Formule PCB essenziali

Variabili

• Z₀—Impedenza caratteristica (Ω)
• εᵣ—Costante dielettrica
• h—Altezza dielettrica
• w—Larghezza traccia
• t—Spessore traccia

Note

Valida per rapporto w/h tra 0.1 e 3.0. Per w/h < 1, precisione ~2%.

Variabili

• Z₀—Impedenza caratteristica (Ω)
• εᵣ—Costante dielettrica
• b—Distanza tra piani di massa
• w—Larghezza traccia
• t—Spessore traccia

Note

Per stripline centrata. Stripline spostata richiede calcolo più complesso.

Variabili

• Zdiff—Impedenza differenziale (Ω)
• Z₀—Impedenza single-ended (Ω)
• s—Spaziatura traccia
• h—Altezza dielettrica

Note

Per coppie poco accoppiate, Zdiff ≈ 2 × Z₀. Accoppiamento stretto riduce Zdiff.

Variabili

• tpd—Ritardo di propagazione
• εᵣ(eff)—Costante dielettrica effettiva
• c—Velocità della luce (983.6 × 10⁶ ft/s)

Note

Microstrip εᵣ(eff) ≈ (εᵣ + 1)/2. Stripline εᵣ(eff) = εᵣ. FR-4 tipico: ~6 in/ns.

Variabili

• λ—Lunghezza d'onda
• c—Velocità della luce
• f—Frequenza
• εᵣ(eff)—Costante dielettrica effettiva

Note

La traccia diventa linea di trasmissione quando lunghezza > λ/10. A 5 GHz in FR-4, λ ≈ 1.2 pollici.

Variabili

• Lcrit—Lunghezza critica per effetti di linea di trasmissione
• tr—Tempo di salita del segnale
• vp—Velocità di propagazione

Note

Se lunghezza traccia > Lcrit, trattare come linea di trasmissione. Regola generale: 1 pollice per 1 ns di tempo di salita.

Variabili

• Rdc—Resistenza DC (Ω)
• ρ—Resistività (1.7 × 10⁻⁸ Ω·m per Cu)
• L—Lunghezza traccia
• w—Larghezza traccia
• t—Spessore traccia

Note

Rame 1 oz = 1.4 mils (35 µm). 0.5 oz = 0.7 mils.

Variabili

• δ—Profondità di penetrazione
• ρ—Resistività
• f—Frequenza
• μ₀—Permeabilità del vuoto
• μᵣ—Permeabilità relativa

Note

A 1 GHz, profondità di penetrazione del rame ≈ 2.1 µm. Corrente concentrata in profondità 3δ.

Variabili

• αd—Attenuazione dielettrica (Np/m)
• f—Frequenza
• εᵣ—Costante dielettrica
• tan δ—Tangente di perdita (Df)
• c—Velocità della luce

Note

Convertire Np/m in dB/pollice: moltiplicare per 0.22. La perdita dielettrica domina sopra ~1 GHz.

Variabili

• NEXT—Coefficiente di crosstalk di estremità vicina
• Cm—Capacità mutua
• Lm—Induttanza mutua
• C—Auto-capacità
• L—Auto-induttanza
• Kb—Coefficiente di crosstalk inverso

Note

NEXT satura dopo lunghezza accoppiata = tempo di salita × velocità. Dominante in microstrip.

Variabili

• FEXT—Coefficiente di crosstalk di estremità lontana
• Lunghezza—Lunghezza traccia accoppiata
• tr—Tempo di salita
• Z₀—Impedenza caratteristica

Note

FEXT aumenta con la lunghezza accoppiata. Zero in stripline ideale (mezzo omogeneo).

Variabili

• Spaziatura—Distanza bordo a bordo tra tracce
• Larghezza_Traccia—Larghezza della traccia di segnale

Note

Riduce il crosstalk a ~10%. Per segnali critici, usare spaziatura 5W o schermatura.

Variabili

• Ztarget—Impedenza PDN obiettivo (Ω)
• Vdd—Tensione di alimentazione
• Ripple%—Ondulazione di tensione consentita (tipicamente 5%)
• Imax—Corrente transitoria massima

Note

Per alimentazione di 1.0V con ondulazione del 5% e transitorio di 10A: Ztarget = 5 mΩ.

Variabili

• fres—Frequenza di auto-risonanza
• L—Induttanza serie equivalente (ESL)
• C—Capacità

Note

Sopra la risonanza, il condensatore diventa induttivo. Usare valori multipli per coprire il range di frequenza.

Variabili

• L—Induttanza via (nH)
• h—Altezza via (pollici)
• d—Diametro via (pollici)

Note

Via tipica da 10 mils, scheda da 62 mils: ~1 nH. Ridurre con diametro maggiore o via di massa.

Variabili

• Γ—Coefficiente di riflessione
• ZL—Impedenza di carico
• Z₀—Impedenza di linea

Note

Γ = 0 per carico adattato, Γ = 1 per aperto, Γ = -1 per corto. |Γ| < 0.1 tipicamente accettabile.

Variabili

• RL—Perdita di ritorno (dB)
• Γ—Coefficiente di riflessione

Note

RL > 20 dB significa |Γ| < 0.1 (10% di riflessione). RL più alto è migliore.

Variabili

• VSWR—Rapporto d'Onda Stazionaria di Tensione
• Γ—Coefficiente di riflessione

Note

VSWR = 1 è adattamento perfetto. VSWR < 1.5 tipicamente accettabile per segnali digitali.