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秒速赛车:同轴线欧详解

浏览次数: 日期:2017-08-20 15:36

  秒速赛车:什么是典范的电缆阻抗? 同轴电缆利用的最典范阻抗值为 50 欧姆战 75 欧姆。50 欧姆同轴电缆大要是使 用中最常见的,正常利用正在无线电发射领受器,尝试室设施,以太等情况下。 另一种常用的电缆类型是 75 欧姆的同轴电缆,正常用正在视频传输,无限电视网 络,天线馈线,幼途电讯使用等场所。 电报战德律风利用的裸露平行导线 欧姆。一对线 的双绞线,利用符合的绝缘体,由于机器加工的造约,均匀阻抗大约正在 120 欧姆 摆布,这是另一种拥有本人特有特征阻抗的传输线。 某些天线 欧姆的双引线,以婚配折合半波阵子正在自正在空间阻抗。 (但当折合阵子处于八木天线中的时候,阻抗凡是会降落良多,正常正在 100-200 欧姆摆布) (注:加反射板也会转变阵子的阻抗值,正常会低落,并且反射板越近则阻抗降 低越多。 ) 为什么是 50 欧姆的同轴电缆? 正在美国, 用作射频功率传输的尺度同轴电缆的阻抗险些无一破例埠都是 50 欧姆。 为什么选用这个数值,正在伯德电子公司出示的一篇论文中有注释。 不的的参数都对应一个最佳的阻抗值。表里导体直径比为 1.65 时导线有最大功 率传输威力,对应阻抗为 30 欧姆(注:lg1.65*138=30 欧姆,要使 用氛围为绝 缘介质,由于这个时候介电常数最小,若是利用介电常数为 2.3 的固体聚乙烯, 则阻抗只要不到 20 欧姆) 。最符合电压渗入的直径比为 2.7,对应 阻抗大约是 6 0 欧姆。 (顺带一提,这个是良多欧洲国度利用的尺度阻抗) 当 产生击穿时,对功率传输威力的考量是纰漏了渗入电流的,而正在阻抗很低,3 0 欧姆时,渗入电流会很高。衰减只源自导体的丧失,此时的衰减大约比最小衰 减阻抗 (直径比 3.5911)77 欧姆的时候上升了 50%,而正在这个比率下(D/d=3. 5911) ,最大功率的上限为 30 欧姆电缆最大功率的一半。 以前,很少利用微波功率,电缆也无奈对付大容量传输。因而削减衰减是最主要 的要素,导致了取舍 77(75 欧姆)为尺度。同时也确立了硬件的规格。当低耗 的绝缘资料正在隐真中使用到柔性电缆上,电缆的尺寸规格必需连结稳定,才能战 隐存的设施接口气合。聚乙烯的介电常数为 2.3,以氛围(介电常数为 1)为绝缘层的导线 欧姆,若是以聚乙烯来填充绝缘空间的线 欧姆。尽管切确的 尺度是 50 欧姆,51 欧姆的电缆正在昨天依然正在利用。 正在 77 欧姆点的衰减最小,60 欧姆点的击穿电压为最大,而 30 欧姆点的功率输 迎量是最大的。 (注:洋人的头脑也如斯紊乱,这些机能目标明明不是由阻抗决 定的。前面说过,这些由 D/d 比决定的。 闲扯这些只让人发生直解) 另 外一个能够导致 50 欧姆同轴电缆的工作, 若是您利用一个符合直径的核心导 体,并将绝缘体注入核心倒替四周,再正在外围装上屏障层,选好所有的尺寸以便 别人使 用并顾及到外不雅的美妙,成果其阻抗都落正在 50 欧姆摆布。若是想提高阻 抗,核心导体的直径战导线的总径比拟的话太细了;若是想低落阻抗,则表里导 体之间的绝 缘体厚度要作的很薄。险些任何同轴电缆因为机器美妙度的缘由, 城市靠近 50 欧姆,这使 50 欧姆成为尺度化的一种天然趋势。 若是正在必要 75 欧姆的视频使用中利用了 50 欧姆的电缆会如何? 