Калькулятор импеданса кабеля

Кабель с быстро меняющимся сигналом ведёт себя как линия передачи, а не как простой провод. Его проводники запасают магнитную энергию за счёт распределённой индуктивности и электрическую энергию за счёт распределённой ёмкости. Их отношение определяет волновое сопротивление — связь напряжения и тока волны, движущейся по бесконечной или идеально согласованной линии. Оно измеряется в омах, но не равно сопротивлению постоянному току, измеренному между концами кабеля. Для идеальной линии без потерь волновое сопротивление равно квадратному корню из погонной индуктивности, делённой на погонную ёмкость. Калькулятор принимает индуктивность в микрогенри на метр и ёмкость в пикофарадах на метр, выполняет перевод единиц и выдаёт сопротивление в омах. Задержка распространения вычисляется как квадратный корень из произведения индуктивности и ёмкости. При этих входных единицах результат сразу выражается в наносекундах на метр. Скорость сигнала равна миллиарду, делённому на задержку в наносекундах на метр. У обычной линии на 50 ом могут быть значения около 0.25 микрогенри на метр и 100 пикофарад на метр. Они дают задержку пять наносекунд на метр и скорость около двухсот миллионов метров в секунду — примерно две трети скорости света в вакууме. Распределённые параметры определяются диэлектриком и геометрией кабеля. Важны соотношение диаметров коаксиала, расстояние между проводами витой пары, диэлектрическая проницаемость изоляции, экраны, соседние проводники и производственные допуски. Согласование импедансов становится важным, когда электрическая длина кабеля значительна относительно времени нарастания сигнала или его длины волны. Если импедансы источника, линии и нагрузки различаются, часть волны отражается. Это может вызвать звон, выбросы, снижение передаваемой мощности, ошибки данных или стоячие волны. В радиосистемах часто применяют кабель на 50 ом, в вещательном видео — на 75 ом, а во многих дифференциальных цифровых интерфейсах — контролируемый дифференциальный импеданс. Совпадение разъёмов не делает эти стандарты взаимозаменяемыми. Формула без потерь полезна для предварительного проектирования, но реальные кабели также имеют последовательное сопротивление и параллельную проводимость, зависящие от частоты. Скин-эффект, диэлектрические потери, неоднородности разъёмов, изгибы, температура и условия монтажа меняют поведение линии. Для высоких частот и задач, критичных к безопасности, используйте данные производителя или измерения анализатором цепей. Этот калькулятор подходит для проверки погонных параметров, сравнения конструкций кабелей, изучения основ линий передачи и начальной оценки целостности сигнала перед более полным частотным анализом.