Untuk jejak dengan lebar tertentu, tiga faktor utama akan mempengaruhi impedansi:PCBjejak. Pertama-tama, EMI (interferensi elektromagnetik) dari medan dekat jejak PCB sebanding dengan ketinggian jejak dari bidang referensi. Semakin rendah ketinggiannya, semakin kecil radiasinya. Kedua, crosstalk akan berubah secara signifikan dengan ketinggian jejak. Jika ketinggian dikurangi setengahnya, crosstalk akan berkurang menjadi hampir seperempat. Akhirnya, semakin rendah ketinggian, semakin kecil impedansi, dan kurang rentan terhadap beban kapasitif. Ketiga faktor tersebut akan memungkinkan perancang untuk menjaga jejak sedekat mungkin dengan bidang referensi. Alasan yang mencegah Anda mengurangi ketinggian jejak menjadi nol adalah karena sebagian besar chip tidak dapat menggerakkan saluran transmisi dengan impedansi kurang dari 50 ohm. (Kasus khusus dari aturan ini adalah Rambus yang dapat menggerakkan 27 ohm, dan seri BTL Nasional, yang dapat menggerakkan 17 ohm). Tidak semua situasi yang terbaik untuk menggunakan 50 ohm. Misalnya, struktur NMOS yang sangat lama dari prosesor 8080 bekerja pada 100KHz tanpa masalah EMI, crosstalk, dan beban kapasitif, dan tidak dapat menggerakkan 50 ohm. Untuk prosesor ini, impedansi tinggi berarti konsumsi daya rendah, dan Anda harus menggunakan kabel tipis impedansi tinggi sebanyak mungkin. Perspektif mekanis murni juga harus dipertimbangkan. Misalnya, dalam hal kepadatan, jarak antara lapisan papan multilayer sangat kecil, dan proses lebar garis yang diperlukan untuk impedansi 70 ohm sulit dicapai. Dalam hal ini, Anda harus menggunakan 50 ohm, yang memiliki lebar garis lebih lebar dan lebih mudah dibuat. Berapa impedansi kabel koaksial? Di bidang RF, masalah yang dipertimbangkan tidak sama dengan yang dipertimbangkan di PCB, tetapi kabel koaksial di industri RF juga memiliki rentang impedansi yang serupa. Menurut publikasi IEC (1967), 75 ohm adalah standar impedansi umum untuk kabel koaksial (catatan: udara digunakan sebagai lapisan isolasi) karena Anda dapat mencocokkan beberapa konfigurasi antena umum. Ini juga mendefinisikan kabel 50 ohm berdasarkan polietilen padat, karena ketika lapisan pelindung eksternal dengan diameter tetap dan konstanta dielektrik ditetapkan ke 2,2 (konstanta dielektrik polietilen padat), kerugian efek kulit impedansi 50 ohm adalah yang terkecil. Anda dapat membuktikan dari fisika dasar bahwa 50 ohm adalah yang terbaik. Kehilangan efek kulit kabel L (dalam desibel) sebanding dengan resistansi efek kulit total R (satuan panjang) dibagi dengan impedansi karakteristik Z0. Resistansi efek kulit total R adalah jumlah resistansi lapisan pelindung dan konduktor perantara. Ketahanan efek kulit dari lapisan pelindung berbanding terbalik dengan diameternya d2 pada frekuensi tinggi. Resistansi efek kulit dari konduktor bagian dalam kabel koaksial berbanding terbalik dengan diameternya d1 pada frekuensi tinggi. Oleh karena itu, resistansi seri total R sebanding dengan (1/d2 +1/d1). Menggabungkan faktor-faktor ini, mengingat d2 dan ER konstanta dielektrik yang sesuai dari bahan isolasi, Anda dapat menggunakan rumus berikut untuk mengurangi hilangnya efek kulit. Dalam setiap buku dasar tentang medan elektromagnetik dan gelombang mikro, Anda dapat menemukan bahwa Z0 adalah fungsi dari d2, d1 dan ER (catatan: permitivitas relatif dari lapisan isolasi). Masukkan Persamaan 2 ke dalam Persamaan 1, dan pembilang dan penyebutnya dikalikan dengan d2. , Setelah memilah rumus 3, suku konstanta (/60)*(1/d2) dipisahkan, dan suku efektif ((1+d2/d1)/ln(d2/d1)) menentukan titik minimum. Perhatikan lebih dekat titik minimum rumus pada rumus 3, yang hanya