¿Debería cada traza que lleva RF ser 50Ohm en impedancia característica? ¿Cómo?

  

Solo tengo una vaga idea de qué impedancia característica

La impedancia característica es la relación de voltaje a corriente (por lo tanto, una impedancia) para señales que se propagan a lo largo de la traza, que está determinada por el balance de capacitancia e inductancia a lo largo de la traza.

  

Debería depender de la longitud y la frecuencia, ¿por qué no lo es?

La impedancia característica depende de la relación de inductancia a capacitancia. Dado que tanto la inductancia como la capacitancia aumentan linealmente cuando aumenta la longitud de la traza, su relación no depende de la longitud de la traza.

Además, dentro de los límites, estos parámetros tampoco cambian mucho con la frecuencia, por lo que, de nuevo, la relación no depende de la frecuencia y la impedancia característica no depende de la frecuencia.

  

Intuitivamente, debo calcular la impedancia característica de cada traza de almohadilla a almohadilla y asegurarme de que siempre sea de 50 ohmios. ¿Es ese el caso?

Si los circuitos de conducción están diseñados para manejar cargas de 50 ohmios, generalmente sí. También desea proporcionar una terminación coincidente en al menos un extremo de la traza, y posiblemente ambos, dependiendo de los detalles de su circuito.

En general, no es necesario realizar un cálculo por separado para cada conexión. Simplemente mire la pila de la placa y encuentre un ancho de traza que alcance una impedancia característica de 50 ohmios, y haga que todas sus trazas tengan ese ancho. Puede usar geometría de guía de onda microstrip, línea de banda o coplanar, según las circunstancias de su diseño. Haría un cálculo separado para cada capa de señal en su PCB, y tal vez para los diferentes tipos de geometría (microstrip y coplanar, de extremo único y diferencial) si necesita usar todas esas combinaciones.

Si la longitud del rastreo es menor que aproximadamente 1/10 de una longitud de onda en su frecuencia operativa, a menudo puede salirse con el uso de un rastreo no coincidente.

Me parece que resumiste casi todo lo que habría resumido, así que entraré en la (fácil) matemática que responde a tus preguntas.

Marque esto . Lo reescribiré aquí abajo:

$$ Z_ \ mathrm {in} (\ ell) = Z_0 \ frac {Z_L + jZ_0 \ tan (\ beta \ ell)} {Z_0 + jZ_L \ tan (\ beta \ ell)} $$

La fórmula anterior le permite calcular la impedancia de entrada de una línea de transmisión sin pérdidas si conoce la impedancia característica \ $ Z_0 \ $, la impedancia de carga \ $ Z_L \ $ y el wavenumber \ $ \ beta = \ frac {2 \ pi} {\ lambda} \ $, donde \ $ \ lambda \ $ es la longitud de onda en la línea de transmisión.

Ahora que parece ser una fórmula complicada, lo que te dice es que la impedancia de entrada es un desastre.

Hay dos formas de mejorar este "desorden":

• \ $ \ tan (\ beta \ ell) = 0 \ $, lo que sucede en imp. de onda de cuarto. transformadores
• \ $ Z_L = Z_0 \ $, eso es lo que sucede cuando quiere llevar señales alrededor

Examinemos la segunda situación. Si \ $ Z_L = Z_0 \ $:

$$ Z_ \ mathrm {in} (\ ell) = Z_0 \ frac {Z_0 + jZ_0 \ tan (\ beta \ ell)} {Z_0 + jZ_0 \ tan (\ beta \ ell)} = Z_0 $$

Y ahí es donde ocurre la magia. La impedancia de entrada no depende de la longitud del trazado y eso es genial, ya que no suele preocuparse por el tiempo que tengan las líneas de transmisión cuando se utilizan para transmitir: piense en un técnico deficiente que necesita cortar un cable coaxial para algunos mm de onda larga, quizás más de 10 m de cable ... Buena suerte con eso.

Lo que normalmente haces entonces es crear dispositivos para que se conozcan todas las impedancias en sus puertos, de modo que el diseñador de PCB (¡tú!) pueda dimensionar las pistas fácilmente. Sucede que \ $ 50 \ Omega \ $ es un valor muy muy utilizado, me imagino que los cables coaxiales tienen una impedancia inherente (como en tamaño y materiales inherentes) \ $ 50 \ Omega \ $. Es probable que sus circuitos integrados tengan una salida de 50 ohmios y puertos de entrada, por lo que usar trazas de 50 ohmios es exactamente lo que quiere hacer.

De acuerdo con sus otras preguntas, reducir la interferencia, la capacitancia parásita o la inductancia y cualquier no idealidad que se nos ocurra es siempre una buena cosa \ $ ^ {TM} \ $, así que haga su mejor esfuerzo para mantener sus pistas cortas y lejanas.