Qual è la differenza tra Microstrip e Stripline?

Microstrip è una traccia di strato esterno separata da un singolo piano di massa. Propaga più velocemente ma irradia più EMI. Stripline è una traccia di strato interno tra due piani di massa, offrendo migliore schermatura ma propagazione più lenta.

Come influisce l'effetto pelle sul mio progetto?

A frequenze superiori a 1GHz, la corrente si concentra sulla superficie esterna del conduttore. Questo riduce l'area della sezione effettiva, aumentando resistenza e attenuazione del segnale. L'uso di rame HVLP (liscio) aiuta a mitigare questo effetto.

Questi calcolatori sono gratuiti?

Sì, tutti gli strumenti di ImpedanceCalculator sono completamente gratuiti per ingegneri, studenti e professionisti. Nessuna registrazione richiesta.

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Parametri

Impedenza target

Larghezza della traccia (W)

mil

Altezza del dielettrico (H)

mil

Spessore del rame (T)

mil

Rugosità Cu

Frequenza (1 GHz)

Analisi e verifica

Verifica DFM

L/S:4/4mil

Tol:±10%

Ingegnere IA

Demo

Output di esempio

Design meets IPC Class 2 requirements

Impedance within ±5% of 50Ω target

Trace width compatible with processes

Consider via stitching for transitions

DFM Avvisi Suggerimenti

Risultati

Impedenza Caratteristica

Modo Single-Ended

Z-se

56.6Ω

+13.1% vs Obiettivo (50Ω)

DFM OK

Perdita di Inserzione

@ 1 GHz

0.208

dB/inch

Ritardo

146.8 ps/in

Induttanza

8.30 nH/in

Capacità

2.60 pF/in

Schede di Riferimento Ingegneristiche

Protocolli Comuni

USB 2.0

Tolleranza ampia

90Ω Diff

±15%

USB 3.x

Corrispondenza critica della lunghezza

90Ω Diff

±10%

PCIe Gen3/4

Materiale a bassa perdita ric

85Ω Diff

±10%

DDR4 Data

Corrispondenza lunghezza per byte lane

40-50Ω SE

±5%

Ethernet

Accoppiamento magnetico

100Ω Diff

±15%

Guida alla Selezione dei Materiali

FR-4 Standard (Tg 130-150)
Basso costo. Buono per digitale <1GHz. Alta tangente di perdita (Df ~0.02).
FR-4 Alto Tg (Tg 170+)
Affidabile per multistrato (>6L). Isola 370HR.
Bassa Perdita / Alta Velocità
Richiesto per 10Gbps+. Megtron 6, Rogers 4350B. Basso Df (~0.002).

Limiti di Fabbricazione (DFM)

Traccia/Spazio Min (Std)4/4 mil

Traccia/Spazio Min (Avanz)3/3 mil

Foratura Min (Meccanica)8 mil (0.2mm)

Foratura Laser Min (HDI)3-4 mil

Rapporto d'Aspetto (Via)8:1 (Std), 10:1 (Adv)

Suggerimento Professionale: Mantenere sempre le tracce ad almeno 2H (2x altezza dielettrica) dai bordi del piano per prevenire discontinuità di impedenza.

Fondamenti di Ingegneria

Fondamenti di Impedenza per la Progettazione PCB

Conoscenze essenziali per gli ingegneri dell'integrità del segnale. Padroneggia questi concetti per progettare circuiti ad alta velocità affidabili.

Cos'è l'Impedenza Caratteristica (Z₀)?

L'impedenza caratteristica è il rapporto tra tensione e corrente per un'onda che viaggia lungo una linea di trasmissione. Dipende dalla geometria fisica della traccia (larghezza, spessore, altezza sopra il piano di massa) e dalla costante dielettrica (Dk) del materiale PCB. Per una linea senza perdite, Z₀ = √(L/C), dove L è l'induttanza per unità di lunghezza e C è la capacità per unità di lunghezza.

50Ω

Segnali digitali single-ended, RF

75Ω

Video, TV via cavo, broadcasting

100Ω

Coppie differenziali (USB, HDMI, PCIe)

Formule Chiave di Impedenza

Impedenza Microstrip

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

Approssimazione per tracce di livello esterno. Valido quando W/H > 0.1 e εᵣ < 16.

εᵣCostante dielettrica (Dk)

HAltezza dal piano di massa

WLarghezza traccia

TSpessore traccia

Impedenza Stripline

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

Per tracce di livello interno tra due piani di massa. Migliore schermatura EMI.

εᵣCostante dielettrica

HAltezza dielettrica totale

WLarghezza traccia

TSpessore traccia

Ritardo di Propagazione

tpd = 85 × √(0.475εᵣ + 0.67) ps/in

Tempo necessario al segnale per percorrere un pollice. Critico per l'analisi temporale.

tpdRitardo di propagazione

εᵣCostante dielettrica effettiva

Impedenza Differenziale

Zdiff = 2 × Z₀ × (1 - k)

Per coppie differenziali. k è il coefficiente di accoppiamento tra tracce.

