Os circuitos rígido-flex tornaram-se cada vez mais populares nos últimos anos devido a combinar a flexibilidade dos circuitos flexíveis e a rigidez& confiabilidade do FR4 PCB. Uma das principais considerações de projeto ao criar um circuito rígido-flexível é o valor da impedância. Para sinais gerais de alta frequência e circuitos de RF, 50ohm é o valor mais comum usado pelos designers e recomendado pelo fabricante, então por que escolher 50ohm? Tem 30ohm ou 80ohm? Hoje, exploraremos as razões pelas quais uma impedância de 50ohm é a escolha ideal de projeto para circuitos rígidos-flexíveis.
O que é impedância e por que é importante?
A impedância é uma medida de resistência ao fluxo de energia elétrica em um circuito, que é expressa em Ohms e desempenha um fator crítico no projeto dos circuitos. Refere-se à impedância característica do traço de transmissão, que é o valor da impedância da onda eletromagnética durante a transmissão no traço/fio, e está relacionada à forma geométrica do traço, ao material dielétrico e ao ambiente ao redor do traço. Podemos dizer que uma impedância afeta a eficiência da transferência de energia e o desempenho geral do circuito.
Impedância de 50ohm para circuitos rígidos flexíveis
Existem várias razões pelas quais uma impedância de 50ohm é a escolha ideal de projeto para circuitos rígidos flexíveis:
1. Valor padrão e padrão autorizado pela JAN
Durante a Segunda Guerra Mundial, a seleção da impedância dependia inteiramente da necessidade de uso e não havia um valor padrão. Mas, à medida que a tecnologia avança, os padrões de impedância precisam ser dados para encontrar um equilíbrio entre economia e conveniência. Portanto, a JAN Organization (Joint Army Navy), uma organização conjunta das forças armadas dos Estados Unidos, finalmente escolheu a impedância de 50ohm como o valor padrão comum para consideração de correspondência de impedância, estabilidade de transmissão de sinal e prevenção de reflexão de sinal. Desde então, a impedância de 50ohm evoluiu para o padrão global.
2. Maximização do desempenho
Do ponto de vista do projeto do PCB, sob a impedância de 50ohm, o sinal pode ser transmitido na potência máxima do circuito, reduzindo assim a atenuação e reflexão do sinal. Enquanto isso, 50 ohm também é a impedância de entrada de antena mais comumente usada em comunicações sem fio.
De um modo geral, menor impedância, o desempenho dos traços de transmissão será melhor. Para um traço de transmissão com uma determinada largura de linha, quanto mais próximo estiver do plano de terra, a EMI (Interferência Eletromagnética) correspondente diminuirá e o crosstalk também diminuirá. Mas, do ponto de vista de todo o caminho do sinal, a impedância afeta a capacidade de acionamento dos chips - a maioria dos primeiros chips ou drivers não pode conduzir a linha de transmissão inferior a 50 ohm, enquanto a linha de transmissão mais alta era difícil de implementar e não desempenho também, portanto, um compromisso de impedância de 50ohm foi a melhor escolha na época.
3. Projeto Simplificado
No projeto de PCB, é sempre necessário combinar com o espaço e a largura da linha para reduzir a reflexão do sinal e a diafonia. Portanto, ao projetar os traços, calcularemos uma pilha para o nosso projeto, que está de acordo com a espessura, substrato, camadas e outros parâmetros para calcular a impedância, como o gráfico abaixo.
De acordo com nossa experiência, 50ohm é fácil de projetar empilhar, é por isso que é amplamente utilizado em indústrias elétricas.
4. Facilitar e suavizar a produção
Considerando o equipamento da maioria dos fabricantes de PCB existentes, é relativamente fácil produzir PCB de impedância de 50ohm.
Como sabemos, a impedância mais baixa precisa corresponder a largura de linha mais larga e média fina ou constante dielétrica grande, é tão difícil encontrar espaço para as atuais placas de circuito de alta densidade. Embora a impedância mais alta precise de largura de linha mais fina e meio mais espesso ou constante dielétrica menor, o que não é condutivo para supressão de EMI e diafonia, a confiabilidade do processamento será ruim para circuitos multicamadas e da perspectiva da produção em massa.
Controle de impedância de 50ohm no uso de substrato comum (FR4, etc.) e o processamento do equipamento não é muito alto.
5. Compatibilidade com sinais de alta frequência
Muitos padrões e dispositivos de fabricação para placas de circuito, conectores e cabos são projetados para impedância de 50 ohm, portanto, o uso de 50 ohm melhora a compatibilidade entre os dispositivos.
6. Custo-beneficio
A impedância de 50ohm é uma escolha econômica e ideal quando se considera o equilíbrio entre custo de fabricação e desempenho do sinal.
Com suas características de transmissão relativamente estáveis e baixa taxa de distorção de sinal, a impedância de 50ohm é amplamente utilizada em muitos campos, como sinais de vídeo, comunicações de dados de alta velocidade, etc. No entanto, é importante observar que, embora 50 ohm seja uma das impedâncias mais usadas na engenharia eletrônica, em algumas aplicações, como radiofrequência, outros valores de impedância podem ser necessários para atender a requisitos específicos. Portanto, no projeto específico, devemos escolher o valor de impedância apropriado de acordo com a situação real.
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