若是 50 欧姆的电缆毗连了 75 欧姆的负载(领受器) ,会有相当一部门的信号反 射向发射设施。由于发射设施也是 75 欧姆的,这个反射信号会有部门再反射向 接管设施。由于信号比一般信号有所延迟,正在显示时表示为鬼影一样的图象,大 量此类的鬼记忆反响一样频频。同时,反射正在某些频次惹起部门信号丧失。 若何转换电缆的阻抗值? 阻抗自身是不克不及转换的, 除非您改换整一条拥有其他阻抗的电缆,若是您必必要 利用隐存的电缆, 那有一个方式可行: 进行阻抗转换。 因为有种转换器能够利用, 两头都安装该转换器的的电缆好象拥有了分歧阻抗。 有些处所是能够用电阻转接器来转换电缆阻抗的,转接器比转换器简略,但利用 中正常有很显著的信号丧失。 (75 欧姆转换到 50 欧姆典范的丧失有 6dB 摆布)同轴线 欧只是一个取舍,战电路可真隐性有点关系。大师正在持久的事情中曾经构成了一个规范,上升到国度标 准或国际尺度。有了尺度,大师都以尺度为参数去设想造作器件等,那么后人正在设想电路的时候就要 遵照这个尺度了。 好比你设想一个不是 50 欧姆或不是 75 欧姆的电路, 你就买不到与其婚配的电缆, 或其它整机,你怎样真隐你的电路?所以要遵照尺度。 这个 50 欧姆必定战造造相关,如介质的介电 常数,尺寸等。 同轴线材的阻抗次要是用于削减噪声的滋扰,比方视频线 欧姆的阻抗,这个巨细的 阻抗的线材能够很好地削弱外界战内部电磁波对这个频段的视频信号的滋扰。 1.同轴视频线 欧姆 馈线 欧姆是指馈线的阻抗婚配值,由于馈线会有信号衰减,阻抗婚配的目标就是让微波信号尽可能的 以最大值传输到终端。具体你能够细致领会阻抗婚配的有关材料。 2.什么叫阻抗婚配 阻抗婚配(Impedance matching)是微波电子学里的一部门,次要用于传输线上,来达至所有高频 的微波信号皆能传至负载点的目标,不会有信号反射回来历点,主而提拔能源效益。 大要上,阻抗婚配有两种,一种是透过转变阻抗力(lumped-circuit matching),另一种则是调解传 输线的波幼(transmission line matching)。 要婚配一组线路,起首把负载点的阻抗值,除以传输线的特征阻抗值来归一化,然后把数值划正在史密 夫图表上。 转变阻抗力 把电容或电感与负载串联起来,即可添加或削减负载的阻抗值,正在图表上的点会沿著代表真数电阻的 圆圈走动。若是把电容或电感接地,起首图表上的点会以图核心扭转 180 度,然后才沿电阻圈走动, 再沿核心扭转 180 度。重覆以上方式直至电阻值酿成 1,即可间接把阻抗力变为零完结婚配。 调解传输线 由负载点至来历点加幼传输线,正在图表上的圆点会沿着图核心以逆时针标的目的走动,直至走到电阻值为 1 的圆圈上,即可加电容或电感把阻抗力调解为零,完结婚配 阻抗婚配则传输功率大, 对付一个电源来讲, 单它的内阻等于负载时, 输出功率最大, 此时阻抗婚配。 最大功率传输定理,若是是高频的话,就是无反射波。对付通俗的宽频放大器,输出阻抗 50Ω,功率 传输电路中必要思量阻抗婚配,但是若是信号波久远弘远于电缆幼度,即缆幼能够纰漏的话,就无须 思量阻抗婚配了。阻抗婚配是指正在能量传输时,要求负载阻抗要战传输线的特性阻抗相称,此时的传输 不会发生反射,这表白所有能量都被负载接收了.反之则正在传输中有能量丧失。 高速 PCB 布线时, 为了 预防信号的反射,要求是线 欧姆。这是个大约的数字,正常划定同轴电缆基带 50 欧姆, 频带 75 欧姆,对绞线 欧姆,只是与个整罢了,为了婚配便利. 