Utilizar una calculadora de líneas de transmisión de PCB facilita el diseño

Zachariah Peterson
|  Creado: August 5, 2021  |  Actualizado: September 5, 2021

Las calculadoras de líneas de transmisión de PCB son muy comunes y le brindan las herramientas que usted necesita para calcular impedancias sin pérdidas, retrasos de propagación sin pérdidas, o cosas sencillas como resistencias DC. Si bien es interesante conocer este tipo de valores, no le dicen todo lo que hay que saber acerca de su diseño. Las calculadoras en línea también suelen arrojar resultados erróneos al realizar cálculos de impedancias, dado que no pueden considerar fenómenos fundamentales como la dispersión y rugosidad en las líneas de transmisión.

Altium ha encarado este problema creando el mejor editor de capas de stackup con una calculadora integrada de líneas de transmisión de PCB. La dispersión e impedancia de las líneas de transmisión deben ser calculadas al crear las capas para así poder crear las reglas de diseño de los anchos de pistas de cada capa. Altium Designer incluye estas funcionalidades y muchas más en un administrador integrado de capas apiladas junto con las mejores prestaciones de trazado de pistas de la industria. Siempre que usted cree un nuevo diseño en Altium Designer, tendrá la tranquilidad de saber que su impedancia será calculada de forma precisa y que su trazado de pistas cumplirá con los objetivos previstos de impedancia y pérdidas.

ALTIUM DESIGNER

El software de diseño de PCB con una calculadora de líneas de transmisión para diseños de alta velocidad/alta frecuencia, y las mejores funcionalidades del ramo para trazado de pistas.

Los diseños de alta velocidad y alta frecuencia requieren un diseño enfocado en controlar la impedancia, en el cual el ancho de las pistas se establece en un valor determinado para lograr que las líneas de transmisión tengan una impedancia específica. La impedancia está relacionada con el retraso en la propagación en las líneas de transmisión, el cual determinará las restricciones establecidas para el emparejamiento de longitudes en la disposición de la PCB. Finalmente, las pérdidas también están relacionadas con la impedancia en sus líneas de transmisión, por lo que los diseñadores necesitan contar con las mejores calculadoras de líneas de transmisión de PCB para asegurarse que los anchos de sus pistas determinen con precisión la impedancia y otras características relativas a la integridad de la señal.

Si bien una calculadora de líneas de transmisión de PCB en línea puede proveerle de un cálculo de su diseño sin tener en cuenta las pérdidas, la impedancia de las líneas reales de transmisión no podrá ser determinada precisamente con estas herramientas libres y gratuitas. Su software de diseño de PCB debe incluir estas características como herramientas ya integradas para ayudarle a producir una correcta disposición para su PCB.

Factores que determinan la impedancia de las líneas de transmisión

La impedancia de las líneas de transmisión es determinada cuando se crea el stackup de las capas en su diseño. El poder cambiar los siguientes atributos de las capas de su placa le permiten controlar la impedancia, las pérdidas y los retrasos en la propagación durante el trazado de pistas:

  • Parte real de la constante dieléctrica
  • Dispersión y tangente de pérdida
  • Distancia entre las pistas y el plano de referencia más cercano
  • Ancho de las pistas de cobre y rugosidad
  • Ancho de las pistas

Al diseñar el stackup de su PCB, el diseñador necesita determinar la disposición de las capas y sus grosores, y también debe seleccionar los materiales para su PCB. Cuando ya se han decidido estas cuestiones, el diseñador debe determinar el ancho de pistas de PCB requerido para obtener la impedancia deseada para las líneas de transmisión. Las calculadoras en línea en general utilizan las ecuaciones de Wadell para determinar de forma numérica la impedancia de las líneas de transmisión. Calculadoras más sencillas utilizan las ecuaciones (menos precisas) IPC-2141. Una calculadora en línea de líneas de transmisión de PCB no puede utilizarse para obtener valores de impedancia precisos debido a que no tienen en cuenta dispersiones y tangentes de pérdida en sus cálculos. En consecuencia, se requiere de herramientas más precisas para llevar a cabo estas tareas.

Use Altium Designer para diseños de capas apiladas y cálculos de impedancia

El editor de stackup para PCB le permite configurar el stackup que usted necesita para su diseño, y puede realizar cálculos de impedancia en su disposición de pistas a medida que diseña su PCB. El perfil de impedancias que calcule para sus pistas de PCB en cada capa tomará en cuenta factores como dispersión, pérdidas, y rugosidad del cobre. Por mucho, esta es la más sencilla y poderosa calculadora de líneas de transmisión de PCB que usted puede utilizar para diseñar su stackup y determinar el ancho de pistas requerido en su diseño.


El administrador de capas apiladas en Altium Designer incluye una calculadora integrada de líneas de transmisión que le informan de todo lo que usted necesita saber acerca de su PCB.

Cómo utilizar los cálculos de ancho de pistas de PCB

El ancho de las pistas tiene un impacto directo en la capacidad de una línea de transmisión de mantener una impedancia consistente, y este ancho debe hacerse cumplir en una pista sin importar en dónde ésta sea enrutada. Los anchos de pista deben ser determinados en cada capa e impuestos en una cantidad específica como una regla de diseño. Una vez determinado el ancho de pistas de su PCB requerido para obtener la impedancia deseada, debe establecerlo como una regla de diseño en la Net requerida a fin de mantener la integridad de la señal en el diseño.

