Calculadora de ancho de microstrip PCB

Question

Estoy tratando de hacer un PCB que funcione como un amplificador y filtro de 433mhz. Sin embargo, estoy teniendo problemas para calcular el ancho de las pistas. ¿Debo tener mis rutas de señal coincididas a 50\$\Omega\$?

Estaba utilizando este calculador para tratar de calcular cuál debe ser el grosor y obtuve un resultado de aproximadamente 1.9mm, ¿esto parece muy grande?

Utilicé los siguientes parámetros:

\$\epsilon\$r = 4.35

Altura del sustrato = 1mm

Grosor de la pista = 35\$\mu\$m

Frecuencia = 433.75MHz

¿He cometido algún error obvio o esto es realmente correcto? He comprobado en otros calculadores y obtenido los mismos resultados.

Muchas Gracias

Answer 1

La impedancia de su línea de transmisión depende de una amplia variedad de factores. El valor principal que desea igualar está determinado por sus controladores/receptores. Muchos controladores de un solo terminal apuntan a 50Ω, pero DEBE consultar la hoja de datos para obtener información.

Una vez que tenga su impedancia objetivo, debe considerar las dimensiones de su PCB. La posición de la traza de señal con respecto a su plano de referencia afecta en gran medida la impedancia, al igual que el grosor y tipo de dieléctrico. Realmente necesita considerar la configuración de la PCB. Las estimaciones aproximadas no funcionarán aquí. Además, si hay otras trazas cercanas, también tendrán un efecto en la impedancia, al igual que su forma y tamaño físico. En mi experiencia, todas esas calculadoras diseñadas para una sola traza son prácticamente inútiles, ya que no tienen en cuenta las trazas circundantes, y la impedancia calculada puede estar desviada en 10Ω o más solo debido a las trazas circundantes.

Recientemente me presentaron una herramienta muy poderosa llamada HyperLynx que he encontrado extremadamente útil. Es muy cara (18,000 dólares estadounidenses), pero hay una prueba gratuita que debería ayudarle. Recomiendo el Laboratorio Virtual de HyperLynx SI para su proyecto: https://www.mentor.com/pcb/product-eval/hyperlynx-si-virtual-lab

Este software utiliza las ecuaciones de Maxwell y una variedad de otras fórmulas matemáticas para calcular la impedancia con precisión. También hay una herramienta para verificar el acoplamiento entre trazas y para realizar análisis de campo (para determinar si el diafonía sería un problema o no). Hay una curva de aprendizaje, pero lo recomiendo altamente. Aquí hay un par de capturas de pantalla:

Impedancia diferencial:

Impedancia de un solo terminal:

Colisiones significativas de campo (diseño deficiente - habrá demasiada diafonía):

En resumen, no confíe mucho en las calculadoras individuales que encuentra en línea. A menudo lo llevarán por mal camino, a menos que solo tenga una traza en su placa, o las trazas circundantes estén a un centímetro de distancia.

Answer 2

Polar Instruments Si8000m y Si9000e son ampliamente utilizados en la industria para calcular los parámetros de líneas de transmisión. Más allá de los parámetros habituales de w, h y t, Polar tendrá en cuenta el perfil de grabado y los efectos de la máscara de soldadura, por ejemplo, para calcular la impedancia característica de manera más precisa que una herramienta que solo considera geometrías rectangulares y una capa dieléctrica.

Si no puedes comprar una licencia por ti mismo, pero estás utilizando un fabricante de placas de circuito completo, es posible que tu fabricante pueda usarlo para generar geometrías de traza para ti, si les proporcionas tu apilamiento.

Incluso si no utilizas Polar, si especificas control de impedancia en las notas de tu fabricante, es probable que tu taller utilice esta herramienta (u una similar) para ajustar tu diseño y lograr la impedancia que especificaste.

Para cálculos rápidos y básicos, recientemente he estado utilizando CGI-Wcalc. Los resultados tienden a estar dentro de unos pocos por ciento de los de Polar, lo cual suele ser lo suficientemente bueno para que el taller de placas pueda ajustar las cosas y lograr una coincidencia de impedancia muy buena.

Como han mencionado los comentarios, si tu preocupación es que una traza de 1.9 mm de ancho ocupa demasiado espacio, la mejor solución probablemente sea utilizar una placa de múltiples capas para que puedas tener una altura dieléctrica del orden de 0.25 mm (o incluso más delgada si tu diseño requiere una densidad realmente alta), y un ancho de traza inferior a 0.5 mm.

Answer 3

Si deseas una microcinta más delgada, necesitas reducir la altura del sustrato utilizando una de las siguientes soluciones:

1. Usar un PCB de 2 capas más delgado, por ejemplo, un PCB de 0.4mm para un ancho de traza de 0.74mm.

2. Usar una placa de 4 capas para que puedas lograr h ~= 0.13mm (dependiendo de las especificaciones del fabricante) y obtener un ancho de traza de ~0.22mm.