阻抗主字面上看就与电阻纷歧样,此中只要一个阻字是不异的,而另一个抗字呢?简略地说,阻抗就 是电阻加电抗,所以才叫阻抗;周延一点地说,阻抗就是电阻、电容抗及电感抗正在向量上的战。正在直 流电的世界中,物体对电流障碍的感化叫作电阻,世界上所有的物质都有电阻,只是电阻值的巨细差 异罢了。 电阻小的物质称作良导体, 电阻很大的物质称作非导体, 而比来正在高科技范畴中称的超导体, 则是一种电阻值几近于零的工具。可是正在交换电的范畴中则除了电阻会障碍电流以外,电容及电感也 会障碍电流的流动,这种感化就称之为电抗,意即抵当电流的感化。电容及电感的电抗别离称作电容 抗及电感抗,简称容抗及感抗。它们的计量单元与电阻一样是奥姆,而其值的巨细则战交换电的频次 相关系,频次愈高则容抗愈小感抗愈大,频次愈低则容抗愈大而感抗愈小。别的电容抗战电感抗另有 相位角度的问题,拥有向量上的关系式,因而才会说:阻抗是电阻与电抗正在向量上的战。 阻抗婚配是指负载阻抗与鼓励源内部阻抗互相适配,获得最大功率输出的一种事情形态。对付分歧特 性的电路,婚配前提是纷歧样的。 正在纯电阻电路中,当负载电阻等于鼓励源内阻时,则输出功率为最大,这种事情形态称为婚配,不然 称为失配。 当鼓励源内阻抗战负载阻抗含有电抗成份时,为使负载获得最大功率,负载阻抗与内阻必需餍足共扼 关系,即电阻成份相称,电抗成份只数值相称而符号相反。这种婚配前提称为共扼婚配。 一.阻抗婚配的钻研 正在高速的设想中,阻抗的婚配与否关系到信号的品质好坏。阻抗婚配的手艺能够说是丰硕多样,可是 正在具体的体系中如何才能比力正当的使用,必要权衡多个方面的要素。比方咱们正在体系中设想中,很 多采用的都是源段的勾通婚配。对付什么环境下必要婚配,采用什么体例的婚配,为什么采用这种方 式。 比方:差分的婚配大都采用终真个婚配;时钟采用源段婚配; 1、 串联终端婚配 串联终端婚配的理论起点是正在信号源端阻抗低于传输线特性阻抗的前提下, 正在信号的源端战传输线 之间串接一个电阻 R,使源真个输出阻抗与传输线的特性阻抗相婚配,抑止主负载端反射回来的信号 产生再次反射. 串联终端婚配后的信号传输拥有以下特点: A 因为串缔姻配电阻的感化,驱动信号传布时以其幅度的 50%向负载端传布; B 信号正在负载真个反射系数靠近+1,因而反射信号的幅度靠近原始信号幅度的 50%。 C 反射信号与源端传布的信号叠加,使负载端接遭到的信号与原始信号的幅度近似不异; D 负载端反射信号向源端传布,达到源端后被婚配电阻接收;? E 反射信号达到源端后,源端驱动电流降为 0,直到下一次信号传输。 相对并缔姻配来说,串缔姻配不要求信号驱动用具有很大的电流驱动威力。 取舍串联终端婚配电阻值的准绳很简略, 就是要求婚配电阻值与驱动器的输出阻抗之战与传输线的特 征阻抗相称。抱负的信号驱动器的输出阻抗为零,隐真的驱动器老是有比力小的输出阻抗,并且正在信 号的电平产生变迁时,输出阻抗可能分歧。好比电源电压为+4.5V 的 CMOS 驱动器,正在低电日常平凡典 型的输出阻抗为 37Ω,正在高电日常平凡典范的输出阻抗为 45Ω[4];TTL 驱动器战 CMOS 驱动一样,其输 出阻抗会随信号的电平巨细变迁而变迁。因而,对 TTL 或 CMOS 电路来说,不成能有十分准确的匹 配电阻,只能折中思量。 链状拓扑布局的信号网路不适合利用串联终端婚配,所有的负载必需接到传输线的结尾。不然,接到 传输线两头的负载接遭到的波形就会象图 3.2.5 中 C 点的电压波形一样。