Stripline vs Microstrip: Diferenças e Diretrizes de Roteamento de PCB

As trilhas em uma PCB recebem dois nomes possíveis baseados em sua localização em um empilhamento de PCB: striplines e microstrips. Em uma PCB, uma stripline e um microstrip são duas diferentes estruturas de linha de transmissão usadas no layout de uma PCB. Microstrips e striplines também existem nas variedades coplanares e diferenciais, e todas essas têm certas vantagens quando usadas para sinais de alta velocidade ou alta frequência. Se você está procurando por uma comparação detalhada entre microstrips e striplines no layout de uma PCB, apresentarei as vantagens de cada estilo de roteamento conforme são usados no layout e roteamento de PCBs de alta velocidade.

Antes de começar, é importante saber que o principal fator que cria diferenças entre microstrips e striplines é a localização deles no empilhamento da PCB. Para uma stripline colocada dentro do empilhamento da PCB, a trilha fica totalmente exposta ao material dielétrico, e as propriedades do material dielétrico terão maior influência sobre um sinal propagando ao longo de uma stripline. Discutiremos os conceitos básicos de striplines e microstrips abaixo, e espero que você possa ver por que certas diferenças surgem nesses dois estilos de roteamento de trilhas.

Striplines e Microstrips - O que são?

Striplines e microstrips são tipos de linhas de transmissão em PCB em um layout de placa de circuito. Esses tipos de trilhas não precisam apenas transportar sinais de alta velocidade, elas podem transportar qualquer sinal lento ou DC, ou sinais de alta frequência. O objetivo ao projetar uma stripline ou microstrip é primeiro determinar se uma impedância alvo é necessária, depois determinar a largura da trilha que garante que a impedância da trilha atinja o valor alvo. A impedância alvo é normalmente 50 Ohms para trilhas de terminação única, mas pode ser diferente dependendo da interface ou padrão de sinalização usado em seus componentes.

A principal diferença entre esses tipos de trilhas é a localização delas na PCB: microstrips estão na camada superficial, enquanto striplines estão em uma camada interna entre dois planos de referência. A colocação dos planos de referência é importante, pois é isso que faz uma trilha microstrip ou stripline. Em designs modernos, é melhor usar essas configurações para rotear sinais de alta velocidade, pois os planos de referência dentro do empilhamento de camadas irão isolar sinais em camadas diferentes uns dos outros. A menos que tudo esteja operando em baixa velocidade, é melhor não colocar duas camadas de sinal adjacentes no empilhamento de camadas da PCB, e em vez disso, focar em projetar o empilhamento para habilitar microstrips e striplines.

Em termos de fabricação, os processos envolvidos são basicamente os mesmos: revestir com fotoresistência, expor e gravar. A camada desenvolvida resultante será incorporada ao empilhamento de camadas assim como qualquer outra camada em uma PCB. O custo adicional envolvido na fabricação de stripline vem do fato de que as striplines só existem em uma PCB multicamadas, então o custo adicional vem das etapas de montagem necessárias na construção do empilhamento e não do processo de gravação usado para formar as striplines propriamente ditas.

Exemplos de Estilos de Roteamento de Stripline e Microstrip

Segue alguns exemplos de técnicas de roteamento de stripline e microstrip, bem como algumas de suas características básicas:

1. Microstrip. Linhas de transmissão que são roteadas nas camadas externas são chamadas de microstrips. Estas são sempre roteadas acima de um grande plano de referência na camada adjacente.

2. Microstrip Acoplado na Borda. Isso se refere a dois microstrips roteados em paralelo, que é usado para roteamento de pares diferenciais. É a mesma estrutura usada em microstrips regulares.

3. Stripline Simétrica. Estas trilhas são roteadas em camadas internas entre dois planos de referência. Uma stripline simétrica está localizada centralmente entre os dois planos de referência, também simplesmente chamada de “stripline”.

4. Stripline Assimétrica.Embora semelhante em estrutura a uma linha de transmissão simétrica, o traço não está localizado centralmente entre os dois planos de referência.

5. Linha de Transmissão Acoplada pela Borda. Assim como as microfaixas acopladas pela borda, esses traços são roteados em paralelo e normalmente usados como pares diferenciais. Esses traços podem ser simétricos ou assimétricos.

6. Linha de Transmissão Acoplada Lateralmente. Esta técnica também é usada para rotear pares diferenciais em camadas internas, mas os pares são empilhados um sobre o outro em vez de serem roteados lado a lado.

7. Microfaixa Embutida. Microfaixas embutidas não são realmente usadas em PCBs modernas, exceto em algumas PCBs HDI. Neste caso, porque dois grupos de traços podem ser colocados nas duas camadas superiores, os traços podem não transportar sinais de alta velocidade, sendo usados ​​em vez disso para GPIOs lentos. No entanto, o modelo de impedância e perda para este tipo de roteamento poderia ser usado para examinar os efeitos da máscara de solda em uma microfaixa.

Cada um desses pode ser colocado em uma configuração coplanar, onde o terra é derramado ao redor dos traços para definir a impedância para um valor desejado, bem como fornecer alguma blindagem ao redor do traço em certas frequências de RF. A imagem abaixo mostra as geometrias usadas nessas configurações de traço.

A geometria de cada tipo de trilha determinará sua impedância. A camada da PCB em que a linha de transmissão é roteada e a constante dielétrica dos materiais da PCB também são usadas para calcular a impedância desses tipos de trilhas. Existem muitos calculadores de impedância com modelos de stripline e microstrip disponíveis para fazer esses cálculos. Para ver como a impedância é calculada e obter uma estimativa rápida da impedância da trilha, você pode usar uma de nossas aplicações de calculadora:

• Calculadora de impedância de microstrip
• Calculadora de impedância de stripline
• Calculadora de impedância de microstrip diferencial
• Calculadora de impedância de stripline diferencial

Se você deseja obter cálculos mais precisos e levar em conta desafios mais avançados como a aspereza do cobre, precisará de um calculador mais avançado. O melhor software ECAD incluirá um modelo baseado em solucionador de campo que pode realizar esses cálculos para você enquanto você constrói seu empilhamento.

Comparando Striplines e Microstrips

Uma vez que esses arranjos de trilhas são a maneira padrão de rotear placas para eletrônicos modernos, quais são as vantagens relativas desses tipos de trilhas de PCB? O campo eletromagnético ao redor de striplines e microstrips determina como um sinal em trânsito interage com o material dielétrico circundante, o que determinará então a quantidade de perda e radiação da estrutura. A tabela abaixo compara essas características para striplines e microstrips.

Minha esperança é que este tutorial sobre stripline e microstrip esclareça algumas confusões sobre como esses estilos de roteamento são projetados. O ponto mais importante a lembrar é que esses traços não precisam ser usados apenas em uma placa de alta velocidade, você pode aproveitar a blindagem fornecida pelos planos de referência em qualquer tipo de sinal.

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