dikendalikan oleh d2/d1, dan tidak ada hubungannya dengan ER dan nilai tetap d2. Ambil d2/d1 sebagai parameter dan gambar grafik untuk L. Ketika d2/d1=3,5911 (Catatan: Memecahkan persamaan transendental), dapatkan nilai minimum. Dengan asumsi bahwa konstanta dielektrik polietilen padat adalah 2,25 dan d2/d1=3,5911, impedansi karakteristiknya adalah 51,1 ohm. Dahulu kala, insinyur radio, untuk kenyamanan, memperkirakan nilai ini hingga 50 ohm sebagai nilai optimal untuk kabel koaksial. Ini membuktikan bahwa sekitar 0 ohm, L adalah yang terkecil. Tapi ini tidak mempengaruhi penggunaan impedansi lainnya. Misalnya, jika Anda membuat kabel 75 ohm 5 dengan diameter pelindung yang sama (Catatan: d2) dan isolator (Catatan: ER), kerugian efek kulit akan meningkat sebesar 12%. Untuk isolator yang berbeda, impedansi optimal yang dihasilkan oleh rasio d2/d1 optimal akan sedikit berbeda (Catatan: Misalnya, insulasi udara sesuai dengan sekitar 77 ohm, dan insinyur memilih nilai 75 ohm agar mudah digunakan). Suplemen lain: Derivasi di atas juga menjelaskan mengapa permukaan potongan kabel TV 75-ohm adalah struktur inti berongga berbentuk lotus sedangkan kabel komunikasi 50-ohm adalah inti padat. Ada juga pengingat penting. Selama keadaan ekonomi memungkinkan, usahakan untuk memilih kabel dengan diameter luar yang besar (Catatan: d2). Selain untuk meningkatkan kekuatan, alasan utamanya adalah semakin besar diameter luar, semakin besar diameter dalam (rasio diameter optimal d2) /d1), kerugian RF konduktor tentu saja lebih kecil. Mengapa 50 ohm menjadi standar impedansi untuk saluran transmisi RF? Bird Electronics menyediakan salah satu versi cerita yang paling banyak beredar, dari "Kabel: Mungkin ada banyak cerita tentang asal usul 50 ohm" dari Harmon Banning. Pada hari-hari awal aplikasi gelombang mikro, selama Perang Dunia Kedua, pilihan impedansi sepenuhnya tergantung pada kebutuhan penggunaan. Untuk pemrosesan daya tinggi, 30 ohm dan 44 ohm sering digunakan. Di sisi lain, impedansi saluran berisi udara dengan kerugian terendah adalah 93 ohm. Pada tahun-tahun itu, untuk frekuensi yang lebih tinggi yang jarang digunakan, tidak ada kabel fleksibel yang fleksibel, hanya saluran kaku yang diisi dengan media udara. Kabel semi-kaku lahir pada awal 1950-an, dan kabel fleksibel gelombang mikro nyata muncul sekitar 10 tahun kemudian. Dengan kemajuan teknologi, standar impedansi perlu diberikan untuk mencapai keseimbangan antara ekonomi dan kenyamanan. Di Amerika Serikat, 50 ohm adalah pilihan kompromi; agar angkatan darat dan angkatan laut bersama-sama mengatasi masalah ini, maka didirikanlah sebuah organisasi bernama JAN, yang kemudian disebut DESC, yang khusus dikembangkan oleh MIL. Eropa memilih 60 ohm. Faktanya, saluran yang paling umum digunakan di Amerika Serikat terdiri dari batang dan pipa air yang ada, dan 51,5 ohm sangat umum. Rasanya aneh melihat dan menggunakan adaptor/konverter dari 50 ohm menjadi 51,5 ohm. Pada akhirnya, 50 ohm menang, dan saluran khusus diproduksi (atau mungkin dekorator sedikit mengubah diameter tabung mereka). Segera setelah itu, di bawah pengaruh perusahaan dominan di industri seperti Hewlett-Packard, orang Eropa juga dipaksa untuk berubah. 75 ohm adalah standar untuk komunikasi jarak jauh. Karena ini adalah saluran pengisian dielektrik, kerugian terendah diperoleh pada 77 ohm. 93 ohm telah digunakan untuk koneksi singkat, seperti menghubungkan host komputer dan monitor. Fitur kapasitansinya yang rendah mengurangi beban pada sirkuit dan memungkinkan koneksi yang lebih lama; pembaca yang tertarik dapat merujuk ke Seri MIT RadLab, Volume 9, yang berisi Deskripsi yang lebih rinci.
