Circuitos & Fabricación, Diseño y Fabricación de PCB

Calculadora de impedancia de PCB

Calcular la impedancia característica y diferencial de PCB para microstrip y stripline. Soporta pares acoplados al borde con fórmulas precisas e ilustraciones visuales.

1. Seleccionar Tipo de Pista

Microstrip

Stripline

Microstrip Acoplado

Stripline Acoplado

2. Introducir Parámetros

Constante Dieléctrica (μ_r)

Espesor de Pista (T)

mils

Ancho de Pista (W)

mils

Altura del Sustrato (H)

mils

Separación entre Pistas (S)

mils

Diagrama de Microstrip

Fórmula

Z_{o} \approx \frac{87}{\sqrt{μ_{r} + 1.41}} \ln (\frac{5.98 H}{< 0.8 W + T})

Diagrama de Stripline

Fórmula

Z_{o} \approx \frac{60}{\sqrt{μ_{r}}} \ln (\frac{1.9 B}{0.8 W + T})

Diagrama de Microstrip Acoplado

Fórmula

Z_{diff} \approx 2 \cdot Z_{o} (1 - 0.347 e^{- 2.9 \frac{S}{H}})

Diagrama de Stripline Acoplado

Fórmula

Z_{diff} \approx 2 \cdot Z_{o} (1 - 0.748 e^{- 1.5 \frac{S}{B}})

3. Resultados

Impedancia Característica (Zo)-- Ω

Aviso: Estos cálculos son solo para fines de estimación. Para diseños finales, utilice siempre software de simulación profesional.

Comprobación de impedancia de entrada y resultado de la cordura

Una estimación de impedancia de PCB es tan confiable como su geometría y sus entradas de material. Utilice las dimensiones de la acumulación final, no de ilustraciones nominales o de preimpreg. Mantenga todas las longitudes en un sistema de unidad y seleccione la estructura correcta, ya que Microstrip y Stripline usan diferentes distribuciones de campo.

Geometría:Ingrese el ancho y el grosor del trazo terminado más la altura dieléctrica al plano de referencia correspondiente; Para pares diferenciales, incluya espacios de borde a borde.
Material:Utilice la constante dieléctrica aplicable del laminado a la frecuencia de operación, no un valor de FR-4 genérico.
Límites del modelo:La máscara de soldadura, la rugosidad del cobre, el grabado trapezoidal, el cobre cercano y el tejido pueden cambiar el resultado si el modelo seleccionado los omite.
Interpretación:Trate el resultado como una estimación de diseño. Pida al fabricante que ajuste la geometría de producción y verifique la impedancia controlada con un solucionador de campo adecuado y cupón de prueba.

Guía de uso

Seleccionar tipo de rastreo
Elija entre cuatro configuraciones de rastreo con iconos visuales:
- microcinta: Traza única en la capa exterior sobre un plano de tierra.
- agasajo: Trazo incrustado entre dos planos de tierra.
- Microcinta acoplada con borde: Par diferencial en capa exterior.
- Línea de tiras con borde de borde: Par diferencial incrustado entre planos de tierra.
Introducir parámetros
- Constante dieléctrica (εr): Permitividad eléctrica del material (por ejemplo, 4.4 para FR-4).
- Espesor de trazo (T): Espesor de cobre en mils (1 oz = 1,37 milésimas).
- Ancho de traza (W): Ancho de conductor en mils.
- Altura del sustrato (H)/Separación del plano (B): Distancia al(los) plano(s) de tierra.
- Espaciamiento (s) de trazas: aparece para pares diferenciales; Distancia entre trazas.
Ver resultados
- Impedancia característica (ZO): Para trazas de un solo extremo.
- Impedancia diferencial (ZDIFF): Para pares acoplados, se muestra automáticamente para tipos acoplados en borde.