能够看出,有一段时间负载 端信号幅度为原始信号幅度的一半。明显这时候信号处正在不定逻辑形态,信号的噪声容限很低。 串缔姻配是最常用的终端婚配方式。它的幼处是功耗小,不会给驱动器带来分外的直流负载,也不会 正在信号战地之间引入分外的阻抗;并且只要要一个电阻元件。 2、 并联终端婚配 并联终端婚配的理论起点是正在信号源端阻抗很小的环境下, 通过添加并联电阻使负载端输入阻抗与 传输线的特性阻抗相婚配,到达消弭负载端反射的目标。真隐情势分为单电阻战双电阻两种情势。 并联终端婚配后的信号传输拥有以下特点: A 驱动信号近似以满幅度沿传输线传布; B 所有的反射都被婚配电阻接收; C 负载端接遭到的信号幅度与源端发迎的信号幅度近似不异。 正在隐真的电路体系中,芯片的输入阻抗很高,因而对单电阻情势来说,负载真个并联电阻值必需与传 输线的特性阻抗附近或相称。假定传输线Ω。若是信号的高电平为 5V,则信号的静态电流将到达 100mA。因为典范的 TTL 或 CMOS 电路的驱动威力很小,这种单电 阻的并缔姻配体例很少呈隐正在这些电路中。 双电阻情势的并缔姻配,也被称作戴维南终端婚配,要求的电流驱动威力比单电阻情势小。这是由于 两电阻的并联值与传输线的特性阻抗相婚配,每个电阻都比传输线的特性阻抗大。思量到芯片的驱动 威力,两个电阻值的取舍必需遵照三个准绳: ⑴. 两电阻的并联值与传输线的特性阻抗相称; ⑵. 与电源毗连的电阻值不克不及太小,免得信号为低电日常平凡驱动电流过大; ⑶. 与地毗连的电阻值不克不及太小,免得信号为高电日常平凡驱动电流过大。 并联终端婚配幼处是简略易行;显而易见的错误谬误是会带来直流功耗:单电阻体例的直流功耗与信号的 占空比慎密有关?;双电阻体例则无论信号是高电平仍是低电平都有直流功耗。因此分歧用于电池供 电体系等对功耗要求高的体系。别的,单电阻体例因为驱动威力问题正在正常的 TTL、CMOS 体系中 没有使用,而双电阻体例必要两个元件,这就对 PCB 的板面积提出了要求,因而不适适用于高密度 印刷电路板。 当然另有:AC 终端婚配; 基于二极管的电压钳位等婚配体例。 二 .将讯号的传输当作软管迎水浇花 数位体系之多层板讯号线 (Signal Line) 当呈隐方波讯号的传输时, 中, 可将之设想成为软管 (hose) 迎水浇花。一端于手握处加压使其射出水柱,另一端接正在水龙头。当握管地方施压的力道刚好,而让 水柱的射程准确洒落正在方针区时,则施与受两者皆欢而成功完成任务,岂非一种驾轻就熟的小小成 就? 然而一旦使劲过分水打针程太远,不单凌空越过方针华侈水资本,以至还可能因强力水压无处宣泄, 致使往来历反弹形成软管自龙头上的挣脱!不只使命失败横生波折,并且还大捅忽略满脸豆花呢! 反之,当握处之挤压有余致使射程太近者,则照样得不到想要的成果。矫枉过正皆非所欲,唯有恰到 益处才能恰如私愿皆大欢乐。 上述简略的糊口细节,正可用以申明方波(Square Wave)讯号(Signal)正在多层板传输线 (Transmission Line,系由讯号线、介质层、及接地层三者所配合构成)中所进行的倏地传迎。此时 可将传输线(常见者有同轴电缆 Coaxial Cable,与微带线 Microstrip Line 或带线 Strip Line 等)当作 软管, 而握管地方施加的压力, 就比如板面上“接管端” Receiver) ( 元件所并联到 Gnd 的电阻器正常, 可用以调理其起点的特征阻抗(Characteristic Impedance),使婚配接管端元件内部的需求。 