¿Cuál es la diferencia entre Microstrip y Stripline?

Microstrip es una traza de capa externa separada de un solo plano de tierra. Propaga más rápido pero irradia más EMI. Stripline es una traza de capa interna entre dos planos de tierra, ofreciendo mejor blindaje pero propagación más lenta.

¿Cómo afecta el efecto piel a mi diseño?

A frecuencias superiores a 1GHz, la corriente se concentra en la superficie externa del conductor. Esto reduce el área de sección efectiva, aumentando la resistencia y la atenuación de señal. Usar cobre HVLP (liso) ayuda a mitigar esto.

¿Son gratuitas estas calculadoras?

Sí, todas las herramientas de ImpedanceCalculator son completamente gratuitas para ingenieros, estudiantes y profesionales. No se requiere registro.

Calculadora de Impedancia PCB Gratuita en Línea

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Parámetros

Impedancia objetivo

Ancho de traza (W)

mil

Altura del dieléctrico (H)

mil

Espesor de cobre (T)

mil

Rugosidad Cu

Frecuencia (1 GHz)

Análisis y verificación

Verificación DFM

A/E:4/4mil

Tol:±10%

Ingeniero IA

Demo

Salida de ejemplo

Design meets IPC Class 2 requirements

Impedance within ±5% of 50Ω target

Trace width compatible with processes

Consider via stitching for transitions

DFM Advertencias Consejos

Resultados

Impedancia Característica

Modo Single-Ended

Z-se

56.6Ω

+13.1% vs Objetivo (50Ω)

DFM OK

Pérdida de Inserción

@ 1 GHz

0.208

dB/inch

Retardo

146.8 ps/in

Inductancia

8.30 nH/in

Capacitancia

2.60 pF/in

Hojas de Referencia de Ingeniería

Protocolos Comunes

USB 2.0

Tolerancia amplia

90Ω Diff

±15%

USB 3.x

Coincidencia de longitud crítica

90Ω Diff

±10%

PCIe Gen3/4

Material de baja pérdida req

85Ω Diff

±10%

DDR4 Data

Coincidencia de longitud por carril de byte

40-50Ω SE

±5%

Ethernet

Acoplamiento magnético

100Ω Diff

±15%

Guía de Selección de Materiales

FR-4 Estándar (Tg 130-150)
Bajo coste. Bueno para digital <1GHz. Tangente de pérdida alta (Df ~0.02).
FR-4 Alto Tg (Tg 170+)
Fiable para multicapa (>6L). Isola 370HR.
Baja Pérdida / Alta Velocidad
Requerido para 10Gbps+. Megtron 6, Rogers 4350B. Bajo Df (~0.002).

Límites de Fabricación (DFM)

Trazo/Espacio Mín (Std)4/4 mil

Trazo/Espacio Mín (Avanz)3/3 mil

Perforación Mín (Mecánica)8 mil (0.2mm)

Perforación Láser Mín (HDI)3-4 mil

Relación de Aspecto (Vía)8:1 (Std), 10:1 (Adv)

Consejo Profesional: Mantenga siempre las trazas al menos 2H (2x altura dieléctrica) alejadas de los bordes del plano para evitar discontinuidades de impedancia.

Fundamentos de Ingeniería

Fundamentos de Impedancia para Diseño de PCB

Conocimiento esencial para ingenieros de integridad de señal. Domine estos conceptos para diseñar circuitos de alta velocidad confiables.

¿Qué es la Impedancia Característica (Z₀)?

La impedancia característica es la relación entre voltaje y corriente para una onda que viaja a lo largo de una línea de transmisión. Depende de la geometría física de la pista (ancho, espesor, altura sobre el plano de tierra) y de la constante dieléctrica (Dk) del material PCB. Para una línea sin pérdidas, Z₀ = √(L/C), donde L es la inductancia por unidad de longitud y C es la capacitancia por unidad de longitud.

