Calcola l'impedenza caratteristica per tracce PCB dello strato esterno utilizzando equazioni chiuse IPC-2141. Include Dk effettivo, ritardo di propagazione e raccomandazioni per l'ottimizzazione del design.
Sezione trasversale Microstrip superficiale
Equazioni chiuse IPC-2141A per il calcolo dell'impedenza microstrip superficiale
Valido per rapporto W/H tra 0.1 e 3.0
Tipicamente εeff ≈ 0.6 × εr a 0.8 × εr per FR-4
I segnali microstrip viaggiano più velocemente di stripline a causa della Dk effettiva più bassa
Standard per segnali RF e digitali ad alta velocità. Geometria tipica:
Impedenza differenziale 100Ω per USB, HDMI, Ethernet:
Il rivestimento della maschera di saldatura influisce sull'impedenza:
Per segnali >1 Gbps:
Il microstrip irradia più dello stripline:
Per il successo della produzione:
| Proprietà | Microstrip | Stripline | Guida d'Onda Coplanare |
|---|---|---|---|
| Posizione | Strato esterno | Strato interno | Strato esterno |
| Piani di Riferimento | 1 (sotto) | 2 (sopra e sotto) | 1 + masse coplanari |
| Ritardo di Propagazione | ~145 ps/in | ~175 ps/in | ~130 ps/in |
| Radiazione EMI | Moderato | Basso | Moderato |
| Controllo dell'Impedenza | Buono (±10%) | Eccellente (±5%) | Buono (±10%) |
| Produzione | Facile | Richiede multistrato | Moderato |
| Migliore Per | RF, Digitale ad alta velocità | Clock, segnali sensibili | mmWave, transizioni RF |
Un microstrip è un tipo di linea di trasmissione costituita da una striscia conduttrice separata da un piano di massa da un substrato dielettrico. Si trova sugli strati esterni di un PCB con aria sopra la traccia e dielettrico sotto. Questa struttura asimmetrica produce un modo di propagazione quasi-TEM.
La Dk effettiva è la media ponderata delle costanti dielettriche viste dal campo elettrico. Poiché parte del campo passa attraverso l'aria (Er=1) e parte attraverso il substrato (Er=4.0-4.5 per FR-4), la Dk effettiva è inferiore alla Dk del substrato, tipicamente intorno a 3.0-3.5 per microstrip FR-4.
L'impedenza microstrip è influenzata dallo spessore della maschera di saldatura, dall'umidità e dai componenti vicini perché il campo elettrico si estende nell'aria sopra la traccia. La stripline è completamente racchiusa dal dielettrico, fornendo un'impedenza più consistente. Le variazioni di produzione nel rivestimento dello strato esterno influenzano maggiormente anche il microstrip.
Per PCB FR-4 standard, l'impedenza microstrip varia tipicamente da 30Ω a 120Ω. Gli obiettivi comuni sono 50Ω per segnali RF/alta velocità single-ended, 75Ω per video e 85-100Ω per coppie differenziali. Scendere sotto 30Ω richiede tracce molto larghe; sopra 120Ω richiede tracce estremamente strette difficili da produrre.
La maschera di saldatura (tipicamente Er=3.5-4.0, spessore 0.5-1.5mil) copre la traccia microstrip e abbassa leggermente l'impedenza di 2-5Ω. Questo è chiamato 'microstrip rivestito'. Per un controllo preciso dell'impedenza, specificare aperture della maschera di saldatura sulle tracce di impedenza controllata o tenere conto del rivestimento nei calcoli.
Inner layer traces with dual reference planes.
Coppie 100Ω per USB, HDMI, PCIe.
Applicazioni RF e mmWave.
Tutte le equazioni di impedenza spiegate.
90Ω differenziale
PCIe85Ω differenziale
Ethernet100Ω differenziale
HDMI100Ω TMDS
DDR540Ω single-ended