Explicaciones de la fórmula

Impedancia de microstrip de un extremo

Z 0 = \frac{87}{\sqrt{ε_{r} + 1.41}} • \ln (\frac{5.98 H}{0.8 W + T})

Variables:

Z₀: Impedancia característica de la línea microstrip (Ω)
- Parámetro clave para la integridad de la señal de terminal único (single-ended)
- Objetivo típico: 50Ω para RF, 60-70Ω para señales digitales
ε_r: Constante dieléctrica del sustrato
- FR-4: 4.2-4.6 @ 1MHz
- Rogers RO3003: 3.0 @ 10GHz
H: Altura del sustrato desde la pista hasta el plano de masa (mils)
- También conocida como altura del dieléctrico
- Un H menor disminuye Z₀ para el mismo ancho de pista
W: Ancho de la pista (mils)
- Pistas más anchas reducen Z₀ de forma logarítmica
- El ancho mínimo está limitado por la fabricación (típicamente ≥4mils)
T: Grosor de la pista (mils)
- Cobre de 1 oz: 1.37 mils (35 μm)
- Cobre de 2 oz: 2.74 mils (70 μm)

Impedancia de stripline simétrica

Z 0 = \frac{60}{\sqrt{ε_{r}}} • \ln (\frac{1.9 B}{0.8 W + T})

Variables:

Z₀: Impedancia característica de la línea de cinta (stripline) (Ω)
- Encerrada entre dos planos de masa para un mejor blindaje
- Objetivo típico: 50Ω para diseños de impedancia controlada
ε_r: Constante dieléctrica del material del núcleo
- Materiales de alta frecuencia: la estabilidad de ε_r es crítica
- Ejemplo: Isola FR408HR: ε_r=3.48 @ 10GHz
B: Distancia total entre planos de masa (mils)
- También llamada "separación entre planos" o "altura del apilamiento (stackup)"
- B = 2H para una línea de cinta simétrica con pista centrada
W: Ancho de la pista (mils)
- Un W más estrecho aumenta Z₀ en diseños de línea de cinta
- La relación ancho-grosor afecta la distribución del campo
T: Grosor de la pista (mils)
- Pistas más gruesas reducen la resistencia en CC, pero afectan ligeramente a Z₀
- Se considera en el denominador para la corrección geométrica

Impedancia de microstrip diferencial acoplada al borde

Z_{diff} = 2 • Z 0 • (1 - 0.347 • e^{- \frac{2.9 S}{H}})

Variables:

Z_diff: Impedancia diferencial de la línea microstrip acoplada (Ω)
- Objetivos típicos: 100Ω (USB), 90Ω (Ethernet)
- Depende tanto de la Z₀ de terminal único como del factor de acoplamiento
Z₀: Impedancia de terminal único (single-ended) de la línea microstrip (Ω)
- Impedancia base de cada pista del par
- Asume un plano de masa infinito para el aislamiento
S: Separación entre las pistas acopladas (mils)
- Crítica para el control de la diafonía (crosstalk) y la impedancia diferencial
- La relación S/H determina el factor de acoplamiento exponencial
- Regla común: S ≥ 2W para minimizar la diafonía
H: Altura del sustrato (mils)
- Afecta a la penetración del campo en el sustrato
- Un H menor aumenta el acoplamiento electromagnético entre las pistas

Impedancia de stripline diferencial acoplada al borde

Z_{diff} = 2 • Z 0 • (1 - 0.748 • e^{- \frac{1.5 S}{B}})

Variables:

Z_diff: Impedancia diferencial de la línea de cinta (stripline) acoplada (Ω)
- Preferida para señales de alta velocidad que requieren baja interferencia electromagnética (EMI)
- Valor típico: 100Ω para pares diferenciales DDR4
Z₀: Impedancia de terminal único (single-ended) de la línea de cinta (Ω)
- Impedancia de cada pista de forma aislada
- Calculada mediante la fórmula para línea de cinta simétrica
S: Separación entre las pistas acopladas (mils)
- Un S menor reduce la impedancia diferencial debido al acoplamiento
- El término exponencial: e^-1.5S/B modela la superposición de campos
B: Separación entre planos de masa (mils)
- Distancia total entre los planos de masa superior e inferior
- B = 2H para pistas centradas en apilamientos (stackups) simétricos
- Un mayor valor de B reduce el efecto de acoplamiento para la misma separación entre pistas

Preguntas frecuentes

¿Qué es la impedancia característica (Z₀)?