50Ω

Señales digitales de extremo único, RF

75Ω

Video, TV por cable, radiodifusión

100Ω

Pares diferenciales (USB, HDMI, PCIe)

Fórmulas Clave de Impedancia

Impedancia Microstrip

Z₀ = (87/√(εᵣ+1.41)) × ln(5.98H/(0.8W+T))

Aproximación para trazas de capa externa. Válido cuando W/H > 0.1 y εᵣ < 16.

εᵣConstante dieléctrica (Dk)

HAltura al plano de tierra

WAncho de traza

TEspesor de traza

Impedancia Stripline

Z₀ = (60/√εᵣ) × ln(4H/(0.67π(0.8W+T)))

Para trazas de capa interna entre dos planos de tierra. Mejor blindaje EMI.

εᵣConstante dieléctrica

HAltura dieléctrica total

WAncho de traza

TEspesor de traza

Retardo de Propagación

tpd = 85 × √(0.475εᵣ + 0.67) ps/in

Tiempo para que la señal recorra una pulgada. Crítico para análisis de temporización.

tpdRetardo de propagación

εᵣConstante dieléctrica efectiva

Impedancia Diferencial

Zdiff = 2 × Z₀ × (1 - k)

Para pares diferenciales. k es el coeficiente de acoplamiento entre trazas.

ZdiffImpedancia diferencial

Z₀Impedancia de extremo único

kCoeficiente de acoplamiento (0-1)

Profundidad de Piel

δ = √(ρ/(π×f×μ))

Profundidad a la que la densidad de corriente cae al 37%. Afecta las pérdidas de alta frecuencia.

δProfundidad de piel

ρResistividad (cobre: 1.68×10⁻⁸ Ω·m)

fFrecuencia (Hz)

Inductancia de Vía

L = 5.08h[ln(4h/d) + 1] nH

Fórmula de Johnson para inductancia de vía. Crítico para integridad de potencia.

hAltura de vía (pulgadas)

dDiámetro de vía (pulgadas)

LInductancia (nH)

Tablas de Referencia Rápida

Materiales PCB Comunes

Material	Dk	Df	Caso de Uso
FR-4 Estándar	4.2-4.5	0.02	Uso general, <3Gbps
FR-4 High Tg	4.2-4.4	0.018	Sin plomo, alta temp
Isola 370HR	4.04	0.021	Alta confiabilidad
Megtron 6	3.4	0.002	Alta velocidad, 25Gbps+
Rogers 4350B	3.48	0.0037	RF/Microondas hasta 10GHz
Rogers 4003C	3.55	0.0027	RF de bajo costo

Objetivos de Impedancia Estándar

Interfaz	Z₀ (SE)	Zdiff	Notas
DDR4/DDR5	40Ω	80Ω	Tolerancia ±10%
USB 2.0	45Ω	90Ω	±10%
USB 3.x/4	45Ω	85Ω	±10%
PCIe Gen3/4/5	50Ω	85Ω	±10%
HDMI 2.x	50Ω	100Ω	±10%
Ethernet 1G	50Ω	100Ω	±10%
SATA	50Ω	100Ω	±15%

Conversión de Peso de Cobre

Peso (oz)	Espesor (mil)	Espesor (μm)	Corriente (A/mm)
0.5 oz	0.7 mil	17.5 μm	~3A
1 oz	1.4 mil	35 μm	~6A
2 oz	2.8 mil	70 μm	~12A
3 oz	4.2 mil	105 μm	~18A

Profundidad de Piel vs Frecuencia

Frecuencia	Profundidad	Efecto
100 MHz	6.6 μm	Impacto mínimo
1 GHz	2.1 μm	Comienza a afectar 0.5oz
5 GHz	0.93 μm	Pérdida significativa
10 GHz	0.66 μm	Usar cobre liso
25 GHz	0.42 μm	Crítico - HVLP requerido

Comparación Microstrip vs Stripline

Microstrip

Traza de capa externa

Propagación más rápida (≈6.4 in/ns para FR-4)
Más fácil de sondear y depurar
Menor costo de fabricación
Mayor radiación EMI
Más susceptible a la diafonía

Stripline

Traza de capa interna

Excelente blindaje EMI
Menor diafonía entre trazas
Impedancia más consistente
Propagación más lenta (≈5.8 in/ns)
Más difícil de acceder para pruebas

Consejos Profesionales para Control de Impedancia

Regla 3W

Mantener espaciado de trazas ≥3× ancho de traza para minimizar diafonía. Para señales críticas, usar 5W.

