PCB

PCB-gesteuerter Impedanzrechner

Berechnen Sie die charakteristische Impedanz für Oberflächen-Mikrostreifen-, eingebettete Mikrostreifen- und Streifenleiter-Leiterbahnen

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Formel

Surface: Z₀ = (87/√(εr+1.41)) × ln(5.98h/(0.8W+t))

Referenz: IPC-2141 Controlled Impedance Circuit Boards

Z₀— Characteristic impedance (Ω)

εr— Dielectric constant

W— Trace width (m)

h— Substrate height (m)

t— Copper thickness (m)

Wie es funktioniert

Das Design mit kontrollierter Impedanz ist in elektronischen Hochgeschwindigkeitsschaltungen von entscheidender Bedeutung, um Signalreflexionen, Übersprechen und elektromagnetische Störungen zu minimieren. Beim Design von Leiterplatten (PCB) wirken sich Leiterbahngeometrie, dielektrische Eigenschaften und Schichtkonfiguration direkt auf die Impedanzeigenschaften aus. Der IPC-2141-Standard enthält Richtlinien für die Berechnung der Impedanz für verschiedene Übertragungsleitungskonfigurationen: Oberflächen-Mikrostreifen, eingebettete Mikrostreifen und Streifenleitungen. Diese Modelle berücksichtigen Leiterbahnbreite, Höhe, Dielektrizitätskonstante (Er) und Substratdicke. Zielimpedanzen wie 50 Ohm werden häufig in HF-, Telekommunikations- und digitalen Hochgeschwindigkeitsanwendungen verwendet, um die Signalintegrität sicherzustellen und Übertragungsverluste zu minimieren.

Bearbeitetes Beispiel

Stellen Sie sich eine 4-lagige Leiterplatte mit einem FR-4-Substrat (Er = 4,3) und einer Gesamtdicke von 1,6 mm vor. Für ein Mikrostreifendesign mit einer Oberfläche von 50 Ohm berechnen wir die Leiterbahnbreite. Verwenden der IPC-2141-Berechnungsmethoden: Bestimmen Sie zunächst das Kupfergewicht (1 Unze), die Prepregdicke und die Kerndicke. Bei einem Sollwert von 50 Ohm beträgt die berechnete Leiterbahnbreite etwa 0,2159 mm (8,5 mil) für eine einseitige Leiterbahn, wobei von einer dielektrischen Höhe von 0,1 mm über der Grundebene ausgegangen wird.

Praktische Tipps

✓Überprüfen Sie Berechnungen immer mit Simulationstools
✓Verwenden Sie Toleranzbereiche in den Fertigungsspezifikationen
✓Bei der Berechnung der Impedanz die Signalfrequenz berücksichtigen

Häufige Fehler

✗Variationen der Dielektrizitätskonstante ignorieren
✗Ohne Berücksichtigung der frequenzabhängigen Impedanz
✗Vernachlässigung der Rauheitseffekte der Kupferoberfläche

Häufig gestellte Fragen

Was ist kontrollierte Impedanz?

Die kontrollierte Impedanz gewährleistet konsistente elektrische Eigenschaften der PCB-Übertragungsleitungen, um Signalreflexionen zu minimieren und die Signalintegrität aufrechtzuerhalten.

Warum sind 50 Ohm ein übliches Impedanzziel?

50 Ohm stellen in vielen HF- und Digitalsystemen ein optimales Gleichgewicht zwischen Belastbarkeit, Geräuschverhalten und Komponentenkompatibilität dar.

Wie wirkt sich das Trägermaterial auf die Impedanz aus?

Die Dielektrizitätskonstante und die Dicke der Substratmaterialien beeinflussen direkt die Leiterbahnimpedanz und die Signalausbreitungseigenschaften.

Kann sich die Impedanz mit der Frequenz ändern?

Ja, die Impedanz kann aufgrund des Hauteffekts und der dielektrischen Eigenschaften von Materialien mit der Frequenz variieren.

Welche Tools helfen bei der Berechnung der PCB-Impedanz?

Professionelle PCB-Designsoftware und spezielle Tools zur Impedanzberechnung können genaue Impedanzvorhersagen liefern.

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