La impedancia característica es la resistencia que "ve" una señal a medida que se desplaza a lo largo de una línea de transmisión, determinada por la geometría de la pista y las propiedades del material. Un desajuste en

Z 0

provoca reflexiones de señal, degradando la integridad de la misma. Por ejemplo, una línea microstrip con

W = 10 mils

H = 6 mils

ε r = 4.4

tiene:

Z 0 = 87 \sqrt (ε r + 1.41) \cdot ln (5.98 \cdot H 0.8 \cdot W + T) \approx 50 Ω

¿Cuál es la diferencia entre microstrip y stripline?

Microstrip (Microcinta): Pista única en la superficie con un plano de masa en la parte inferior.
- Ventajas: Fácil de enrutar, adecuada para diseños de baja frecuencia.
- Desventajas: Irradia interferencia electromagnética (EMI), sensible a la flexión de la placa.
Stripline (Línea de cinta): Pista encerrada entre dos planos de masa.
- Ventajas: Mejor blindaje contra EMI, estable a altas frecuencias.
- Desventajas: Requiere capas internas, más compleja de enrutar.

¿Cómo afecta la separación de la pista a la impedancia diferencial?

En pares acoplados por el borde, un mayor espaciado

S

reduce el acoplamiento electromagnético, lo que aumenta la impedancia diferencial

Z diff

. Para líneas microstrip:

Z diff = 2 \cdot Z 0 \cdot (1 - 0.347 \cdot e -2.9S/H)

Cuando $S = H$ : $Z diff \approx 2Z 0 \cdot 0.76$
Cuando $S = 3H$ : $Z diff \approx 2Z 0 \cdot 0.97$

¿Cuál es la diferencia entre la impedancia de un extremo y la impedancia diferencial?

Parámetro	Terminal único (Z₀)	Diferencial (Z_diff)
Definición	Impedancia desde la pista a masa	Impedancia entre dos pistas acopladas
Valores típicos	50Ω (RF), 60-70Ω (digital)	100Ω (USB), 90Ω (Ethernet)
Aplicación	Señales de terminal único (ej. GPIO)	Señales diferenciales (ej. LVDS, PCIe)
Enfoque de diseño	Ancho de pista y distancia al plano de masa	Espaciado entre pistas y coeficiente de acoplamiento

Los pares diferenciales ofrecen una mejor inmunidad al ruido debido a que la señal diferencial cancela el ruido de modo común. Por ejemplo, USB 3.0 requiere con y en un sustrato FR-4 de 6 mils.

¿Por qué elegir microstrip acoplada al borde sobre stripline para pares diferenciales?

Microstrip: Más fácil de enrutar, pero irradia EMI y es sensible a la flexión de la placa.
Stripline: Mejor blindaje, menos crosstalk y más estable a altas frecuencias, pero requiere capas internas.

¿Qué papel juega la constante dieléctrica (εr) en la impedancia?

Un valor más alto de

ε r

aumenta la permitividad efectiva de la línea de transmisión, lo que reduce la

Z 0

. Por ejemplo:

FR-4 ( $ε r = 4.4$ ): $Z 0 \approx 50 Ω$ para $W = 10 mils, H = 6 mils$
Rogers RO3003 ( $ε r = 3.0$ ): $Z 0 \approx 58 Ω$ para la misma geometría

Propiedades dieléctricas clave

$ε r$ : Permitividad relativa, afecta el confinamiento del campo.
- Materiales para alta frecuencia: la estabilidad de la $ε r$ es crítica
- Ejemplo: Isola FR408HR: $ε r = 3.48$ @ 10GHz
Tangente de pérdidas (Df): Factor de pérdida de energía, impacta la atenuación de la señal.
- FR-4: Df ≈ 0.02 @ 1MHz
- Rogers RO4350B: Df = 0.004 @ 10GHz