Kalkulator Impedans PCB

Kategori: Teknologi
- 08 September 2025
| |

Kira impedans ciri bagi talian penghantaran PCB untuk reka bentuk kelajuan tinggi. Menyokong mikrostrip, stripline, pasangan pembezaan, dan pandu gelombang coplanar.

Jenis Talian Penghantaran

Sifat Bahan PCB

FR-4: 4.0-4.7, Poliamida: 3.2-3.5
FR-4: 0.01-0.025, Rogers: 0.001-0.004
Frekuensi isyarat mempengaruhi kehilangan

Dimensi Jejak

1 oz ≈ 35 μm (0.035 mm)
Jarak dari jejak ke satah tanah

Pilihan Lanjutan

Ω
Nilai standard: 50Ω tunggal, 100Ω pembezaan

Teori Kawalan Impedans PCB

Mengawal impedans jejak PCB adalah penting untuk integriti isyarat dalam reka bentuk kelajuan tinggi. Impedans ciri talian penghantaran bergantung pada geometri jejak, sifat dielektrik, dan satah rujukan sekeliling.

Faktor Utama yang Mempengaruhi Impedans
  • Lebar Jejak (W): Jejak yang lebih lebar mempunyai impedans lebih rendah
  • Ketinggian Dielektrik (H): Jarak lebih besar ke satah rujukan meningkatkan impedans
  • Pemalar Dielektrik (εr): Pemalar dielektrik lebih tinggi mengurangkan impedans
  • Ketebalan Tembaga (T): Tembaga lebih tebal sedikit mengurangkan impedans
  • Jarak Jejak (S): Untuk pasangan pembezaan, jarak lebih luas meningkatkan impedans
Jenis Talian Penghantaran
  • Mikrostrip: Jejak pada lapisan luar dengan satu satah rujukan
  • Stripline: Jejak pada lapisan dalam antara dua satah rujukan
  • Pembezaan Pasangan: Dua jejak yang berdekatan membawa isyarat bertentangan
  • Pandu Gelombang Coplanar: Jejak dengan satah tanah coplanar bersebelahan
Kawalan Impedans dalam Reka Bentuk PCB
  • Nilai Biasa: 50Ω (tunggal), 100Ω (pembezaan)
  • Toleransi Pembuatan: Biasanya ±10% pada papan kawalan impedans
  • Pantulan Isyarat: Berlaku apabila impedans berubah sepanjang jejak
  • Kesan Frekuensi: Pengiraan impedans menganggap penyebaran mod TEM
  • Penyelesai Medan: Untuk geometri kompleks, penyelesai medan 2D/3D memberikan hasil lebih tepat

Penafian: Kalkulator ini menggunakan formula anggaran standard industri. Walaupun formula ini memberikan anggaran yang baik untuk kebanyakan reka bentuk, ia mungkin tidak menangkap semua kesan peringkat kedua. Untuk reka bentuk kelajuan tinggi yang kritikal, pertimbangkan menggunakan penyelesai medan 2D/3D atau pengesahan melalui ujian. Variasi pembuatan akan mempengaruhi impedans akhir.

Apakah Itu Kalkulator Impedans PCB?

Kalkulator Impedans PCB adalah alat berasaskan web yang praktikal untuk membantu jurutera, pereka, dan peminat elektronik mengira impedans ciri bagi jejak papan litar bercetak (PCB). Ini penting dalam reka bentuk digital berkelajuan tinggi dan RF (frekuensi radio), di mana mengekalkan impedans yang konsisten adalah kritikal untuk integriti dan prestasi isyarat.

Sama ada anda mereka garis mikrostrip, jejak stripline, pasangan berbeza, atau gelombang pandu coplanar, kalkulator ini menyediakan anggaran yang tepat tanpa memerlukan penyelesai medan khusus atau perisian khusus. Ia menyokong bahan biasa seperti FR-4, Rogers, dan Teflon, dengan pilihan untuk menyesuaikan sifat dan dimensi.

Mengapa Impedans Penting dalam Reka Bentuk PCB

Impedans yang konsisten memastikan pantulan isyarat yang minimum, pengurangan gangguan silang, dan penghantaran data yang lebih bersih pada frekuensi tinggi. Jika impedans jejak tidak sepadan dengan impedans pemacu atau penerima, isyarat boleh memantul kembali, menyebabkan distorsi atau kehilangan maklumat.

