circuit.

En règle générale, vous n'avez pas à effectuer un calcul distinct pour chaque connexion. Il vous suffit de regarder votre pile de cartes et de trouver une largeur de trace qui atteint une impédance caractéristique de 50 ohms, et de faire toutes vos traces de cette largeur. Vous pouvez utiliser la géométrie microruban, stripline ou coplanaire selon les circonstances de votre disposition. Vous feriez un calcul séparé pour chaque couche de signal sur votre PCB, et peut-être pour les différents types de géométrie (microruban et coplanaire, asymétrique et différentiel) si vous avez besoin d'utiliser toutes ces combinaisons.

Si la longueur de la trace est inférieure à environ 1/10 d'une longueur d'onde à votre fréquence de fonctionnement, vous pouvez souvent vous en sortir en utilisant une trace inégalée.

Il me semble que vous avez résumé à peu près tout ce que j'aurais résumé, alors je vais entrer dans le calcul (facile) qui répond à vos questions.

Regardez ça . Je vais le réécrire ici:

La formule ci-dessus vous permet de calculer l'impédance d'entrée d'une ligne de transmission sans perte si vous connaissez l'impédance caractéristique , l'impédance de charge et le onde , où est le longueur d'onde dans la ligne de transmission.$Z_0$$Z_L$$\beta=\frac{2\pi}{\lambda}$$\lambda$

Maintenant, cela semble être une formule compliquée, ce qu'elle vous dit, c'est que l'impédance d'entrée est un gâchis.

Il y a deux façons d'améliorer ce "désordre":

• $\tan(\beta \ell)=0$ , ce qui se passe en quart d'onde imp. transformateurs
• $Z_L = Z_0$ , c'est ce qui se passe lorsque vous souhaitez transporter des signaux

Examinons la deuxième situation. Si :$Z_L=Z_0$

Et c'est là que la magie opère. L'impédance d'entrée ne dépend pas de la longueur de la trace et c'est génial car vous ne voulez généralement pas vous soucier de la longueur des lignes de transmission lorsqu'elles sont utilisées pour transmettre: pensez à un pauvre technicien qui doit couper un câble coaxial sur quelques mm de long vague, peut-être plus de 10m de câble ... Bonne chance avec ça.

Ce que vous faites généralement ensuite, c'est de créer des périphériques pour que toutes les impédances à leurs ports soient connues afin que le concepteur de PCB (vous!) Puisse facilement dimensionner les pistes. Il arrive que soit une valeur très largement utilisée, j'imagine parce que les câbles coaxiaux ont une impédance inhérente (comme en taille et en matériaux inhérents) . Vos circuits intégrés ont probablement des ports de sortie et d'entrée de 50 ohms, donc utiliser des traces de 50 ohms est exactement ce que vous voulez faire.50 $50\Omega$$50\Omega$

Conformément à vos autres questions, la réduction de la diaphonie, de la capacité ou de l'inductance parasite et de toute non-idéalité qui vous vient à l'esprit est toujours une bonne chose alors faites de votre mieux pour garder vos pistes courtes et éloignées.$^{TM}$