Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Микрополосковая линия — это полосковый проводник на диэлектрической подложке с заземляющим слоем на противоположной стороне. Это наиболее распространённый тип управляемого импеданса в печатных платах: внешний слой, одна плоскость GND снизу, поле распространяется частично в диэлектрике, частично в воздухе. Именно поэтому эффективная диэлектрическая проницаемость εeff всегда меньше εr подложки.
Характеристический импеданс Z₀ — фундаментальный параметр линии передачи. При несогласованном импедансе возникают отражения, которые искажают сигнал, увеличивают джиттер и снижают помехоустойчивость. Для цифровых интерфейсов свыше 100 МБит/с контроль импеданса обязателен.
Калькулятор использует формулы Хаммерстада–Йенсена 1980 года — наиболее точные аналитические выражения для микрополоска. Точность составляет ±0.01% по εeff и ±1–2% по Z₀ в диапазоне w/h = 0.01–100. Расчёт выполняется в четыре шага.
Реальная медь имеет конечную толщину, что расширяет эффективный проводник:
При t → 0: Weff → W. Поправка обычно составляет 0.01–0.07 мм и существенна при t/W > 0.1 (тонкие трассы с толстой медью).
Поле микрополоска распределено между диэлектриком и воздухом. Эффективная проницаемость — средневзвешенная:
Коэффициенты a и b — поправки Хаммерстада–Йенсена на геометрию. Всегда выполняется: 1 < εeff < εr. При u → ∞ (очень широкая трасса): εeff → εr. При u → 0 (очень узкая): εeff → (εr+1)/2.
Формула выбирается в зависимости от отношения u = Weff/h:
На границе u = 1 между ветками есть разрыв ~0.4% — известная особенность формул H-J, не влияет на практику.
Коэффициент 3.3356 = 10¹²/(2.998×10¹¹) — точное значение обратной скорости света в мм/с. Задержка на FR-4 типично 5.8–6.5 пс/мм в зависимости от геометрии.
Калькулятор работает в двух режимах. Выберите нужный переключателем в верхней части.
Вводите геометрию трассы, получаете импеданс и все параметры. Используйте когда нужно проверить готовый стек слоёв или геометрию, предложенную производителем.
Задайте нужный импеданс — калькулятор подберёт ширину W методом бинарного поиска (80 итераций, точность 0.001 Ом). Перед поиском автоматически проверяется, достижим ли целевой Z₀ при заданных h и εr: если нет — показывается ошибка с конкретным диапазоном.
Параметры: εr = 4.4, h = 1.6 мм, t = 0.035 мм, f = 1 ГГц, tan δ = 0.020
Это классический стандарт для ВЧ/СВЧ устройств и одиночных сигнальных линий. При производственном разбросе ±0.05 мм по W импеданс изменится на ±1.5 Ом.
Параметры: εr = 3.66 (Design Dk), h = 0.508 мм, t = 0.035 мм, f = 10 ГГц, tan δ = 0.0037
Диэлектрические потери α_d на RO4350B почти в 6 раз ниже, чем на FR-4 при той же частоте (0.057 vs 0.33 дБ/см при 10 ГГц). Суммарные потери — в 2.5 раза ниже. RO4350B применяется для СВЧ-модулей до 20+ ГГц.
Параметры: εr = 4.4, h = 1.6 мм, t = 0.035 мм
Стандарт 75 Ом — видеосигналы, кабельное телевидение, некоторые аудиосистемы.
Суммарные потери складываются из двух компонентов, каждый с разной частотной зависимостью.
Пропорциональны частоте и тангенсу потерь. Именно из-за роста α_d с частотой для линий выше 5–10 ГГц отказываются от FR-4 в пользу Rogers-материалов с tan δ в 5–20 раз ниже.
Растут пропорционально √f. Коэффициент Kw — поправка Шнайдера на геометрию (два случая: W/h ≤ 1 и W/h ≥ 1). При 1 ГГц глубина скин-слоя в меди — около 2.1 мкм; при 10 ГГц — 0.66 мкм. Шероховатость поверхности меди (Ra), сопоставимая с δ_skin, дополнительно увеличивает α_c на 20–80% при f > 5 ГГц (в калькуляторе не учитывается).
Значения α_d рассчитаны для стриплайна (εeff = εr). Для микрострипа εeff < εr, поэтому реальные диэлектрические потери на 5–15% ниже.
Данный калькулятор рассчитывает одиночную микрополосковую линию. Дифференциальный импеданс Zdiff = 2 × Zodd, где Zodd — нечётный импеданс пары. Zodd всегда меньше Z₀ одиночного проводника из-за ёмкостной связи между трассами: при типичном зазоре s = w разница составляет 10–20%. Для расчёта дифференциальных пар используйте специализированный калькулятор дифференциальных пар IPC-2141A / Wadell.
ООО «Иннер Инжиниринг»