PCB常用公式

变量

• Z₀—特性阻抗 (Ω)
• εᵣ—介电常数
• h—介质高度
• w—走线宽度
• t—走线厚度

注释

适用于w/h比在0.1到3.0之间。对于w/h < 1，精度约为2%。

变量

• Z₀—特性阻抗 (Ω)
• εᵣ—介电常数
• b—接地平面之间的距离
• w—走线宽度
• t—走线厚度

注释

适用于居中带状线。偏置带状线需要更复杂的计算。

变量

• Zdiff—差分阻抗 (Ω)
• Z₀—单端阻抗 (Ω)
• s—走线间距
• h—介质高度

注释

对于松散耦合的对，Zdiff ≈ 2 × Z₀。紧密耦合会降低Zdiff。

变量

• tpd—传播延迟
• εᵣ(eff)—有效介电常数
• c—光速 (983.6 × 10⁶ ft/s)

注释

微带线 εᵣ(eff) ≈ (εᵣ + 1)/2。带状线 εᵣ(eff) = εᵣ。典型FR-4：约6 in/ns。

变量

• λ—波长
• c—光速
• f—频率
• εᵣ(eff)—有效介电常数

注释

当长度 > λ/10时，走线成为传输线。在FR-4中5 GHz时，λ ≈ 1.2英寸。

变量

• Lcrit—传输线效应的临界长度
• tr—信号上升时间
• vp—传播速度

注释

如果走线长度 > Lcrit，则视为传输线。经验法则：1纳秒上升时间对应1英寸。

变量

• Rdc—直流电阻 (Ω)
• ρ—电阻率 (铜为1.7 × 10⁻⁸ Ω·m)
• L—走线长度
• w—走线宽度
• t—走线厚度

注释

1盎司铜 = 1.4密尔 (35 µm)。0.5盎司 = 0.7密尔。

变量

• δ—趋肤深度
• ρ—电阻率
• f—频率
• μ₀—真空磁导率
• μᵣ—相对磁导率

注释

在1 GHz时，铜的趋肤深度 ≈ 2.1 µm。电流集中在3δ深度内。

变量

• αd—介质衰减 (Np/m)
• f—频率
• εᵣ—介电常数
• tan δ—损耗正切 (Df)
• c—光速

注释

将Np/m转换为dB/inch：乘以0.22。介质损耗在约1 GHz以上占主导地位。

变量

• NEXT—近端串扰系数
• Cm—互电容
• Lm—互电感
• C—自电容
• L—自电感
• Kb—反向串扰系数

注释

在耦合长度 = 上升时间 × 速度后，NEXT饱和。在微带线中占主导地位。

变量

• FEXT—远端串扰系数
• 长度—耦合走线长度
• tr—上升时间
• Z₀—特性阻抗

注释

FEXT随耦合长度增加。在理想带状线（均匀介质）中为零。

变量

• 间距—走线之间的边缘到边缘距离
• 走线宽度—信号走线的宽度

注释

将串扰降低到约10%。对于关键信号，使用5W间距或屏蔽。

变量

• Ztarget—目标PDN阻抗 (Ω)
• Vdd—电源电压
• 纹波%—允许的电压纹波（通常为5%）
• Imax—最大瞬态电流

注释

对于1.0V电源，5%纹波和10A瞬态：Ztarget = 5 mΩ。

变量

• fres—自谐振频率
• L—等效串联电感 (ESL)
• C—电容

注释

在谐振以上，电容器变为感性。使用多个值来覆盖频率范围。

变量

• L—过孔电感 (nH)
• h—过孔高度（英寸）
• d—过孔直径（英寸）

注释

典型的10密尔过孔，62密尔板：约1 nH。通过更大的直径或接地过孔减少。

变量

• Γ—反射系数
• ZL—负载阻抗
• Z₀—线路阻抗

注释

匹配负载Γ = 0，开路Γ = 1，短路Γ = -1。|Γ| < 0.1通常可接受。

变量

• RL—回波损耗 (dB)
• Γ—反射系数

注释

RL > 20 dB意味着|Γ| < 0.1（10%反射）。更高的RL更好。

变量

• VSWR—电压驻波比
• Γ—反射系数

注释

VSWR = 1是完美匹配。对于数字信号，VSWR < 1.5通常可接受。