  • Memperbaiki kualiti isyarat dalam aplikasi berkelajuan tinggi
  • Mencegah ralat komunikasi dalam antara muka seperti USB, HDMI, dan Ethernet
  • Memastikan pematuhan dengan piawaian reka bentuk industri

Cara Menggunakan Kalkulator

Ikuti langkah-langkah ini untuk mengira impedans jejak PCB anda:

  1. Pilih Jenis Garis Transmisi: Pilih daripada mikrostrip, stripline, pasangan berbeza, atau gelombang pandu coplanar.
  2. Masukkan Sifat Bahan: Pilih pratetap (contohnya, FR-4 atau Rogers) atau masukkan pemalar dielektrik (εr) dan tangen kehilangan tersuai.
  3. Tetapkan Frekuensi: Masukkan frekuensi isyarat anda dalam MHz atau GHz.
  4. Isi Dimensi Jejak: Sertakan lebar jejak, ketebalan, ketinggian dielektrik, dan jarak jika berkenaan.
  5. Pilih Pilihan Lanjutan: Tetapkan impedans sasaran dan pilih untuk melihat perbandingan penyelesai medan dan persamaan jika dikehendaki.
  6. Klik "Kira Impedans": Lihat segera impedans, pemalar dielektrik efektif, anggaran kehilangan, dan susun atur jejak visual.

Formula Impedans Utama

Mikrostrip (W/H ≤ 1):
\( Z_0 = \frac{87}{\sqrt{\varepsilon_r + 1.41}} \ln\left( \frac{5.98H}{0.8W + T} \right) \)
Stripline (Simetri):
\( Z_0 = \frac{60}{\sqrt{\varepsilon_r}} \ln\left( \frac{4H}{\pi(W + 1.1T)} \right) \)
Pembezakan Pasangan:
\( Z_{diff} = 2 \cdot Z_{single} \cdot (1 + k) \)

Apa yang Anda Akan Lihat dalam Keputusan

  • Impedans Dikira: Dalam ohm (Ω), dengan petunjuk visual sama ada ia hampir dengan nilai sasaran anda
  • Kelajuan Penyebaran dan Panjang Gelombang: Berguna untuk menentukan tingkah laku garis transmisi pada frekuensi tinggi
  • Anggaran Kehilangan: Pecahan kehilangan konduktor dan dielektrik (dalam dB/m)
  • Visualisasi Keratan Rentas: Susun atur grafik jejak dan bahan sekitarnya
  • Analisis Toleransi: Menunjukkan bagaimana variasi pembuatan mempengaruhi impedans

Siapa yang Mendapat Manfaat Daripada Alat Ini?

Kalkulator ini sangat berguna untuk:

  • Pereka PCB yang mengoptimumkan lebar jejak untuk memenuhi keperluan 50Ω atau 100Ω
  • Jurutera yang mencipta pasangan berbeza untuk isyarat USB, HDMI, atau LVDS
  • Pelajar yang mempelajari tentang garis transmisi dan teori elektromagnetik
  • Sesiapa yang melakukan analisis masa pemindahan fail atau analisis kadar data di mana reka bentuk jejak mempengaruhi masa isyarat

Ia juga berguna sebagai sebahagian daripada set alat yang lebih luas termasuk pengiraan lebar jalur, alat pengkomputeran iMac untuk simulasi, dan penganggar kelajuan internet semasa bekerja dengan sistem terbenam yang bersambung.

Soalan Lazim – Soalan yang Sering Ditanya

  • Apakah itu impedans ciri?
    Ia adalah impedans yang dilihat oleh isyarat yang bergerak sepanjang garis transmisi. Memadankannya memastikan pantulan isyarat minimum.
  • Apakah impedans standard?
    Kebanyakan jejak tunggal direka untuk 50Ω, manakala pasangan berbeza mensasarkan 100Ω.
  • Bahan apa yang disokong?
    FR-4, Rogers 4350, Teflon/PTFE, dan entri tersuai disokong. Ini mempengaruhi pemalar dielektrik dan tangen kehilangan.
  • Adakah saya perlu menukar unit secara manual?
    Tidak. Kalkulator secara automatik mengendalikan unit seperti mm, mil, oz, GHz, dan MHz.
  • Sejauh mana ketepatan ini?
    Ia menggunakan formula standard industri dan termasuk perbandingan penyelesai medan. Untuk reka bentuk yang sangat kritikal, alat simulasi atau pengukuran makmal masih disyorkan.

Ringkasan

Kalkulator Impedans PCB adalah tambahan yang bernilai kepada set alat mana-mana jurutera. Ia membolehkan analisis pantas reka bentuk jejak, membantu mengelakkan masalah dalam penghantaran isyarat dan memastikan litar berkelajuan tinggi memenuhi sasaran reka bentuk. Sama ada anda menggunakannya dengan alat lain seperti penganggar kelajuan muat turun, kalkulator masa pemindahan, atau pemeriksaan prestasi sistem pada desktop iMac, kalkulator ini mempermudah bahagian penting dalam reka bentuk PCB.