ZdiffImpedenza differenziale

Z₀Impedenza single-ended

kCoefficiente di accoppiamento (0-1)

Profondità di Penetrazione

δ = √(ρ/(π×f×μ))

Profondità alla quale la densità di corrente scende al 37%. Influenza le perdite ad alta frequenza.

δProfondità di penetrazione

ρResistività (rame: 1.68×10⁻⁸ Ω·m)

fFrequenza (Hz)

Induttanza Via

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

Formula di Johnson per l'induttanza via. Critico per l'integrità dell'alimentazione.

hAltezza via (pollici)

dDiametro via (pollici)

LInduttanza (nH)

Tabelle di Riferimento Rapido

Materiali PCB Comuni

Materiale	Dk	Df	Caso d'Uso
FR-4 Standard	4.2-4.5	0.02	Uso generale, <3Gbps
FR-4 High Tg	4.2-4.4	0.018	Senza piombo, alta temp
Isola 370HR	4.04	0.021	Alta affidabilità
Megtron 6	3.4	0.002	Alta velocità, 25Gbps+
Rogers 4350B	3.48	0.0037	RF/Microonde fino a 10GHz
Rogers 4003C	3.55	0.0027	RF economico

Obiettivi di Impedenza Standard

Interfaccia	Z₀ (SE)	Zdiff	Note
DDR4/DDR5	40Ω	80Ω	Tolleranza ±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%

Conversione Peso Rame

Peso (oz)	Spessore (mil)	Spessore (μm)	Corrente (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

Profondità di Penetrazione vs Frequenza

Frequenza	Profondità	Effetto
100 MHz	6.6 μm	Impatto minimo
1 GHz	2.1 μm	Inizia a influenzare 0.5oz
5 GHz	0.93 μm	Perdita significativa
10 GHz	0.66 μm	Usare rame liscio
25 GHz	0.42 μm	Critico - HVLP richiesto

Confronto Microstrip vs Stripline

Microstrip

Traccia strato esterno

Propagazione più veloce (≈6.4 in/ns per FR-4)
Più facile da sondare e debuggare
Costo di produzione inferiore
Radiazione EMI più elevata
Più suscettibile al crosstalk

Stripline

Traccia strato interno

Eccellente schermatura EMI
Minore crosstalk tra tracce
Impedenza più coerente
Propagazione più lenta (≈5.8 in/ns)
Più difficile da accedere per i test

Suggerimenti Professionali per il Controllo dell'Impedenza

Regola 3W

Mantenere la spaziatura delle tracce ≥3× larghezza traccia per minimizzare il crosstalk. Per segnali critici, usare 5W.

Percorso di Ritorno

Assicurare sempre un piano di massa continuo sotto le tracce ad alta velocità. Evitare divisioni e fessure.

Corrispondenza della Lunghezza

Per DDR, abbinare le linee dati entro ±10mil. Utilizzare routing serpentino su tracce più corte.

Stub di Via

Back-drill delle via per segnali >10Gbps. Gli stub causano riflessioni alla frequenza λ/4.

Intelligenza Ingegneristica

Perché gli Ingegneri si Fidano di ImpedanceCalculator

Motori fisici ad alta fedeltà combinati con IA per risolvere problemi di integrità del segnale in secondi.

Fisica di Precisione in Tempo Reale

Risolutore conforme IPC-2141 fornisce feedback istantaneo su impedenza, induttanza e capacità.

Feedback istantaneo
Conforme IPC-2141
Microstrip e Stripline

100 Ω

Real-time Calculation

NarrowWide

Analisi Basata su IA

IA integrata analizza la geometria per rilevare rischi di fabbricazione e limitazioni fisiche.

Rileva Trappole Acide
Avverte di Perdite Elevate
Ottimizza Stackup

AI Detection

Acid Trap Risk

AI Detection

Impedance OK

Perdita Dipendente dalla Frequenza

Calcolare la perdita di inserzione nella gamma di frequenza target per l'integrità del segnale.

Perdita Dielettrica (Df)
Perdita per Effetto Pelle
Modellazione Rugosità

Insertion Loss (dB/in)

1 GHz10 GHz20 GHz

10k+

Calcoli / Giorno

99.9%

Precisione

500+

Materiali

IPC-2141

Conforme

Domande Frequenti

Perché 50Ω è l'impedenza standard?

50Ω è un compromesso storico tra alta capacità di gestione della potenza (30Ω) e minore attenuazione del segnale (77Ω) per cavi coassiali. È diventato lo standard per RF e interfacce digitali ad alta velocità perché bilancia l'efficienza del trasferimento di potenza con tolleranze di produzione pratiche.

Qual è la differenza tra Dk (Costante Dielettrica) e Df (Tangente di Perdita)?

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).

Come influisce l'effetto pelle sul mio design?

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.

Quale tolleranza di impedenza dovrei specificare?

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.

Come influiscono le vie sull'integrità del segnale?

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.

Quando dovrei usare la segnalazione differenziale?

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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