PCB技術 - PCB設計において、なぜ50Ohmインピーダンスを一般的に選択するか。

設計上のシングルエンドネットワークは一般的に50Ohmで管理されていますが、多くの人は、なぜ25Ohmや80Ohmではなく、50Ohmで管理することを要求しているのでしょうか。

まず、デフォルトの選択は50Ohmで、しかも業界内ではみんなこの値を受け入れています。一般的には、ある公認機関がある基準を制定し、みんなが基準に基づいて設計しているに違いありません。

電子技術の大きな部分は軍隊に由来しており、まず技術は軍用に使用され、徐々に軍用から民用に転換しています。

マイクロ波応用の初期、第二次世界大戦中、インピーダンスの選択は使用の必要性に完全に依存し、基準値は一つもなかったです。技術の進歩に伴い、経済性と利便性のバランスを取るためにインピーダンス基準を提供する必要があります。

アメリカでは、最も多く使用されているカテーテルは既存のスケールバーと水道管で接続されており、51.5Ohmはよく見られるが、使用されているアダプタ、コンバータはまた50-51.5Ohmです。陸軍と海軍を連合してこれらの問題を解決するために、JANという組織が設立され（後のDESC組織）、MILによって特別に発展し、総合的に考慮した結果は、最終的に50Ohmが選択され、これに関連するカテーテルが製造され、それによって各種ケーブルの標準に転化されました。

このとき欧州標準は60Ohmであったが、やがてHewlett-Packardのような業界支配的な会社の影響で欧州人も変更を余儀なくされたため、50Ohmは最終的に業界の1つの標準となって踏襲され、約束通りになったが、各ケーブルに接続されたPCBは、インピーダンスのマッチングのためにも最終的には50Ohmインピーダンス標準に従って要求されました。

次に、一般的な基準の制定はPCB生産プロセスと設計性能、実行可能性の総合的な考慮に基づいています。

PCB生産加工プロセスの観点から、既存のほとんどのPCBメーカーの設備を考慮すると、50OhmインピーダンスのPCBを生産することは比較的容易に実現できます。

インピーダンスの計算過程から、低すぎるインピーダンスは広い線幅と薄い誘電体または大きな誘電率を必要とし、これは現在の高密板にとって空間的に満足しにくい、高すぎるインピーダンスはまた細い線幅と厚い誘電体あるいは小さい誘電率を必要とし、EMI及びクロストークの抑制に不利であると同時に、多層板及び量産の角度から加工の信頼性が比較的に悪いです。

制御50Ohmインピーダンスは常用板材（FR 4など）、常用芯板を使用する環境下で、常用の板厚の製品（例えば1 mm、1.2 mmなど）を生産し、よく見られる線幅（4 ~ 10 mil）を設計することができ、このテンプレート工場は加工が非常に便利で、その加工に使用する設備に対して求めてもそれほど高くないです。

PCB設計の面から考えて、50Ohmも総合的に考えて選択します。PCB引き廻しの性能から言えば、一般的にインピーダンスが低いほうがよく、与えられた線幅の伝送線に対して、平面距離が近いほど、対応するEMIが減少し、クロストークも減少します。

しかし、信号の全経路の角度から見ると、最も重要な要素の1つを考慮する必要があります。それはチップの駆動能力であり、初期のほとんどのチップはインピーダンスが50Ohm未満の伝送路を駆動できなかったが、より高いインピーダンスの伝送路は実現が不便なため、折衷して50Ohmインピーダンスを採用しました。

したがって、通常は50Ohmを通常時のシングルエンド信号制御インピーダンスのデフォルト値として選択します。