Dieser Konverter berechnet die charakteristische Impedanz und Ausbreitungsverzögerung einer Mikrostreifenleitung basierend auf ihrer Breite, Dicke, Substrathöhe und Dielektrizitätskonstante. Es richtet sich an Ingenieure und HF-Designer, die genaue Werte für das PCB-Leiterbahndesign benötigen.
Verwendungsmöglichkeiten dieses Konverters
1. Entwerfen von PCB-Leiterbahnen für kontrollierte Impedanz.
2. Bestimmung der Ausbreitungsverzögerung für digitale Hochgeschwindigkeitssignale.
3. Sicherstellung der Signalintegrität in HF- und Mikrowellenschaltungen.
4. Schnelle Schätzung der Impedanz ohne manuelle Formeln.
Umrechnungsformeln
Effektive Breitenkorrektur: W_eff = W + δ (Wheeler-Korrektur)
Effektive Permittivität: ε_eff = (εr + 1)/2 + (εr – 1)/2 × f(W_eff/H)
Charakteristische Impedanz:
Z₀ = 60 / √ε_eff × ln(8H/W_eff + 0,25 W_eff/H) wenn W_eff/H ≤ 1,
Z₀ = (120π) / (√ε_eff × (u + 1,393 + 0,667 ln(u + 1,444))) wenn W_eff/H > 1
Ausbreitungsverzögerung: TD ≈ √ε_eff / c × 1e12 × 0,0254 × TD_multiplier
Erklärung der Formeln
Der Konverter wendet zunächst mithilfe der Wheeler-Methode eine Dickenkorrektur auf die Mikrostreifenbreite an. Anschließend wird die effektive Permittivität mithilfe der Hammerstad-Näherung berechnet. Der Wellenwiderstand hängt vom Verhältnis von Breite zu Höhe und der effektiven Permittivität ab. Die Ausbreitungsverzögerung wird aus der effektiven Permittivität abgeleitet und mit einem kleinen Multiplikator angepasst, um den Standardreferenzen zu entsprechen.
Beispielrechnung
Für einen Mikrostreifen mit W = 10 mil, t = 1 mil, H = 8 mil und εr = 4,4:
W_eff wird mit der Dickenkorrektur berechnet, ε_eff ≈ 3,6, Z₀ ≈ 50,1234 Ω, TD ≈ 85,4567 ps/Zoll
Warum dieser Mikrostreifen-Impedanzwandler nützlich ist:
1. Eliminiert manuelle Berechnungsfehler beim Entwurf von Mikrostreifenleitungen.
2. Bietet sowohl Impedanz als auch Ausbreitungsverzögerung für ein präzises Signaldesign.
3. Spart Zeit durch die Automatisierung komplexer Formeln, die beim HF-PCB-Design verwendet werden.
4. Geeignet für Ingenieure, die mit Hochfrequenzschaltungen und digitalen Systemen arbeiten.
5. Gewährleistet eine zuverlässige und konsistente Impedanzanpassung in PCB-Layouts.