Calcule la impedancia característica para trazas PCB de capa externa utilizando ecuaciones cerradas IPC-2141. Incluye Dk efectivo, retardo de propagación y recomendaciones de optimización de diseño.
Sección transversal Microstrip superficial
Ecuaciones cerradas IPC-2141A para el cálculo de impedancia microstrip superficial
Válido para relación W/H entre 0.1 y 3.0
Típicamente εeff ≈ 0.6 × εr a 0.8 × εr para FR-4
Las señales microstrip viajan más rápido que stripline debido a la Dk efectiva más baja
Estándar para señales RF y digitales de alta velocidad. Geometría típica:
Impedancia diferencial 100Ω para USB, HDMI, Ethernet:
El revestimiento de máscara de soldadura afecta la impedancia:
Para señales >1 Gbps:
El microstrip irradia más que el stripline:
Para el éxito de la producción:
| Propiedad | Microstrip | Stripline | Guía de Onda Coplanar |
|---|---|---|---|
| Ubicación | Capa externa | Capa interna | Capa externa |
| Planos de Referencia | 1 (abajo) | 2 (arriba y abajo) | 1 + tierras coplanares |
| Retardo de Propagación | ~145 ps/in | ~175 ps/in | ~130 ps/in |
| Radiación EMI | Moderado | Bajo | Moderado |
| Control de Impedancia | Bueno (±10%) | Excelente (±5%) | Bueno (±10%) |
| Fabricación | Fácil | Requiere multicapa | Moderado |
| Mejor Para | RF, Digital de alta velocidad | Relojes, señales sensibles | mmWave, transiciones RF |
Un microstrip es un tipo de línea de transmisión que consiste en una tira conductora separada de un plano de tierra por un sustrato dieléctrico. Se encuentra en las capas externas de una PCB con aire encima de la traza y dieléctrico debajo. Esta estructura asimétrica resulta en un modo de propagación cuasi-TEM.
La Dk efectiva es el promedio ponderado de las constantes dieléctricas vistas por el campo eléctrico. Como parte del campo pasa a través del aire (Er=1) y parte a través del sustrato (Er=4.0-4.5 para FR-4), la Dk efectiva es menor que la Dk del sustrato, típicamente alrededor de 3.0-3.5 para microstrips FR-4.
La impedancia microstrip se ve afectada por el grosor de la máscara de soldadura, la humedad y los componentes cercanos porque el campo eléctrico se extiende hacia el aire sobre la traza. La stripline está completamente encerrada por dieléctrico, proporcionando una impedancia más consistente. Las variaciones de fabricación en el revestimiento de la capa externa también afectan más al microstrip.
Para PCBs FR-4 estándar, la impedancia microstrip típicamente varía de 30Ω a 120Ω. Los objetivos comunes son 50Ω para señales RF/alta velocidad de extremo único, 75Ω para video y 85-100Ω para pares diferenciales. Por debajo de 30Ω requiere trazas muy anchas; por encima de 120Ω requiere trazas extremadamente estrechas que son difíciles de fabricar.
La máscara de soldadura (típicamente Er=3.5-4.0, espesor 0.5-1.5mil) cubre la traza microstrip y reduce ligeramente la impedancia en 2-5Ω. Esto se llama 'microstrip revestido'. Para un control de impedancia preciso, especifique aberturas de máscara de soldadura sobre trazas de impedancia controlada o considere el revestimiento en los cálculos.
Inner layer traces with dual reference planes.
Pares 100Ω para USB, HDMI, PCIe.
Aplicaciones RF y mmWave.
Todas las ecuaciones de impedancia explicadas.
90Ω diferencial
PCIe85Ω diferencial
Ethernet100Ω diferencial
HDMI100Ω TMDS
DDR540Ω de extremo único