Ruta de Retorno

Asegurar siempre un plano de tierra continuo debajo de las trazas de alta velocidad. Evitar divisiones y ranuras.

Coincidencia de Longitud

Para DDR, coincidir líneas de datos dentro de ±10mil. Usar enrutamiento serpenteante en trazas más cortas.

Talones de Vía

Perforación trasera de vías para señales >10Gbps. Los talones causan reflexiones en frecuencia λ/4.

Inteligencia de Ingeniería

Por qué los Ingenieros Confían en ImpedanceCalculator

Motores de física de alta fidelidad combinados con IA para resolver problemas de integridad de señal en segundos.

Física de Precisión en Tiempo Real

Solucionador conforme a IPC-2141 proporciona retroalimentación instantánea sobre impedancia, inductancia y capacitancia.

Retroalimentación instantánea
Conforme IPC-2141
Microstrip y Stripline

100 Ω

Real-time Calculation

NarrowWide

Análisis Impulsado por IA

IA integrada analiza geometría para detectar riesgos de fabricación y limitaciones físicas.

Detecta Trampas de Ácido
Advierte de Pérdidas Altas
Optimiza Stackup

AI Detection

Acid Trap Risk

AI Detection

Impedance OK

Pérdida Dependiente de la Frecuencia

Calcular pérdida de inserción en su rango de frecuencia objetivo para integridad de señal.

Pérdida Dieléctrica (Df)
Pérdida por Efecto Piel
Modelado de Rugosidad

Insertion Loss (dB/in)

1 GHz10 GHz20 GHz

10k+

Cálculos / Día

99.9%

Precisión

500+

Materiales

IPC-2141

Conforme

Preguntas Frecuentes

¿Por qué 50Ω es la impedancia estándar?

50Ω es un compromiso histórico entre alta capacidad de manejo de potencia (30Ω) y menor atenuación de señal (77Ω) para cables coaxiales. Se ha convertido en el estándar para RF e interfaces digitales de alta velocidad porque equilibra la eficiencia de transferencia de potencia con tolerancias de fabricación prácticas.

¿Cuál es la diferencia entre Dk (Constante Dieléctrica) y Df (Tangente de Pérdida)?

Dk affects impedance and signal velocity - higher Dk means narrower traces for 50Ω and slower signals. Df determines dielectric loss at high frequencies. For signals above 5Gbps, choose materials with Df < 0.01 (like Megtron 6) instead of standard FR-4 (Df ≈ 0.02).

¿Cómo impacta el 'Efecto Piel' en mi diseño?

At high frequencies (>1GHz), current flows mainly on the conductor surface. At 10GHz, skin depth is only 0.66μm in copper. This increases AC resistance and loss. Use smooth (HVLP) copper and consider wider traces for high-frequency designs.

¿Qué tolerancia de impedancia debo especificar?

Standard tolerance is ±10% for most digital signals. For critical RF applications, ±5% may be required but increases cost. Always consider that impedance varies with temperature (approximately +0.1%/°C for FR-4) and manufacturing process variations.

¿Cómo afectan las vías a la integridad de la señal?

Vias add inductance (typically 0.5-1.5nH) and capacitance, causing impedance discontinuity. For high-speed signals: use smaller drill sizes (8-10mil), back-drill stubs, add ground vias nearby, and minimize via count in critical paths.

¿Cuándo debería usar señalización diferencial?

Use differential pairs for: high-speed serial links (>1Gbps), long traces (>6 inches), noisy environments, or when crossing between boards. Benefits include better noise immunity, lower EMI, and the ability to use lower voltage swings.

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