非対称ストリップラインインピーダンス計算ツール

左右対称のストリップラインは、2 つの参照面のちょうど中間に位置します。プリプレグとコアの厚さが決まっていて、レイヤーの配置が均等に分割されることはほとんどないため、実際のスタックアップではほとんどそのようなことはありません。実際に構築するのは、オフセットまたは非対称のストリップラインです。誘電体$h_1$は近い方の平面に、$h_2$は遠い面に行きます。

出発点はコーンの重ね合わせです。トレースには 2 つの半構造があります。1 つは近い平面に囲まれ、もう 1 つは遠い平面に囲まれています。それぞれの半分をそれぞれの平面の周りにミラーリングすると、$2h$の間隔の通常の対称ストリップラインが得られます。その静電容量は元の半分の2倍です。2つの半分は1つの導体を共有しているので、それぞれのキャパシタンスには以下が加算されます。

慣れ親しんだ対数近似ではなく、各半分の**適合マッピングソリューションを使用します。慣れ親しんだ対数近似では、それ自体で数パーセントの誤差が発生し、幅の広いトレースには2つ目の分岐が必要です。

重ね合わせだけでは不十分な理由

重ね合わせでは、トレース面の磁石壁がトレースの外側に存在することを想定しています。そのため、トレースの端の半分からもう片方まで磁界が巻き付くことはありません。$C = w/h_1 + W/H_2 + F$ と書くと、トレースがどんなにオフセットされていても、常に対称フリンジ $F = 8\ ln 2/\ pi$ が返されます。一方、真のフリンジは、トレースが平面に近づくにつれて急激に大きくなります。この 1 つの省略が全体の誤差であり、極端なオフセットでは 14% に達します。

この計算機は、モーメント法フィールドソルバーに合わせた補正を使用して、欠落しているフリンジを足し戻します。2 つのプロパティは正確に保存されています。$h_1 = h_2$ と設定すると、結果はビットごとに 対称ストリップラインに集約されます。どちらかのギャップがゼロに近づくと、インピーダンスは正しくゼロになります。公開されている近似の中には、両方のチェックに不合格になるものもあり、対称の場合より大きい値が返されたり、まったく崩れなかったりします。

リターン電流の流れ先

非対称性の実際の影響はインピーダンスシフトではありません。これはトレース幅を調整することで簡単に補正できます。これがリターン電流の分布です。リターン電流は、誘電距離にほぼ反比例して 2 つの面に分散します。つまり、3:1 の非対称性では、近傍の面には誘電体の約4分の3が流れます。その近傍の平面にスプリット、ボイド、またはアンチパッドクラスターがあると、強制的に迂回し、結果として生じるループ領域はクロストークと放射放射として現れます。

精度

厚みゼロのビルディング・ブロックは正確なコンフォーマル・マッピング・ソリューションであるため、すべてのトレース幅で成り立ちます。幅の狭い分岐や幅の広い分岐がなく、両者が交わる場所での不連続性もありません。モーメント法のフィールドソルバーと比較すると、トレース幅とオフセットの実用的な範囲全体にわたって、結果は 0.7% 以内にとどまります。銅の厚さはコーンのフリンジインクリメントによって処理されます。これは幅が広いトレースでは正確で、厚さがゼロになると正しく消えます。