Quelle est la différence entre Microstrip et Stripline ?

Le microstrip est une piste de couche externe séparée d'un seul plan de masse. Il se propage plus rapidement mais rayonne plus d'EMI. Le stripline est une piste de couche interne entre deux plans de masse, offrant un meilleur blindage mais une propagation plus lente.

Ces calculateurs sont-ils gratuits ?

Oui, tous les outils ImpedanceCalculator sont entièrement gratuits pour les ingénieurs, étudiants et professionnels. Aucune inscription requise.

Calculateur d'Impédance PCB Gratuit en Ligne

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Paramètres

Impédance cible

Largeur de piste (W)

mil

Hauteur du diélectrique (H)

mil

Épaisseur du cuivre (T)

mil

Rugosité Cu

Fréquence (1 GHz)

Analyse et Vérification

Vérification DFM

L/E:4/4mil

Tol:±10%

Ingénieur IA

Démo

Exemple de sortie

Design meets IPC Class 2 requirements

Impedance within ±5% of 50Ω target

Trace width compatible with processes

Consider via stitching for transitions

DFM Alertes Conseils

Résultats

Impédance caractéristique

Single-ended

Z-se

56.6Ω

+13.1% vs Cible (50Ω)

DFM OK

Perte d'insertion

@ 1 GHz

0.208

dB/inch

Délai

146.8 ps/in

Inductance

8.30 nH/in

Capacité

2.60 pF/in

Fiches Techniques d'Ingénierie

Protocoles Courants

USB 2.0

Tolérance large

90Ω Diff

±15%

USB 3.x

Correspondance de longueur critique

90Ω Diff

±10%

PCIe Gen3/4

Matériau à faible perte requis

85Ω Diff

±10%

DDR4 Data

Correspondance de longueur par voie d'octet

40-50Ω SE

±5%

Ethernet

Couplage magnétique

100Ω Diff

±15%

Guide de Sélection des Matériaux

FR-4 Standard (Tg 130-150)
Faible coût. Bon pour numérique <1GHz. Tangente de perte élevée (Df ~0.02).
FR-4 Haute Tg (Tg 170+)
Fiable pour multicouche (>6L). Isola 370HR.
Faible Perte / Haute Vitesse
Requis pour 10Gbps+. Megtron 6, Rogers 4350B. Faible Df (~0.002).

Limites de Fabrication (DFM)

Trace/Espacement Min (Std)4/4 mil

Trace/Espacement Min (Avancé)3/3 mil

Perçage Min (Mécanique)8 mil (0.2mm)

Perçage Laser Min (HDI)3-4 mil

Rapport d'Aspect (Via)8:1 (Std), 10:1 (Adv)

Conseil Pro : Gardez toujours les traces à au moins 2H (2x hauteur diélectrique) des bords de plan pour éviter les discontinuités d'impédance.

Fondamentaux de l'ingénierie

Bases de l'impédance pour la conception de PCB

Connaissances essentielles pour les ingénieurs en intégrité du signal. Maîtrisez ces concepts pour concevoir des circuits haute vitesse fiables.

Qu'est-ce que l'impédance caractéristique (Z₀) ?

L'impédance caractéristique est le rapport entre la tension et le courant d'une onde se propageant le long d'une ligne de transmission. Elle dépend de la géométrie physique de la piste (largeur, épaisseur, hauteur au-dessus du plan de masse) et de la constante diélectrique (Dk) du matériau PCB. Pour une ligne sans perte, Z₀ = √(L/C), où L est l'inductance par unité de longueur et C est la capacité par unité de longueur.

50Ω

Signaux numériques asymétriques, RF

75Ω

Vidéo, télévision par câble, diffusion

100Ω

Paires différentielles (USB, HDMI, PCIe)

Formules clés d'impédance

Impédance microruban

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

Approximation pour les pistes de la couche externe. Valide lorsque W/H > 0.1 et εᵣ < 16.

εᵣConstante diélectrique (Dk)

HHauteur au plan de masse

WLargeur de piste

TÉpaisseur de piste

Impédance stripline

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

Pour les pistes de couche interne entre deux plans de masse. Meilleur blindage EMI.

εᵣConstante diélectrique

HHauteur diélectrique totale

WLargeur de piste

TÉpaisseur de piste

Délai de propagation

tpd = 85 × √(0.475εᵣ + 0.67) ps/in

Temps nécessaire au signal pour parcourir un pouce. Critique pour l'analyse temporelle.

tpdDélai de propagation

εᵣConstante diélectrique effective

Impédance différentielle

Zdiff = 2 × Z₀ × (1 - k)

Pour les paires différentielles. k est le coefficient de couplage entre les pistes.

ZdiffImpédance différentielle

Z₀Impédance asymétrique

kCoefficient de couplage (0-1)

Profondeur de peau

δ = √(ρ/(π×f×μ))

Profondeur à laquelle la densité de courant chute à 37%. Affecte la perte haute fréquence.

