עבור עקבות עם רוחב מסוים, שלושה גורמים עיקריים ישפיעו על העכבה שלPCBעקבות. קודם כל, ה-EMI (הפרעה אלקטרומגנטית) של השדה הקרוב של עקבות ה-PCB פרופורציונלי לגובה העקבות ממישור הייחוס. ככל שהגובה נמוך יותר, הקרינה קטנה יותר. שנית, ההצלבה תשתנה באופן משמעותי עם גובה העקיבה. אם הגובה יקטן בחצי, ההצלבה תצטמצם לכמעט רבע. לבסוף, ככל שהגובה נמוך יותר, כך העכבה קטנה יותר, והיא פחות רגישה לעומסים קיבוליים. כל שלושת הגורמים יאפשרו למעצב לשמור על העקבות קרוב ככל האפשר למישור הייחוס. הסיבה שמונעת ממך להפחית את גובה העקיבה לאפס היא שרוב השבבים לא יכולים להניע קווי תמסורת עם עכבה של פחות מ-50 אוהם. (מקרה מיוחד של כלל זה הוא Rambus שיכול להניע 27 אוהם, וסדרת BTL של National, שיכולה להניע 17 אוהם). לא בכל המצבים עדיף להשתמש ב-50 אוהם. לדוגמה, מבנה ה-NMOS הישן מאוד של מעבד ה-8080 עובד במהירות של 100KHz ללא בעיות של EMI, הצלבה ועומס קיבולי, והוא לא יכול להניע 50 אוהם. עבור מעבד זה, עכבה גבוהה פירושה צריכת חשמל נמוכה, וכדאי להשתמש בחוטים דקים ובעלי עכבה גבוהה ככל האפשר. יש לשקול גם פרספקטיבה מכנית גרידא. לדוגמה, מבחינת צפיפות, המרחק בין שכבות של לוח רב שכבתי קטן מאוד, ותהליך רוחב הקו הנדרש עבור עכבה של 70 אוהם קשה להשגה. במקרה זה, כדאי להשתמש ב-50 אוהם, שיש לו רוחב קו רחב יותר וקל יותר לייצור. מהי העכבה של הכבל הקואקסיאלי? בתחום ה-RF, הנושאים הנחשבים אינם זהים לאלה הנחשבים ב-PCB, אך גם לכבלים קואקסיאליים בתעשיית ה-RF יש טווח עכבות דומה. לפי הפרסום של חברת החשמל (1967), 75 אוהם הוא תקן עכבה נפוץ עבור כבלים קואקסיאליים (הערה: האוויר משמש כשכבה מבודדת) מכיוון שניתן להתאים לכמה תצורות אנטנה נפוצות. זה גם מגדיר כבל של 50 אוהם המבוסס על פוליאתילן מוצק, מכיוון שכאשר שכבת המיגון החיצונית בקוטר קבוע וקבוע דיאלקטרי קבועה ל-2.2 (הקבוע הדיאלקטרי של פוליאתילן מוצק), אובדן אפקט העכבה של 50 אוהם הוא הקטן ביותר. אתה יכול להוכיח מהפיסיקה הבסיסית ש-50 אוהם הוא הטוב ביותר. אובדן אפקט העור של הכבל L (בדציבלים) הוא פרופורציונלי להתנגדות הכוללת של אפקט העור R (אורך יחידה) חלקי העכבה האופיינית Z0. ההתנגדות הכוללת של אפקט העור R היא סכום ההתנגדות של שכבת המיגון ומוליך הביניים. התנגדות אפקט העור של שכבת המיגון עומדת ביחס הפוך לקוטר d2 שלה בתדרים גבוהים. התנגדות אפקט העור של המוליך הפנימי של כבל קואקסיאלי עומדת ביחס הפוך לקוטר d1 שלו בתדרים גבוהים. התנגדות הסדרה הכוללת R היא אפוא פרופורציונלית ל- (1/d2 +1/d1). שילוב של גורמים אלה, בהינתן d2 והקבוע הדיאלקטרי המתאים ER של חומר הבידוד, אתה יכול להשתמש בנוסחה הבאה כדי להפחית את אובדן אפקט העור. בכל ספר בסיסי על שדות אלקטרומגנטיים וגלי מיקרו, ניתן לגלות ש-Z0 הוא פונקציה של d2, d1 ו-ER (שימו לב: הפריטטיביות היחסית של שכבת הבידוד). הכניסו את משוואה 2 למשוואה 1, והמונה והמכנה מוכפלים ב-d2. , לאחר מיון נוסחה 3, המונח הקבוע (/60)*(1/d2) מופרד, והמונח האפקטיבי ((1+d2/d1)/ln(d2/d1)) קובע את נקודת המינימום. תסתכל מקרוב על נקודת המינימום של הנוסחה בנוסחה 3, אשר נשלטת רק