Calculateur Impédance PCB
Calculez l'impédance caractéristique pour les pistes PCB microstrip et stripline. Essentiel pour la conception numérique haute vitesse et RF.
Calculateur
1oz copper ≈ 0.035mm (1.4mil)
Distance to reference plane
FR-4 typical: 4.2-4.8
Microstrip
┌─────┐ ← Trace (W×T) ═══╧═════╧═══ ▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒ ← Dielectric (H) ═════════════ ← Ground Plane
Stripline
═════════════ ← Top Ground ▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒ ▒▒┌─────┐▒▒▒▒ ← Trace (centered) ▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒ ═════════════ ← Bottom Ground
Comment Utiliser Ce Calculateur
Ce calculateur d'impédance PCB vous aide à concevoir des pistes à impédance contrôlée pour les applications numériques haute vitesse et RF.
- Sélectionnez le Type de Piste — Microruban (couche externe) ou ligne enterrée (couche interne)
- Choisissez le Matériau — Sélectionnez un preset ou entrez la constante diélectrique
- Entrez les Dimensions — Largeur de piste, épaisseur et hauteur du diélectrique
- Cliquez sur Calculer — Obtenez l'impédance et les paramètres de ligne de transmission
Pour la plupart des conceptions, visez 50Ω (asymétrique) ou 90-100Ω (différentiel). Ajustez la largeur de piste pour atteindre votre impédance cible.
Théorie de l'Impédance
L'impédance caractéristique (Z₀) détermine comment les ondes électromagnétiques se propagent le long d'une piste de PCB. Les impédances mal adaptées causent des réflexions de signal, entraînant des oscillations et des erreurs de données.
Pourquoi le Contrôle d'Impédance Est Important
- Intégrité du Signal: Les impédances adaptées minimisent les réflexions
- Conception Haute Vitesse: Critique pour les signaux au-dessus de ~50 MHz
- Circuits RF: Requis pour les antennes, filtres et réseaux d'adaptation
- Paires Différentielles: USB, HDMI, Ethernet nécessitent une impédance spécifique
Formule Microruban (Wheeler/IPC-2141)
Paramètres Clés
| Largeur de Piste (w) | Pistes plus larges = impédance plus faible |
| Hauteur du Diélectrique (h) | Diélectrique plus haut = impédance plus élevée |
| Constante Diélectrique (εr) | εr plus élevé = impédance plus faible, signaux plus lents |
| Épaisseur de Piste (t) | Pistes plus épaisses = impédance légèrement plus faible |
Types de Pistes Expliqués
Microruban
Un microruban est une piste sur la couche externe d'un PCB avec un plan de masse en dessous. C'est la structure à impédance contrôlée la plus courante.
- Avantages: Facile à fabriquer, accessible pour les mesures
- Inconvénients: Plus susceptible aux EMI, εr effectif plus faible
- Utilisation Courante: Signaux asymétriques, pistes courtes haute vitesse
Ligne Enterrée
Une ligne enterrée est une piste de couche interne entre deux plans de masse. Elle offre un meilleur blindage mais est plus difficile d'accès.
- Avantages: Meilleur blindage EMI, impédance consistante
- Inconvénients: Plus difficile à fabriquer et déboguer
- Utilisation Courante: Longues pistes haute vitesse, signaux sensibles
Matériaux Courants
| Matériau | εr | Application |
|---|---|---|
| FR-4 | 4,2-4,8 | PCBs standard, jusqu'à ~1 GHz |
| Rogers 4350B | 3,48 | RF, micro-ondes, numérique haute vitesse |
| PTFE/Téflon | 2,1 | RF haute fréquence, mmWave |
| Isola IS680 | 3,17 | Numérique haute vitesse, faibles pertes |
Conseils de Conception
Impédances Cibles Courantes
- 50Ω Asymétrique: Le plus courant, standard RF
- 75Ω Asymétrique: Signaux vidéo, TV câblée
- 90Ω Différentiel: USB 2.0/3.0, SATA
- 100Ω Différentiel: Ethernet, PCIe, HDMI
Tolérances de Fabrication
Les fabricants de PCB typiques garantissent ±10% de tolérance d'impédance. Pour des tolérances plus serrées (±5%), spécifiez "impédance contrôlée" et fournissez les valeurs cibles.
Meilleures Pratiques
- Maintenez une largeur de piste constante sur tout le chemin du signal
- Évitez les angles vifs (utilisez des courbes à 45° ou arrondies)
- Gardez les plans de référence solides sous les pistes haute vitesse
- Tenez compte de l'effet du vernis épargne (peut réduire l'impédance de 2-3Ω)
- Vérifiez avec l'empilage de votre fabricant de PCB
Exemple d'Empilage (4 Couches)
| Couche 1 | Signal (microruban) | 1oz cuivre |
| Prépreg | 7628 (8 mil) | εr ≈ 4,5 |
| Couche 2 | Plan de masse | 1oz cuivre |
| Noyau | 39 mil | εr ≈ 4,2 |
| Couche 3 | Plan d'alimentation | 1oz cuivre |
| Prépreg | 7628 (8 mil) | εr ≈ 4,5 |
| Couche 4 | Signal (microruban) | 1oz cuivre |
Questions Fréquemment Posées
Quelle est la précision de ce calculateur?
Ce calculateur utilise des approximations standard de l'industrie (Wheeler, IPC-2141). Les résultats sont généralement à moins de 5% des résultats du solveur de champ pour les géométries standard. Pour les conceptions critiques, utilisez le calculateur d'impédance de votre fabricant de PCB ou un solveur de champ 2D.
Quand ai-je besoin d'une impédance contrôlée?
Contrôlez l'impédance lorsque la longueur de la piste dépasse 1/10 de la longueur d'onde du signal. Pour les signaux numériques, cela signifie généralement: fréquences supérieures à 50 MHz, temps de montée inférieurs à 1ns, ou longueurs de piste supérieures à 5 cm pour la logique rapide.
Quelle est la différence entre Z₀ et Zdiff?
Z₀ est l'impédance asymétrique (une piste vers la masse). Zdiff est l'impédance différentielle (entre deux pistes). Pour les paires faiblement couplées: Zdiff ≈ 2 × Z₀. Pour les paires fortement couplées: Zdiff est plus faible en raison du couplage.
Le vernis épargne affecte-t-il l'impédance?
Oui. Le vernis épargne a un εr ≈ 3,3-4,0 et réduit généralement l'impédance de 2-3Ω. Pour les pistes critiques, demandez des ouvertures dans le vernis épargne ou tenez-en compte dans vos calculs.
Pourquoi le εr du FR-4 est-il variable?
La constante diélectrique du FR-4 varie avec: la fréquence (plus faible à haute fréquence), le contenu en résine, le style de verre et le fabricant. Le FR-4 standard est de 4,2-4,8. Utilisez la valeur spécifique de votre fabricant pour des calculs précis.
Vérifiez Votre Sélection de Composants
Après avoir calculé les valeurs de vos composants, utilisez Schemalyzer pour vérifier votre conception de schéma. Notre analyse alimentée par IA détecte les erreurs courantes et suggère des améliorations.
Essayez la Révision Gratuite