三. 传输线之终端控管手艺(Termination) 由上可知当“讯号”正在传输线中飞奔旅行而达到起点,欲进入接管元件(如 CPU 或 Meomery 等巨细不 同的 IC)中事情时,则该讯号线自身所具备的“特征阻抗”,必必要与终端元件内部的电子阻抗彼此匹 配才行, 如斯才不以致命失败白忙一场。 用术语说就是准确施行指令, 削减杂讯滋扰, 避免错误动作”。 一旦相互未能婚配时,则必将会有少许能量转头朝向“发迎端”反弹,进而构成反射杂讯(Noise)的 烦末路。 当传输线ohm 时,则终端控管的接地的电阻器(Zt)也必 须是 28ohm,如斯才能帮助传输线 的连结,使全体得以不变正在 28 ohm 的设想数值。也唯有正在 此种 Z0=Zt 的婚配景象下,讯号的传输才会最具效率,其“讯号完备性”(Signal Integrity,为讯号品 质之公用术语)也才最好。 四.特征阻抗(Characteristic Impedance) 当某讯号方波,正在传输线组合体的讯号线中,以高准位(High Level)的正压讯号向前促进时,则距 其比来的参考层(如接地层)中,理论上必有被该电场合感到出来的负压讯号陪伴前行(等于正压讯 号反向的回归路径 Return Path),如斯将可完玉成体性的回路(Loop)体系。该“讯号”前行中若将 其飞翔时间暂短加以冻结,即可想象其所蒙受到来自讯号线、介质层与参考层等所配合呈隐的霎时阻 抗值 (Instantanious Impedance)此即所谓的“特征阻抗”。是故该“特征阻抗”应与讯号线之线宽 , (w) 、 线厚(t)、介质厚度(h)与介质常数(Dk)都扯上了关系。 阻抗婚配不良的后果 因为高频讯号的“特征阻抗”(Z0)原词甚幼,故正常均简称之为“阻抗”。读者千 万要小心,此与低频 AC 交换电(60Hz)其电线(并非传输线)中,所呈隐的阻抗值(Z)并不彻底 不异。数位体系当整条传输线 都能办理妥帖,而节造正在某一范畴内(± 10%或 ±5%)者,此品 质优良的传输线,将可使得杂讯削减,而误动作也可避免。 但当上述微带线 的四种变数(w、 t、h、 r)有任一项产生非常,比方讯号线呈隐缺口时,将使得本来的 Z0 俄然上升(见上述公式中 之 Z0 与 W 成正比的隐真),而无奈继续维持应有的不变平均(Continuous)时,则其讯号的能量必 然会产生部门进步,而部门却反弹反射的缺失。如斯将无奈避免杂讯及误动作了。比方浇花的软管突 然被踩住,形成软管两头都呈隐非常,正好可申明上述特征阻抗婚配不良的问题。 阻抗婚配不良形成杂讯 上述部门讯号能量的反弹,将形成本来优良质量的方波讯号,当即呈隐非常 的变形 (即产生高准位向上的 Overshoot, 与低准位向下的 Undershoot, 以及二者后续的 Ringing) 。 此等高频杂讯紧张时还会激发误动作,并且其时脉速率愈快时杂讯愈多也愈容易犯错。近期被问到 RF 体系取舍 50ohm 的缘由, 并要求推导出来, 于是查阅了一些材料, 将其总结一下射频电缆取舍 50ohm: 射频同轴电缆正在 RF 中凡是选用 50ohm 作为尺度有几方面的缘由:a)是功率 容量,抗击穿电压与衰减之间的分析思量;b)机器美妙上的思量 这些能够通过计较来获得, 起首假设同轴线的绝缘层是氛围介质,其介电常数为 1。 