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Calculateur d'impédance contrôlé par PCB

Calculez l'impédance caractéristique des traces de microruban de surface, de microruban intégré et de circuits imprimés à bande

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Formule

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

Référence: 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)

Comment ça marche

La conception à impédance contrôlée est essentielle dans les circuits électroniques à haute vitesse afin de minimiser la réflexion du signal, la diaphonie et les interférences électromagnétiques. Dans la conception des circuits imprimés (PCB), la géométrie des traces, les propriétés diélectriques et la configuration des couches ont un impact direct sur les caractéristiques d'impédance. La norme IPC-2141 fournit des directives pour le calcul de l'impédance sur différentes configurations de lignes de transmission : microruban de surface, microruban intégré et stripline. Ces modèles tiennent compte de la largeur de la trace, de la hauteur, de la constante diélectrique (Er) et de l'épaisseur du substrat. Les impédances cibles telles que 50 ohms sont couramment utilisées dans les applications RF, de télécommunications et numériques à haut débit pour garantir l'intégrité du signal et minimiser les pertes de transmission.

Exemple Résolu

Considérons un PCB à 4 couches avec un substrat FR-4 (Er = 4,3) et une épaisseur totale de 1,6 mm. Pour une conception de microruban de surface de 50 ohms, nous allons calculer la largeur de trace. À l'aide des méthodes de calcul IPC-2141 : déterminez d'abord le poids du cuivre (1 oz), l'épaisseur du préimprégné et l'épaisseur du noyau. Avec un objectif de 50 ohms, la largeur de trace calculée est d'environ 0,2159 mm (8,5 mils) pour une trace à extrémité unique, en supposant une hauteur diélectrique de 0,1 mm au-dessus du plan du sol.

Conseils Pratiques

  • ✓Vérifiez toujours les calculs à l'aide d'outils de simulation
  • ✓Utiliser des plages de tolérance dans les spécifications de fabrication
  • ✓Tenez compte de la fréquence du signal pour calculer l'impédance

Erreurs Fréquentes

  • ✗Ignorer les variations de constante diélectrique
  • ✗Ne pas tenir compte de l'impédance dépendante de la fréquence
  • ✗Négliger les effets de rugosité de surface du cuivre

Foire Aux Questions

L'impédance contrôlée garantit des caractéristiques électriques cohérentes des lignes de transmission PCB afin de minimiser les réflexions du signal et de maintenir l'intégrité du signal.
50 ohms représente un équilibre optimal entre la gestion de la puissance, les performances en matière de bruit et la compatibilité des composants dans de nombreux systèmes RF et numériques.
La constante diélectrique et l'épaisseur des matériaux du substrat influencent directement l'impédance des traces et les caractéristiques de propagation du signal.
Oui, l'impédance peut varier en fonction de la fréquence en raison de l'effet de peau et des propriétés diélectriques des matériaux.
Un logiciel de conception de circuits imprimés professionnel et des outils de calcul d'impédance spécialisés peuvent fournir des prévisions d'impédance précises.

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