Enrutado de PCB para la integridad de señal — guía completa

Las pistas microstrip y stripline deben enrutarse con una impedancia característica concreta: normalmente 50 Ω para RF o 100 Ω diferenciales para digital de alta velocidad. La calculadora de impedancia microstrip calcula el ancho de la pista a partir de la altura del sustrato, la constante dieléctrica y el espesor del cobre. Incluso un error de impedancia del 10 % (55 Ω en una línea de 50 Ω) refleja cerca del 5 % de la tensión incidente, una pérdida de retorno de unos 26 dB.

Las señales diferenciales solo son inmunes al ruido en modo común cuando ambas pistas están fuertemente acopladas y tienen la misma longitud. La calculadora de par diferencial calcula el ancho y la separación de las pistas para una impedancia diferencial objetivo (normalmente 100 Ω) en una capa dada del apilamiento. Iguale las longitudes con una tolerancia de 5–10 mils para mantener el desfase dentro del par por debajo de un UI.

Las vías introducen inductancia (~1 nH por mm de longitud del barril) y una capacidad en paralelo desde el pad. La resonancia del stub de la vía puede causar muescas en f = c / (4·stub_length·√ε_r). Use la calculadora de vías para la capacidad térmica y de corriente, y compruebe la frecuencia de resonancia del stub de la vía antes de enrutar señales de alta velocidad a través de placas gruesas.

El ancho de la pista determina la resistencia en continua y el aumento de temperatura bajo carga. Las curvas de IPC-2152 tienen en cuenta el peso del cobre, la longitud del conductor y el entorno térmico de la placa. La calculadora de ancho de pista y corriente calcula el ancho mínimo de pista para un aumento de temperatura objetivo, y la calculadora de resistencia de pista da la caída de tensión resistiva y la potencia disipada.

Un apilamiento bien planificado coloca las capas de señal junto a planos de referencia para minimizar el área del bucle y controlar la impedancia. La calculadora de apilamiento le permite definir los materiales, espesores y pesos de cobre de las capas, y luego calcula las impedancias microstrip y stripline de cada capa de señal. Mantenga las pistas de RF en las capas microstrip exteriores, donde la impedancia es más fácil de ajustar.

Las líneas de transmisión acopladas intercambian energía mediante inductancia y capacidad mutuas. La diafonía de extremo cercano (NEXT) crece con la longitud de acoplamiento y la proximidad de las pistas. Como regla práctica, mantenga una separación de 3× el ancho de pista (regla 3W) entre señales de alta velocidad. La calculadora de diafonía en PCB cuantifica NEXT y FEXT a partir de los parámetros geométricos para que pueda verificar las reglas de enrutado antes de aprobar el diseño.