同轴线=sqrt[(R+jwL)/(G+jwc)],RwL,Gwc,公式 1 简化公式:Z0≈sqrt(L/C)=60*ln(D/d)=138*lg(D/d),公式 2 此中:D 为外导体直径;d 为内导体直径 1、正在信号传输历程中但愿有最大的功率容量:Pmax Pmax=V2max/Z0∝[E*d*ln(D/d)]2/Z0 公式 3 将公式 2 中 Z0 代人公式 3 中得 Pmax∝[E2d2ln(D/d)]/60,公式 4 对公式 4 求导并令求导成果为 0,即可求得极值,得出 D/d=1.65,此时同轴线、正在信号传输历程中但愿有最小的衰减:αmin=α R+αGα R:导体电阻损耗惹起的电缆衰减重量,称为导体衰减; α G:绝缘介质损耗惹起的电缆衰减重量,称为介质衰减; 因为这里假设是绝缘层为氛围介质,因而咱们只思量导体衰减重量 α R。 α R=R/(2*Z0),公式 5 R:R=(1/D+1/d)/(2π δ σ );RF 频段时电缆的总的趋肤效应串联电阻之战,同轴 电缆内导体趋肤效应电阻与内导体直径 d 成正比, 屏障层趋肤效应电阻与外导体 直径 D 成正比,则 R 战(1/D+1/d)成反比; 将 Z0 代入公式 5,获得 α R=R/(2*Z0)∝(1/D+1/d)/ln(D/d),公式 6 公式 6 进行求导,令求导成果为 0 求得极值,可得出 D/d=3.6,此时同轴线ohm。 分析功率传输量与衰减两方面的思量,与折中即 50ohm。 别的还能够如许计较:正在计较电缆最小衰减时获得的电缆阻抗为 77ohm,这是正在 绝缘层假设为氛围时计较得出的成果。 正在隐真使用中绝缘层正常采用聚乙烯资料, 其介电常数为 2.3, 当氛围作为绝缘层得出最小衰减的特性阻抗为 77,换作聚乙 烯时,Z0=77/sqrt(2.3)=50。 RF 电缆取舍 50ohm 作为尺度,另有一个机器美妙上的缘由: 为了减小电缆的衰减而提高电缆的阻抗, 核心内导体的直径相对付整个电缆直径 来说要相当细才能够。 为低落电缆的特性阻抗,内导体战屏障层之间的绝缘介质 的厚度要作的很薄。 如许险些所有的电缆为了机器上的美妙其特性阻抗城市靠近 50ohm,这也使得 50ohm 特性阻抗成为尺度的一个天然趋向。 PCB 造版取舍 50ohm 缘由: 正在 RF 体系中采用 50ohm 阻抗还表示正在 PCB 的绘造方面: 对付宽度确定的走线, 个次要的要素会影响 PCB 走线 起首, PCB 是 走线近区场的 EMI(电磁滋扰)战这个走线距参考平面的高度是成必然的比例关 系的,高度越低象征着辐射越小。其次,串扰会随走线高度有显著的变迁,把高 度削减一半,串扰会削减到近四分之一。最初,高度越低阻抗越小,不易受电容 性负载影响。 所有的三个要素城市让设想者把走线尽量接近参考平面。阻遏你把 走线高度降到零的缘由是,大大都芯片驱动不了阻抗小于 50 欧姆的传输线。 纯机器的角度也要思量到。比方,主密度上讲,多层板层间距离很小,70 欧姆阻抗所必要的线宽工艺很难作到。这种环境,你该当用 50 欧姆,它的线宽 愈加宽,更易于造造。

  同轴线欧(详解)_计较机软件及使用_IT/计较机_专业材料。什么是典范的电缆阻抗? 同轴电缆利用的最典范阻抗值为 50 欧姆战 75 欧姆。50 欧姆同轴电缆大要是使 用中最常见的,正常利用正在无线电发射领受器,尝试室设施,以太等情况下。 另一种常用的电缆类型是

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