Trở kháng đường mạch PCB (microstrip / stripline)

Trở kháng đặc tính và trễ lan truyền của microstrip và stripline theo hằng số điện môi, chiều dày điện môi, độ rộng đường mạch và độ dày dây dẫn, kèm kiểm tra xấp xỉ có hợp lệ hay không.

Xem ví dụ, công thức và giải thích

Ví dụ tính toán

Đầu vào: Loại đường mạch Microstrip (lớp ngoài), Hằng số điện môi tương đối εr 4.3, Chiều dày điện môi H (B với stripline) 1.6 mm, Độ rộng đường mạch W 3 mm, Độ dày dây dẫn T 0.035 mm, Chiều dài đường mạch 100 mm
Kết quả: Trở kháng đặc tính Z₀ 49.824 Ω, Hằng số điện môi hiệu dụng ε_eff 2.7125, Trễ lan truyền 5.49369 ps/mm, Tổng trễ của đường mạch 549.369 ps, W/H (W/B với stripline) 1.875, Trong phạm vi xấp xỉ: Trong phạm vi

Công thức

Microstrip: Z₀ = 87 / √(εr + 1.41) · ln(5.98·H / (0.8·W + T)) (W/H = 0.1 đến 2)

Stripline: Z₀ = 60 / √εr · ln(4·B / (0.67π·(0.8·W + T))) (W < 0.35·B)

ε_eff = 0.475·εr + 0.67 (microstrip), ε_eff = εr (stripline)

t_pd = √ε_eff / c (≈ 85·√ε_eff ps/inch)

Giải thích

Công cụ dùng các xấp xỉ IPC-2141: microstrip Z₀ = 87/√(εr+1.41)·ln(5.98H/(0.8W+T)) và stripline Z₀ = 60/√εr·ln(4B/(0.67π(0.8W+T))). Với giá trị ví dụ (FR-4 εr 4.3, H 1.6 mm, W 3 mm), kết quả khoảng 49.8 Ω, khớp với quy tắc quen thuộc rằng 50 Ω trên bo 1.6 mm cần đường mạch 3 mm. Trễ lan truyền dùng ε_eff = 0.475εr + 0.67 cho microstrip, cho khoảng 5.49 ps/mm (139 ps/inch).

Mẹo thực tếĐây là các xấp xỉ thực nghiệm. Độ chính xác của microstrip giảm khi W/H nằm ngoài 0.1 đến 2.0, và công thức stripline không còn đúng khi W vượt 0.35·B; công cụ cảnh báo cả hai trường hợp. Với thiết kế kiểm soát trở kháng cho sản xuất, hãy xác nhận bằng phần mềm giải trường và bảng cấu trúc lớp của nhà sản xuất PCB. Về mặt EMC, mặt phẳng tham chiếu liền mạch dưới đường mạch quan trọng hơn con số trở kháng chính xác.

Câu hỏi thường gặp

Nhập stripline thay vì microstrip như thế nào?

Chọn loại đường truyền, rồi nhập εr và chiều cao: với microstrip, H là độ dày lớp điện môi đến mặt phẳng tham chiếu; với stripline, nhập B là tổng khoảng cách giữa hai mặt phẳng. Sau đó nhập độ rộng W, độ dày đồng T (0.035 mm là điển hình cho 1 oz) và chiều dài. Ví dụ stripline: εr 4.2, B 0.5 mm, W 0.12 mm, T 0.018 mm cho 62.1 Ω, với W/B = 0.24 nằm trong phạm vi hợp lệ.

Ví dụ tính: microstrip εr 4.0, H 0.2 mm, W 0.35 mm, T 0.035 mm, dài 50 mm?

Số hạng ở mẫu là 0.8·0.35 + 0.035 = 0.315 mm. Z₀ = 87/√(4.0 + 1.41)·ln(5.98·0.2/0.315) = 49.9 Ω. ε_eff = 0.475·4.0 + 0.67 = 2.57, nên độ trễ là √2.57/c = 5.35 ps/mm và 50 mm mất 267.4 ps. W/H = 1.75 nằm trong phạm vi 0.1 đến 2.

Kết quả nhạy với yếu tố nào và khi nào đáng tin?

Độ rộng đường ảnh hưởng nhiều nhất. Trên bo FR-4 dày 1.6 mm (εr 4.3), đường 3 mm cho 49.8 Ω còn 3.5 mm cho 44.3 Ω, trong khi tăng gấp đôi T từ 0.035 lên 0.07 mm chỉ đưa về 49.3 Ω. Nhưng 3.5 mm cho W/H = 2.19, ngoài khoảng 0.1 đến 2 nên công cụ cảnh báo sai số lớn. Lớp phủ hàn và tiết diện hình thang do ăn mòn không được tính.

Máy tính liên quan

Kết quả và bản tóm tắt chỉ để tham khảo. Khi chứng nhận và lập báo cáo thử nghiệm, hãy dùng văn bản tiêu chuẩn chính thức mới nhất và số liệu từ thiết bị đã hiệu chuẩn. Cập nhật lần cuối: 2026-11-04