Roteamento de PCB para integridade de sinal — guia completo

Trilhas de microfita e stripline precisam ser roteadas para uma impedância característica específica: normalmente 50 Ω para RF ou 100 Ω diferencial para sinais digitais de alta velocidade. A calculadora de impedância de microfita calcula a largura da trilha a partir da altura do substrato, da constante dielétrica e da espessura do cobre. Mesmo um erro de impedância de 10 % (55 Ω numa linha de 50 Ω) reflete cerca de 5 % da tensão incidente, uma perda de retorno de cerca de 26 dB.

Sinais diferenciais só são imunes ao ruído de modo comum quando as duas trilhas estão fortemente acopladas e têm o mesmo comprimento. A calculadora de par diferencial calcula a largura e o espaçamento das trilhas para uma impedância diferencial alvo (normalmente 100 Ω) em uma dada camada do empilhamento. Iguale os comprimentos com tolerância de 5–10 mils para manter o skew dentro do par abaixo de um UI.

As vias introduzem indutância (~1 nH por mm de comprimento do barril) e capacitância em paralelo a partir do pad. A ressonância do stub da via pode causar entalhes em f = c / (4·stub_length·√ε_r). Use a calculadora de vias para o desempenho térmico e a capacidade de corrente e verifique a frequência de ressonância do stub da via antes de rotear sinais de alta velocidade através de placas espessas.

A largura da trilha determina a resistência em corrente contínua e o aumento de temperatura sob carga. As curvas da IPC-2152 consideram o peso do cobre, o comprimento do condutor e o ambiente térmico da placa. A calculadora de largura de trilha e corrente calcula a largura mínima da trilha para um aumento de temperatura alvo, e a calculadora de resistência de trilha fornece a queda de tensão resistiva e a potência dissipada.

Um empilhamento bem planejado coloca as camadas de sinal junto a planos de referência para minimizar a área de laço e controlar a impedância. A calculadora de empilhamento permite definir os materiais, as espessuras e os pesos de cobre das camadas e depois calcula as impedâncias de microfita e stripline de cada camada de sinal. Mantenha as trilhas de RF nas camadas de microfita externas, onde a impedância é mais fácil de ajustar.

Linhas de transmissão acopladas trocam energia por meio de indutância e capacitância mútuas. A diafonia na extremidade próxima (NEXT) cresce com o comprimento de acoplamento e a proximidade das trilhas. Como regra prática, mantenha um espaçamento de 3× a largura da trilha (regra 3W) entre sinais de alta velocidade. A calculadora de diafonia em PCB quantifica NEXT e FEXT a partir dos parâmetros geométricos, para que você verifique as regras de roteamento antes de aprovar o layout.