Calculateur d'impédance de câble

Un câble transportant un signal qui varie rapidement se comporte comme une ligne de transmission plutôt que comme un simple fil. Ses conducteurs stockent de l'énergie magnétique par l'inductance répartie et de l'énergie électrique par la capacité répartie. Le rapport de ces propriétés détermine l'impédance caractéristique, soit le rapport tension-courant d'une onde parcourant une ligne infinie ou parfaitement adaptée à son extrémité. Elle se mesure en ohms, mais ne correspond pas à la résistance en courant continu mesurée aux bornes du câble. Pour une ligne idéale sans pertes, l'impédance caractéristique est la racine carrée de l'inductance par unité de longueur divisée par la capacité par unité de longueur. Ce calculateur accepte l'inductance en microhenrys par mètre et la capacité en picofarads par mètre, effectue les conversions nécessaires et donne l'impédance en ohms. Il calcule aussi le délai de propagation comme la racine carrée du produit de l'inductance et de la capacité. Avec ces unités, cette racine donne directement des nanosecondes par mètre. La vitesse du signal vaut un milliard divisé par ce délai en nanosecondes par mètre. Une ligne courante de 50 ohms peut présenter environ 0.25 microhenry par mètre et 100 picofarads par mètre. Ces valeurs donnent un délai de cinq nanosecondes par mètre et une vitesse proche de deux cents millions de mètres par seconde, soit environ les deux tiers de la vitesse de la lumière dans le vide. Le matériau diélectrique et la géométrie du câble déterminent les paramètres répartis. Les rapports de diamètres coaxiaux, l'espacement des paires torsadées, la permittivité de l'isolant, les blindages, les conducteurs voisins et les tolérances de fabrication interviennent tous. L'adaptation d'impédance devient importante lorsque la longueur électrique du câble n'est plus négligeable par rapport au temps de montée ou à la longueur d'onde du signal. Si les impédances de la source, de la ligne et de la charge diffèrent, une partie de l'onde se réfléchit. Ces réflexions peuvent provoquer des oscillations, des dépassements, une baisse de puissance transmise, des erreurs de données ou des ondes stationnaires. La radio utilise souvent des câbles de 50 ohms, la vidéo de diffusion de 75 ohms, et de nombreuses interfaces numériques différentielles imposent une impédance différentielle contrôlée. La compatibilité des connecteurs ne rend pas ces normes interchangeables. L'équation sans pertes est utile pour une estimation de conception, mais les câbles réels possèdent aussi une résistance série et une conductance parallèle qui varient avec la fréquence. L'effet de peau, les pertes diélectriques, les discontinuités des connecteurs, les courbures, la température et l'installation modifient leur comportement. Pour les hautes fréquences ou les applications critiques pour la sécurité, utilisez les données du fabricant ou des mesures à l'analyseur de réseau. Ce calculateur convient à la vérification des paramètres répartis, à la comparaison de câbles, à l'enseignement des lignes de transmission et à une première estimation de l'intégrité du signal avant une analyse fréquentielle plus complète.