Las pistas más anchas tendrán una inductancia menor, por lo que recibirán menos diafonía inductiva de pistas agresoras cercanas cuando se enrutan a través de diferentes capas en el PCB. Si usted está trabajando en un diseño denso, o está teniendo problemas de diafonía en su diseño, puede establecer la regla de diseño para sus interconexiones utilizando pistas ligeramente más anchas. Altium Designer le permite seleccionar las reglas de diseño apropiadas para sus interconexiones y asignarlas a cantidades específicas a fin de que sus líneas de transmisión sean trazadas correctamente en cualquier capa.

Trazado interactivo de líneas de transmisión en Altium Designer

Las funcionalidades de trazado de pistas interactivo en Altium Designer pueden ayudarle a automatizar algunos de los aspectos básicos del trazado de pistas, pero le permiten mantener el control sobre los caminos de y ubicaciones de las pistas. El motor de trazado de pistas en Altium Designer impone límites en los anchos de las pistas, en las longitudes de las pistas, restricciones sobre el espaciamiento entre pistas, y desviaciones de los planos a tierras al enrutar en su PCB. Los resultados de la calculadora de líneas de transmisión son utilizados por el motor de trazado de pistas para imponer estos límites, por lo que usted no tendrá que buscar manualmente y ajustar las geometrías de sus pistas a través de su disposición de PCB.

Differential pair transmission line
Los resultados de la calculadora de líneas de transmisión pueden ser impuestos como reglas de diseño en las funcionalidades de trazado de pistas de Altium Designer.

Verificación y simulación de su disposición de PCB en Altium Designer

Las herramientas de disposición y trazado de pistas de Altium Designer incluyen un motor para integridad de la señal que hace de interfaz con sus reglas de diseño para asegurar que el comportamiento de su señal cumpla con límites sobre la distorsión y pérdidas de la señal. Las diafonías, las reflexiones, terminaciones, sobreimpulsos y distorsiones pueden ser evaluados para señales de alta velocidad en Altium Designer a fin de verificar diseños de líneas de transmisión. Además de estas características ya incluidas, las extensiones en Altium Designer le dan acceso a los usuarios a aplicaciones de terceros para simular EMI, integridad en la potencia, ruido, comportamientos térmicos, y mucho más.

Un completo conjunto de herramientas para el diseño de PCB de alta velocidad

Altium Designer incluye el mejor motor de trazado de pistas de la industria con un enlace integrado a sus reglas de diseño, pero este software puede hacer mucho más que ayudarle a enrutar sus pistas. Los usuarios de Altium Designer tienen acceso a una gigantesca biblioteca de componentes, a un conjunto completo de herramientas de fabricación, a funcionalidades CAD para poder crear disposiciones innovadoras, y mucho más. Usted también podrá crear y simular sus diseños de alta velocidad con líneas de transmisión de impedancia controlada utilizando las herramientas ya incluidas en Altium Designer, o utilizando aplicaciones de terceros. Use Altium Designer para mantenerse a la vanguardia con un completo conjunto de funcionalidades de disposición y trazado de pistas para electrónica avanzada.

Altium Designer unified design
Altium Designer incluye un conjunto completo de herramientas de diseño y disposición de PCB para la electrónica avanzada.

Las utilidades de diseño de líneas de transmisión y trazado de pistas en Altium Designer le proveen de un paquete completo: una calculadora avanzada, un poderoso motor de trazado de pistas, y un sistema DRC automatizado para ayudarle a cumplir con sus especificaciones. El editor de PCB de Altium Designer incluye las mejores funcionalidades de CAD de la industria en una interfaz de diseño unificada. Puede mantenerse a la vanguardia y fabricar los mejores diseños de electrónica con el set completo de herramientas de diseño de Altium Designer.

Altium Designer en Altium 365 proporciona una cantidad sin precedentes de integración a la industria de la electrónica que hasta este momento había sido relegada al mundo del desarrollo de software, permitiéndole a los diseñadores trabajar desde sus hogares y alcanzar niveles de eficiencia sin precedentes.

Sólo hemos echado un vistazo superficial a lo que es posible hacer con Altium Designer en Altium 365. Puede visualizar la página del producto para una descripción más detallada de sus características, o uno de los webinarios On-Demand.

Sobre el autor / Sobre la autora

Sobre el autor / Sobre la autora

Zachariah Peterson cuenta con una amplia experiencia técnica en el mundo académico y la industria. Antes de trabajar en la industria de PCB, enseñó en la Universidad Estatal de Portland. Realizó su investigación en Física MS sobre sensores de gas quimisortivo y su doctorado en Física Aplicada sobre teoría y estabilidad del láser aleatorio. Su experiencia en investigación científica abarca temas en láseres de nanopartículas, dispositivos semiconductores electrónicos y optoelectrónicos, sistemas ambientales y análisis financiero. Su trabajo ha sido publicado en varias revistas revisadas por pares y actas de conferencias, y ha escrito cientos de blogs técnicos sobre diseño de PCB para varias empresas. Zachariah trabaja con otras compañías en la industria de PCB proporcionando servicios de diseño e investigación. Es miembro de IEEE Photonics Society y de la American Physical Society.

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