על ידי d2/d1, ואין לה שום קשר ל-ER ולערך הקבוע d2. קח את d2/d1 כפרמטר וצייר גרף עבור L. כאשר d2/d1=3.5911 (הערה: פתרו משוואה טרנסנדנטלית), השג את הערך המינימלי. בהנחה שהקבוע הדיאלקטרי של פוליאתילן מוצק הוא 2.25 ו-d2/d1=3.5911, העכבה האופיינית היא 51.1 אוהם. לפני זמן רב, מהנדסי רדיו, מטעמי נוחות, העריכו את הערך הזה ל-50 אוהם כערך האופטימלי עבור כבלים קואקסיאליים. זה מוכיח שבסביבות 0 אוהם, L הוא הקטן ביותר. אבל זה לא משפיע על השימוש שלך בעכבות אחרות. לדוגמה, אם תיצור כבל של 75 אוהם 5 עם אותו קוטר מגן (הערה: d2) ומבודד (הערה: ER), אובדן אפקט העור יגדל ב-12%. עבור מבודדים שונים, העכבה האופטימלית שנוצרת מיחס d2/d1 האופטימלי תהיה שונה במקצת (הערה: לדוגמא, בידוד אוויר מתאים לכ-77 אוהם, והמהנדס בוחר ערך של 75 אוהם לשימוש קל). תוספות אחרות: הגזירה לעיל מסבירה גם מדוע משטח החיתוך של כבל הטלוויזיה 75 אוהם הוא מבנה ליבה חלול בצורת לוטוס בעוד שכבל התקשורת 50 אוהם הוא ליבה מוצקה. יש גם תזכורת חשובה. כל עוד המצב הכלכלי מאפשר, נסו לבחור כבל בקוטר חיצוני גדול (הערה: ד2). בנוסף להגדלת החוזק, הסיבה העיקרית היא שככל שהקוטר החיצוני גדול יותר, כך הקוטר הפנימי גדול יותר (יחס הקוטר האופטימלי d2) /d1), אובדן ה-RF של המוליך קטן כמובן. מדוע 50 אוהם הפך לתקן העכבה עבור קווי תמסורת RF? Bird Electronics מספקת את אחת הגרסאות המופצות ביותר של הסיפור, מתוך "כבל: ייתכן שיש הרבה סיפורים על מקורם של 50 אוהם" של הרמון באנינג. בימים הראשונים של יישומי מיקרוגל, במהלך מלחמת העולם השנייה, בחירת העכבה הייתה תלויה לחלוטין בצרכי השימוש. עבור עיבוד בעוצמה גבוהה, נעשה שימוש לעתים קרובות ב-30 אוהם ו-44 אוהם. מצד שני, העכבה של הקו המלא באוויר בהפסד הנמוך ביותר היא 93 אוהם. באותן שנים, עבור תדרים גבוהים יותר שנעשה בהם שימוש נדיר, לא היו כבלים גמישים גמישים, אלא רק צינורות קשיחים מלאים במדיום אוויר. כבלים חצי קשיחים נולדו בתחילת שנות ה-50, וכבלים גמישים אמיתיים למיקרוגל הופיעו כ-10 שנים מאוחר יותר. עם התקדמות הטכנולוגיה, יש לתת תקני עכבה על מנת להגיע לאיזון בין חסכון ונוחות. בארצות הברית, 50 אוהם היא בחירת פשרה; למען הצבא והצי המשותפים לפתור את הבעיות הללו, הוקם ארגון בשם JAN, שלימים היה DESC, שפותח במיוחד על ידי MIL. אירופה בחרה 60 אוהם. למעשה, הצינור הנפוץ ביותר בארצות הברית מורכב ממוטות וצינורות מים קיימים, ו-51.5 אוהם נפוץ מאוד. זה מרגיש מוזר לראות ולהשתמש במתאם/ממיר מ-50 אוהם ל-51.5 אוהם. בסופו של דבר, 50 אוהם ניצחו, ויוצרו צינורות מיוחדים (או אולי המעצבים שינו מעט את קוטר הצינורות שלהם). זמן קצר לאחר מכן, בהשפעת חברה דומיננטית בתעשייה כמו Hewlett-Packard, גם האירופים נאלצו להשתנות. 75 אוהם הוא הסטנדרט לתקשורת למרחקים ארוכים. מכיוון שמדובר בקו מילוי דיאלקטרי, ההפסד הנמוך ביותר מתקבל ב-77 אוהם. 93 אוהם שימש לחיבור קצר, כגון חיבור מארח מחשב ומסך. תכונת הקיבול הנמוך שלו מפחיתה את העומס על המעגל ומאפשרת חיבורים ארוכים יותר; קוראים מתעניינים יכולים להתייחס ל-MIT RadLab Series, Volume 9, המכיל תיאור מפורט יותר.