δProfondeur de peau

ρRésistivité (cuivre: 1.68×10⁻⁸ Ω·m)

fFréquence en Hz

Inductance de via

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

Formule de Johnson pour l'inductance de via. Critique pour l'intégrité de l'alimentation.

hHauteur de via (pouces)

dDiamètre de via (pouces)

LInductance (nH)

Tables de référence rapide

Matériaux PCB courants

Matériau	Dk	Df	Application
FR-4 Standard	4.2-4.5	0.02	Usage général, <3Gbps
FR-4 High Tg	4.2-4.4	0.018	Sans plomb, haute temp
Isola 370HR	4.04	0.021	Haute fiabilité
Megtron 6	3.4	0.002	Haute vitesse, 25Gbps+
Rogers 4350B	3.48	0.0037	RF/Micro-ondes à 10GHz
Rogers 4003C	3.55	0.0027	RF économique

Cibles d'impédance standard

Interface	Z₀ (SE)	Zdiff	Notes
DDR4/DDR5	40Ω	80Ω	Tolérance ±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%

Conversion poids de cuivre

Poids (oz)	Épaisseur (mil)	Épaisseur (μm)	Courant (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

Profondeur de peau vs Fréquence

Fréquence	Profondeur	Effet
100 MHz	6.6 μm	Impact minimal
1 GHz	2.1 μm	Affecte 0.5oz
5 GHz	0.93 μm	Perte significative
10 GHz	0.66 μm	Cuivre lisse requis
25 GHz	0.42 μm	Critique - HVLP requis

Comparaison Microruban vs Stripline

Microruban

Piste couche externe

Propagation plus rapide (≈6.4 in/ns pour FR-4)
Plus facile à sonder et déboguer
Coût de fabrication inférieur
Rayonnement EMI plus élevé
Plus sensible à la diaphonie

Stripline

Piste couche interne

Excellent blindage EMI
Diaphonie plus faible entre pistes
Impédance plus cohérente
Propagation plus lente (≈5.8 in/ns)
Plus difficile d'accès pour les tests

Conseils professionnels pour le contrôle d'impédance

Règle 3W

Maintenir un espacement des pistes ≥3× la largeur de piste pour minimiser la diaphonie. Pour les signaux critiques, utiliser 5W.

Chemin de retour

Toujours s'assurer d'un plan de masse continu sous les pistes haute vitesse. Éviter les divisions et fentes.

Appariement de longueur

Pour DDR, faire correspondre les lignes de données dans ±10mil. Utiliser le routage en serpentin sur les pistes plus courtes.

Stubs de via

Perçage arrière des vias pour signaux >10Gbps. Les stubs causent des réflexions à la fréquence λ/4.

Intelligence d'ingénierie

Pourquoi les ingénieurs font confiance à ImpedanceCalculator

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Physique de précision en temps réel

Solveur conforme IPC-2141 fournit un retour instantané sur l'impédance, l'inductance et la capacitance.

Retour instantané
Conforme IPC-2141
Microruban et Stripline

100 Ω

Real-time Calculation

NarrowWide

Analyse pilotée par IA

IA intégrée analyse la géométrie pour détecter les risques de fabrication et les limitations physiques.

Détecte les pièges à acide
Avertit des pertes élevées
Optimise l'empilement

AI Detection

Acid Trap Risk

AI Detection

Impedance OK

Perte dépendante de la fréquence

Calculez la perte d'insertion sur votre plage de fréquences cible pour l'intégrité du signal.

Perte diélectrique (Df)
Perte par effet de peau
Modélisation de la rugosité

Insertion Loss (dB/in)

1 GHz10 GHz20 GHz

10k+

Calculs / Jour

99.9%

Précision

500+

Matériaux

IPC-2141

Conforme

Questions fréquemment posées

Pourquoi 50Ω est-il l'impédance standard ?

50Ω est un compromis historique entre la capacité de gestion de puissance élevée (30Ω) et la plus faible atténuation du signal (77Ω) pour les câbles coaxiaux. Il est depuis devenu la norme pour les interfaces RF et numériques haute vitesse car il équilibre l'efficacité du transfert de puissance avec les tolérances de fabrication pratiques.

Quelle est la différence entre Dk (constante diélectrique) et Df (tangente de perte) ?

Dk affecte l'impédance et la vitesse du signal - un Dk plus élevé signifie des pistes plus étroites pour 50Ω et des signaux plus lents. Df détermine la perte diélectrique aux hautes fréquences. Pour les signaux supérieurs à 5Gbps, choisissez des matériaux avec Df < 0.01 (comme Megtron 6) au lieu de FR-4 standard (Df ≈ 0.02).

Comment l'« effet de peau » impacte-t-il ma conception ?

Aux hautes fréquences (>1GHz), le courant circule principalement à la surface du conducteur. À 10GHz, la profondeur de peau n'est que de 0.66μm dans le cuivre. Cela augmente la résistance CA et les pertes. Utilisez du cuivre lisse (HVLP) et envisagez des pistes plus larges pour les conceptions haute fréquence.

Quelle tolérance d'impédance dois-je spécifier ?

La tolérance standard est de ±10% pour la plupart des signaux numériques. Pour les applications RF critiques, ±5% peut être requis mais augmente les coûts. Tenez toujours compte de la variation de l'impédance avec la température (environ +0.1%/°C pour FR-4) et les variations du processus de fabrication.

Comment les vias affectent-ils l'intégrité du signal ?

Les vias ajoutent de l'inductance (typiquement 0.5-1.5nH) et de la capacitance, causant une discontinuité d'impédance. Pour les signaux haute vitesse : utilisez des diamètres de perçage plus petits (8-10mil), percez en arrière les stubs, ajoutez des vias de masse à proximité et minimisez le nombre de vias dans les chemins critiques.

Quand dois-je utiliser la signalisation différentielle ?

Utilisez des paires différentielles pour : liaisons série haute vitesse (>1Gbps), longues pistes (>6 pouces), environnements bruyants ou lors du passage entre cartes. Les avantages incluent une meilleure immunité au bruit, un EMI plus faible et la capacité d'utiliser des tensions de swing plus faibles.

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