Kostenloser Differential Microstrip Impedance Calculator

Sie suchen nach einem kostenlosen Werkzeug, mit dem Sie die Impedanz von differentiellen Microstrips berechnen können? Wir haben einen einfach zu benutzenden Differential Microstrip Impedance Calculator entwickelt, womit sich die Impedanz für die jeweilige Geometrie und Dielektrizitätskonstante eines Microstrips berechnen lässt. Darüber hinaus möchten Sie einen Rechner, der die Impedanz korrekt ermittelt, ohne dass Sie gleich Feldlöser zur Bestimmung der differentiellen Paarimpedanz verwenden müssen? Dann ist unser Rechner (siehe unten) sicherlich eines der besten kostenlosen Tools, die Sie im Internet finden können.

Wie funktioniert der Differential Microstrip Impedance Calculator?

Um den Rechner zu verwenden, geben Sie einfach Ihre Daten bezüglich Microstrip-Geometrie und Dk-Wert ein. Der Rechner antwortet Ihnen automatisch mit der entsprechenden differentiellen Impedanz für das Microstrip-Leiterbahnen-Paar. Für die Kalkulation verwendet der Rechner die Wadell-Gleichungen, die im wegweisenden Lehrbuch „Transmission Line Design Handbook” von Brian C. Wadell nachlesbar sind. Die zugrunde liegenden Gleichungen selbst sind komplex; sie umfassen eine Reihe von 67 miteinander in Beziehung stehenden Formeln und Parametern. Um diese Gleichungen lösen zu können, ist die Berechnung elliptischer Integrale erforderlich. Unser Rechner automatisiert dies für Sie und gibt Ihnen direkt an, wie die Odd-Mode Impedanz für eine einzelne Leiterbahn sowie die differentielle Impedanz für das Paar lautet.

Kupferdicke (t)

 Mils

 

Dielektrische Dicke (h)

 Mils

 

Leiterbahnbreite (w)

 Mils

 

Abstand von Kante zu Kante (s)

 Mils

 

Dielektrische Konstante

 

 

 

Ergebnisse

Odd-Mode Impedanz (Ohms):

 

Differentielle Impedanz (Ohms):

 

Um mehr über unseren Rechner, die Wadell-Gleichungen und mögliche Nachteile von Impedanzrechnern zu erfahren, lesen Sie den folgenden Artikel.

Beim Design von differentiellen Paaren und Bestimmen ihrer Impedanz ist es wichtig zu verstehen, wie sich die Kopplung selbst auf das Paar auswirkt. Der Grad der Auswirkungen ist abhängig vom Abstand zwischen dem Paar sowie der Breite zwischen den einzelnen Leiterbahnen. Die Single-Ended-Impedanz jeder Leiterbahn ist für den Abschluss wichtig. Die charakteristische Impedanz ist jedoch nicht dasselbe wie die Single-Ended-Impedanz. Dabei ist die korrekte Single-Ended-Impedanz die oben aufgeführte Odd-Mode-Impedanz. Unabhängig davon, wie Sie Ihre differentiellen Paare letztlich routen wollen, sollten Sie verstehen, wie die Kopplung zwischen den Paaren zu Abweichungen von der charakteristischen Impedanz führen kann.

• Lesen Sie hier mehr über die Kopplung von differentiellen Paaren und wie sie die Ausbreitung beeinflusst

Nachteile analytischer Impedanzrechner

Impedanzrechner sind nützlich, um zu verstehen, wie sich die jeweilige Geometrie auf die Impedanz von differentiellen Microstrips auswirken kann. Allerdings gibt es wichtige Informationen, die in einem standardmäßigen Impedanzrechner oftmals nicht enthalten sind:

