Paritian

Eletricidade

Calculadora de Impedância de Microstrip (Pista de PCB)

Impedância característica e atraso de propagação de uma pista de circuito impresso sobre um plano de massa, pela fórmula da IPC-2141, com a verificação da gama de validade.

Resultados

Impedância característica 50,5 Ω
Razão largura/altura w/h 1,65
Permitividade efectiva (aprox.) 2,713
Atraso de propagação 5,51 ps/mm
Validade Dentro da gama em que a fórmula vale

O que faz esta ferramenta

Uma pista na camada exterior de uma placa com um plano de massa por baixo é uma microstrip e, quando os flancos do sinal são rápidos, a sua largura define uma impedância que tem de condizer com a fonte e com a carga: 50 Ω na maioria das linhas de RF e de alta velocidade simples, e pares de pistas para os 90 Ω do USB ou os 100 Ω da Ethernet. Esta calculadora usa a expressão fechada da IPC-2141, que é rápida mas só acerta a poucos por cento, e apenas para w/h entre 0,1 e 2 e εr entre 1 e 15. A permitividade do FR-4 varia de fornecedor para fornecedor e desce com a frequência, de cerca de 4,7 a 1 MHz para cerca de 4,2 a alguns GHz, por isso numa placa a sério com impedância controlada peça ao fabricante o empilhamento e os valores do solucionador de campo.

Fórmula

Z₀ = 87 ÷ √(εr + 1.41) × ln(5.98 h ÷ (0.8 w + t)) · tpd = 85 √(0.475 εr + 0.67) ps/in

Variáveis

SímboloSignificadoUnidade
wLargura da pistamm
hEspessura do dieléctrico até ao plano de massamm
tEspessura do cobre (35 µm = 1 oz)mm
erPermitividade relativa εr (FR-4 cerca de 4,3)—
ZImpedância característicaΩ
WHRazão largura/altura w/h—
EFPermitividade efectiva (aprox.)—
TDAtraso de propagaçãops/mm
VAValidade—

Exemplo resolvido

  • Largura da pista0,33 mm
  • Espessura do dieléctrico até ao plano de massa0,2 mm
  • Espessura do cobre (35 µm = 1 oz)0,035 mm
  • Permitividade relativa εr (FR-4 cerca de 4,3)4,3
  • Impedância característica50,5 Ω
  • Razão largura/altura w/h1,65
  • Permitividade efectiva (aprox.)2,713
  • Atraso de propagação5,51 ps/mm
  • ValidadeDentro da gama em que a fórmula vale

Limitações

  • O resultado é uma estimativa baseada apenas nos valores que introduziu. Situações reais incluem muitas vezes fatores que esta calculadora desconhece.
  • Para trabalhos que tenham de cumprir uma norma ou ser assinados, confirme o resultado com o regulamento aplicável e peça a revisão de um engenheiro qualificado.