Calculadora de impedancia en microstrips diferenciales

¿Buscas una herramienta gratuita que puedas utilizar para calcular la impedancia en microstrips diferenciales? Hemos creado una herramienta sencilla que puedes utilizar para calcular la impedancia en microstrips diferenciales para una geometría y una constante dieléctrica determinadas. Si lo que buscas es una calculadora de impedancia de microstrip diferencial precisa, la calculadora que te presentamos a continuación es sin duda una de las mejores herramientas gratuitas que encontrarás en Internet antes de pasar a utilizar calculadoras de campos para determinar la impedancia de pares diferenciales.

Calculadora de impedancia microstrip diferencial

Para utilizar esta calculadora, solo tienes que introducir la geometría de tu microstrip y el valor Dk. La herramienta te devolverá el valor de la impedancia diferencial para un par de pistas microstrip. La calculadora que se muestra a continuación utiliza las ecuaciones de Wadell para la impedancia diferencial, que puedes encontrar en el libro de texto de referencia Transmission Line Design Handbook (Manual de diseño de líneas de transmisión). Estas ecuaciones son bastante complejas, ya que comprenden un conjunto de 67 ecuaciones y parámetros interrelacionados, entre los que se incluye la necesidad de calcular integrales elípticas para resolverlas. La calculadora que se muestra a continuación automatiza este proceso y proporciona la impedancia en modo impar de una pista única y la impedancia diferencial del par.

Espesor del cobre (t)

 mils

 

Espesor del dieléctrico (h)

 mils

 

Ancho de la pista (w)

 mils

 

Espaciado de borde a borde (s)

 mils

 

Constante dieléctrica

 

 

 

Resultados

Impedancia en modo impar (ohmios):

 

Impedancia diferencial (ohmios):

 

Para obtener más información sobre las calculadoras de impedancia de pistas, las ecuaciones de Wadell y algunas desventajas de las calculadoras de impedancia, lee este artículo sobre las calculadoras de impedancia de microstrips de salida simple.

Al diseñar pares diferenciales y determinar su impedancia, es importante entender cómo afectará el acoplamiento al par. Esto viene determinado por el espaciado entre el par y el ancho entre las dos pistas. La impedancia de salida simple de cada pista es importante para la terminación, pero la impedancia característica no es la misma que la impedancia de salida simple; la impedancia de salida simple correcta es la impedancia de modo impar indicada anteriormente. Por lo tanto, independientemente de cómo preveas enrutar tus pares diferenciales, debes entender cómo el acoplamiento entre los pares crea desviaciones respecto a la impedancia característica.

• Más información sobre el acoplamiento de pares diferenciales y cómo afecta a la propagación

Desventajas de las calculadoras de impedancia analíticas

Las herramientas de cálculo de impedancia son muy útiles para entender cómo afecta la geometría a la impedancia de los microstrips diferenciales. Sin embargo, hay muchos aspectos importantes que no se incluyen en la típica calculadora de impedancia de microstrip diferencial:

• Dispersión: La constante dieléctrica será alguna función de frecuencia. El valor anterior no depende en absoluto de la frecuencia, sino que asume una sola frecuencia para una señal digital, lo que es incorrecto. Más información.
• Rugosidad del cobre: La rugosidad de las láminas de cobre utilizadas en las pilas de capas de la PCB añade cierta impedancia, aumentando la magnitud del efecto piel. Más información.
• Sin pérdidas dieléctricas: La calculadora anterior también utiliza como entrada únicamente la parte real de la constante dieléctrica, pero omite la tangente de pérdida. Más información.
• Sin factor de grabado: El grabado hace que la pista terminada tenga una forma trapezoidal, no rectangular, lo que hará que la pista real tenga una impedancia diferente. Más información.
• Sin retardo de propagación: La mayoría de las calculadoras online que se han mostrado anteriormente no indican un valor de retardo de propagación o, si lo hacen, se estima utilizando una fórmula que se sabe que es incorrecta. Más información.
• Máscara de soldadura: la máscara de soldadura modificará la impedancia e introducirá pérdidas adicionales a lo largo de la línea de transmisión, pero las calculadoras de impedancia online no incluyen estas contribuciones. Más información.

Utilizar una herramienta de apilado de capas con una calculadora de campos integrada

Las herramientas simples para calcular la impedancia de pares diferenciales, como la que se muestra aquí, son muy útiles para estimar la impedancia, pero las desventajas enumeradas anteriormente deberían demostrar la incapacidad de las calculadoras de impedancia más simples para abordar diseños avanzados. Debes aplicar manualmente correcciones a un modelo sin pérdidas añadiendo de nuevo la impedancia de efecto piel/rugosidad, o bien debes resolver directamente las ecuaciones de Maxwell para obtener la impedancia. Esto último requiere una calculadora de campos o un modelo numérico extraído de los resultados de dicha calculadora.

El Layer Stack Manager (administrador de apilado de capas) para PCB de Altium Designer incluye una calculadora de campos que proporciona resultados de impedancia altamente precisos. Para acceder a estas funciones, simplemente abre tu apilado de capas en el editor de PCB y haz clic en la pestaña "Impedancia". Desde aquí puedes crear una regla de diseño basada en tus cálculos de impedancia y esto reforzará la geometría calculada de la pista a medida que vas enrutando la PCB. Lo único que necesitas saber para comenzar es la constante dieléctrica (partes real y compleja) de los materiales del sustrato.

El editor de apilado de capas incorporado en Altium Designer® puede actuar como tu propia calculadora de impedancia de microstrip diferencial poderosa, tanto para microstrips estándar como para disposiciones coplanares. Cuando estés listo para entregar estos archivos a tus colaboradores para simulaciones más avanzadas, la plataforma Altium 365™ facilita la colaboración y el intercambio de proyectos. Todo lo que necesitas para diseñar y producir electrónica avanzada se encuentra en un único paquete de software.

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