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Calculadora de impedância controlada por PCB

Calcule a impedância característica para traços de microfita de superfície, microfita embutida e PCB listrada

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Fórmula

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

Referência: 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)

Como Funciona

O design de impedância controlada é fundamental em circuitos eletrônicos de alta velocidade para minimizar a reflexão do sinal, a diafonia e a interferência eletromagnética. No design da placa de circuito impresso (PCB), a geometria do traço, as propriedades dielétricas e a configuração da camada afetam diretamente as características da impedância. O padrão IPC-2141 fornece diretrizes para o cálculo da impedância em diferentes configurações de linha de transmissão: microfita de superfície, microfita embutida e linha de faixa. Esses modelos consideram a largura do traço, altura, constante dielétrica (Er) e espessura do substrato. Impedâncias alvo como 50 ohms são comumente usadas em aplicações digitais de RF, telecomunicações e alta velocidade para garantir a integridade do sinal e minimizar as perdas de transmissão.

Exemplo Resolvido

Considere um PCB de 4 camadas com substrato FR-4 (Er = 4,3) e espessura total de 1,6 mm. Para um design de microfita de superfície de 50 ohms, calcularemos a largura do traço. Usando métodos de cálculo IPC-2141: Primeiro, determine o peso do cobre (1 onça), a espessura pré-impregnada e a espessura do núcleo. Com uma meta de 50 ohms, a largura do traço calculada é de aproximadamente 0,2159 mm (8,5 milhas) para um traçado de extremidade única, assumindo uma altura dielétrica de 0,1 mm acima do plano do solo.

Dicas Práticas

  • ✓Sempre verifique os cálculos com ferramentas de simulação
  • ✓Use faixas de tolerância nas especificações de fabricação
  • ✓Considere a frequência do sinal ao calcular a impedância

Erros Comuns

  • ✗Ignorando variações da constante dielétrica
  • ✗Não contabilizando a impedância dependente da frequência
  • ✗Negligenciando os efeitos da rugosidade da superfície de cobre

Perguntas Frequentes

A impedância controlada garante características elétricas consistentes das linhas de transmissão de PCB para minimizar os reflexos do sinal e manter a integridade do sinal.
50 ohms representam um equilíbrio ideal entre manuseio de energia, desempenho de ruído e compatibilidade de componentes em muitos sistemas digitais e de RF.
A constante dielétrica e a espessura dos materiais do substrato influenciam diretamente a impedância do traço e as características de propagação do sinal.
Sim, a impedância pode variar com a frequência devido ao efeito cutâneo e às propriedades dielétricas dos materiais.
O software profissional de design de PCB e as ferramentas especializadas de cálculo de impedância podem fornecer previsões de impedância precisas.

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