PCB基本公式

変数

• Z₀—特性インピーダンス (Ω)
• εᵣ—誘電率
• h—誘電体高さ
• w—トレース幅
• t—トレース厚

注記

w/h比0.1〜3.0で有効。w/h < 1の場合、精度~2%。

変数

• Z₀—特性インピーダンス (Ω)
• εᵣ—誘電率
• b—グランドプレーン間距離
• w—トレース幅
• t—トレース厚

注記

中心ストリップライン用。オフセットストリップラインはより複雑な計算が必要。

変数

• Zdiff—差動インピーダンス (Ω)
• Z₀—シングルエンドインピーダンス (Ω)
• s—トレース間隔
• h—誘電体高さ

注記

疎結合ペアの場合、Zdiff ≈ 2 × Z₀。密結合はZdiffを減少。

変数

• tpd—伝播遅延
• εᵣ(eff)—実効誘電率
• c—光速 (983.6 × 10⁶ ft/s)

注記

マイクロストリップ εᵣ(eff) ≈ (εᵣ + 1)/2。ストリップライン εᵣ(eff) = εᵣ。標準FR-4: ~6 in/ns。

変数

• λ—波長
• c—光速
• f—周波数
• εᵣ(eff)—実効誘電率

注記

長さ > λ/10でトレースは伝送線路になる。FR-4中5 GHzで、λ ≈ 1.2インチ。

変数

• Lcrit—伝送線路効果の臨界長
• tr—信号立ち上がり時間
• vp—伝播速度

注記

トレース長 > Lcritの場合、伝送線路として扱う。経験則：1 ns立ち上がりで1インチ。

変数

• Rdc—DC抵抗 (Ω)
• ρ—抵抗率 (銅で1.7 × 10⁻⁸ Ω·m)
• L—トレース長
• w—トレース幅
• t—トレース厚

注記

1オンス銅 = 1.4ミル (35 µm)。0.5オンス = 0.7ミル。

変数

• δ—表皮深さ
• ρ—抵抗率
• f—周波数
• μ₀—真空透磁率
• μᵣ—比透磁率

注記

1 GHzで、銅表皮深さ ≈ 2.1 µm。電流は3δ深さ内に集中。

変数

• αd—誘電減衰 (Np/m)
• f—周波数
• εᵣ—誘電率
• tan δ—損失正接 (Df)
• c—光速

注記

Np/mをdB/インチに変換：0.22で乗算。誘電損失は約1 GHz以上で支配的。

変数

• NEXT—近端クロストーク係数
• Cm—相互容量
• Lm—相互インダクタンス
• C—自己容量
• L—自己インダクタンス
• Kb—後方クロストーク係数

注記

結合長 = 立ち上がり時間 × 速度後、NEXTは飽和。マイクロストリップで支配的。

変数

• FEXT—遠端クロストーク係数
• 長さ—結合トレース長
• tr—立ち上がり時間
• Z₀—特性インピーダンス

注記

FEXTは結合長で増加。理想的ストリップライン（均質媒体）でゼロ。

変数

• 間隔—トレース間のエッジ間距離
• トレース幅—信号トレースの幅

注記

クロストークを約10%に削減。重要な信号には5W間隔またはシールドを使用。

変数

• Ztarget—目標PDNインピーダンス (Ω)
• Vdd—電源電圧
• リップル%—許容電圧リップル（通常5%）
• Imax—最大過渡電流

注記

1.0V電源、5%リップル、10A過渡の場合：Ztarget = 5 mΩ。

変数

• fres—自己共振周波数
• L—等価直列インダクタンス（ESL）
• C—容量

注記

共振以上でコンデンサは誘導性になる。周波数範囲をカバーするため複数値を使用。

変数

• L—ビアインダクタンス (nH)
• h—ビア高さ（インチ）
• d—ビア直径（インチ）

注記

標準10ミルビア、62ミル基板：約1 nH。より大きい直径またはグランドビアで削減。

変数

• Γ—反射係数
• ZL—負荷インピーダンス
• Z₀—線路インピーダンス

注記

整合負荷でΓ = 0、オープンでΓ = 1、ショートでΓ = -1。|Γ| < 0.1が通常許容可能。

変数

• RL—リターンロス (dB)
• Γ—反射係数

注記

RL > 20 dBは|Γ| < 0.1（10%反射）を意味。RLが高いほど良好。

変数

• VSWR—電圧定在波比
• Γ—反射係数

注記

VSWR = 1は完全整合。デジタル信号ではVSWR < 1.5が通常許容可能。