• Dispersion – Die dielektrische Konstante ist eine Funktion der Frequenz. Der obige Wert bezieht allerdings nicht die individuelle Frequenz mit ein, sondern geht fälschlicherweise von einer einzigen Frequenz für ein digitales Signal aus. Mehr hierzu.
• Kupferrauheit - Die in Schichtstapeln von Leiterplatten verwendeten Kupferfolien erhöhen deren Impedanz. Die Rauheit des Kupfers vergrößert dabei den Wert des Skin-Effekts. Erfahren Sie mehr.
• Keine dielektrischen Verluste – Der obige Rechner bezieht nur den Realteil der Dielektrizitätskonstante als Input mit ein. Der Tangens des Verlustfaktors hingegen wird nicht berücksichtigt. Erfahren Sie mehr.
• Kein Ätzfaktor – Das Ätzen bewirkt, dass die fertige Leiterbahn eine trapezförmige statt einer rechteckigen Form aufweist. Dies führt dazu, dass die tatsächliche Leiterbahn eine andere Impedanz aufweist. Erfahren Sie mehr.
• Keine Ausbreitungsverzögerung – Die meisten der oben aufgeführten Online-Rechner geben zumeist keinen Wert für die Ausbreitungsverzögerung an. Wenn dies doch geschieht, dann wird die Verzögerung mit einer Formel geschätzt, die nachgewiesenermaßen falsch ist. Erfahren Sie mehr.
• Lötmaske – Die Lötmaske verändert die Impedanz und führt zu zusätzlichen Verlusten entlang der Übertragungsleitung. Etwas, welches Online-Impedanzrechner zumeist nicht berücksichtigen. Erfahren Sie mehr.

Verwenden Sie ein Layer-Stack-Tool mit integriertem Feldlöser

Einfache Tools zur Berechnung der Impedanz von differentiellen Paaren wie das hier gezeigte sind sehr nützlich für die Schätzung deren Impedanz. Die oben dargestellten Nachteile zeigen jedoch, dass simple Impedanz-Rechner nicht für fortgeschrittene Designs geeignet sind. Denn hier müssen entweder manuell Korrekturen an einem verlustfreien Modell vorgenommen werden, indem etwa die Impedanz von Skin-Effekt/Rauheit wieder hinzugefügt wird. Oder es gilt, die Maxwell-Gleichungen direkt selbst zu lösen, um die richtige Impedanz zu erhalten. Letzteres erfordert einen Feldlöser oder ein numerisches Modell, das wiederum aus Feldlöser-Ergebnissen extrahiert wird.

Der PCB Layer Stack Manager des Altium Designers enthält solch einen Feldlöser, der hochpräzise Impedanzergebnisse liefert. Um auf diese Funktionen zugreifen zu können, öffnen Sie einfach das Layer-Stack Werkzeug in Ihrem PCB-Editor und klicken auf die Registerkarte Impedanz. Von hier aus können Sie auf Grundlage Ihrer Impedanzberechnungen eine Design-Regel erstellen, welche die entsprechende Leiterbahngeometrie beim Routing der Leiterplatte durchsetzt. Das Einzige, was Sie für den Anfang wissen müssen, ist die dielektrische Konstante (realer und komplexer Teil) Ihrer Substratmaterialien.

Der integrierte Layer-Stack-Editor in Altium Designer® kann als Ihr eigener leistungsfähiger Differential-Microstrip-Impedanzrechner fungieren. Dies sowohl für Standard-Microstrips als auch für koplanare Anordnungen. Wenn Sie bereit sind, jene Dateien an Ihre Mitarbeiter für fortgeschrittene Simulationen freizugeben, erleichtert Ihnen Plattform Altium 365™ die weitere Zusammenarbeit und die gemeinsame Nutzung Ihrer Projekte. Alles, was Sie für das Design und die Herstellung moderner Elektronik benötigen, finden Sie hier in einem einzigen Softwarepaket.

Wir haben nur an der Oberfläche dessen gekratzt, was mit Altium Designer auf Altium 365 möglich ist. Starten Sie noch heute Ihre kostenlose Testversion von Altium Designer und Altium 365.