เครื่องมือออกแบบ PCB ความเร็วสูงฟรี

เครื่องคำนวณอิมพีแดนซ์

Microstrip / Stripline / Differential Pair

คำนวณcharacteristic impedanceสำหรับลายวงจร PCB ความเร็วสูงโดยใช้เครื่องคำนวณอิมพีแดนซ์ออนไลน์ฟรีของเรา รองรับการกำหนดค่าmicrostrip, stripline และdifferential pairสำหรับ USB, HDMI, PCIe, DDR และอินเทอร์เฟซความเร็วสูงอื่นๆ

📊

อิมพีแดนซ์ Microstrip

คำนวณอิมพีแดนซ์ microstripโดยใช้สมการ Hammerstad-Jensen เหมาะสำหรับการเดินสายชั้นพื้นผิวที่ลายวงจรวิ่งเหนือระนาบกราวด์ที่มีความสูงไดอิเล็กทริกควบคุม

📐

อิมพีแดนซ์ Stripline

คำนวณอิมพีแดนซ์ striplineสำหรับลายวงจรที่อยู่ระหว่างระนาบกราวด์สองชั้น ให้การป้องกัน EMI ที่ดีกว่าและอิมพีแดนซ์ที่สม่ำเสมอสำหรับสัญญาณความเร็วสูงที่ไว

⚡

Differential Pairs

คำนวณอิมพีแดนซ์ differential pairสำหรับ USB, HDMI, LVDS และอินเทอร์เฟซความเร็วสูงอื่นๆ ออกแบบอิมพีแดนซ์ differential 90Ω, 100Ω หรือกำหนดเองด้วยการเชื่อมต่อ edge หรือ broadside

พารามิเตอร์อิมพีแดนซ์

MOD: IMP_CAL_V1

โหมดการคำนวณ

ประเภทลายวงจร

การกำหนดค่า

ความกว้างลายวงจร

ความสูงไดอิเล็กทริก

ค่าคงที่ไดอิเล็กทริก (Er)

ความหนาทองแดง

การวิเคราะห์อิมพีแดนซ์

ตรวจสอบอิมพีแดนซ์

Characteristic Z0

Single-Ended Z₀

---Ω

Effective Er

0.000

ความหน่วงการแพร่

0.000ps/mm

ความจุไฟฟ้า

0.000pF/m

ความเหนี่ยวนำ

0.000nH/m

Microstrip (พื้นผิว) ภาคตัด

ทำไมการควบคุมอิมพีแดนซ์จึงสำคัญ

✓

Signal Integrity

การไม่ตรงกันของอิมพีแดนซ์ทำให้เกิดการสะท้อนสัญญาณที่ทำลาย eye diagrams และเพิ่มอัตราข้อผิดพลาดบิต การควบคุมอิมพีแดนซ์ที่เหมาะสมช่วยให้มั่นใจในการส่งสัญญาณที่สะอาดสำหรับอินเทอร์เฟซดิจิทัลความเร็วสูง

✓

ความสอดคล้อง EMI/EMC

Characteristic impedanceที่ควบคุมลดการแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและปรับปรุง immunity จำเป็นสำหรับการตรงตามข้อกำหนด FCC, CE และกฎระเบียบอื่นๆ

✓

การรองรับอินเทอร์เฟซความเร็วสูง

USB 2.0/3.0 (90Ω), HDMI (100Ω), PCIe (85Ω), DDR4 (40-60Ω) ทั้งหมดต้องการการจับคู่อิมพีแดนซ์ที่แม่นยำ เครื่องคำนวณของเรารองรับมาตรฐานอินเทอร์เฟซทั่วไปทั้งหมด

✓

การเพิ่มประสิทธิภาพ Stackup

ใช้เครื่องคำนวณอิมพีแดนซ์ของเราเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ stackup PCB ของคุณก่อนการผลิต ปรับความกว้างลายวงจร ความหนาไดอิเล็กทริก หรือน้ำหนักทองแดงเพื่อให้ได้อิมพีแดนซ์เป้าหมาย

✓

โหมดออกแบบ

ระบุอิมพีแดนซ์เป้าหมาย (50Ω, 100Ω ฯลฯ) และคำนวณความกว้างลายวงจรที่ต้องการสำหรับพารามิเตอร์ stackup ของคุณโดยอัตโนมัติ

✓

วัสดุไดอิเล็กทริกหลายชนิด

รองรับ FR-4, Rogers, Isola, Megtron และค่าคงที่ไดอิเล็กทริกที่กำหนดเอง การคำนวณอิมพีแดนซ์ที่แม่นยำสำหรับวัสดุมาตรฐานและความถี่สูง

คู่มือทางเทคนิคเครื่องคำนวณอิมพีแดนซ์

Characteristic impedance (Z₀) คืออัตราส่วนของแรงดันต่อกระแสสำหรับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แพร่กระจายตาม transmission line สำหรับลายวงจร PCB อิมพีแดนซ์นี้ขึ้นอยู่กับเรขาคณิตลายวงจร คุณสมบัติไดอิเล็กทริก และความสัมพันธ์กับระนาบอ้างอิง

เครื่องคำนวณอิมพีแดนซ์ microstripของเราใช้สมการ Hammerstad-Jensen ซึ่งแม่นยำภายใน ±2% สำหรับเรขาคณิต PCB ทั่วไป สำหรับอิมพีแดนซ์ stripline เราใช้สูตร IPC-2141 ที่ปรับให้เหมาะสมสำหรับการกำหนดค่า symmetric stripline

อิมพีแดนซ์ differential pairขึ้นอยู่กับทั้งอิมพีแดนซ์ single-ended ของลายวงจรแต่ละเส้นและการเชื่อมต่อระหว่างลายวงจร การเชื่อมต่อที่แน่นกว่า (ระยะห่างน้อยกว่า) เพิ่มปัจจัยการเชื่อมต่อและโดยทั่วไปลดอิมพีแดนซ์ differential เครื่องคำนวณของเราจัดการทั้งการกำหนดค่า edge-coupled และ broadside-coupled

สำหรับ PCB การผลิต ระบุการควบคุมอิมพีแดนซ์กับผู้ผลิตเสมอและคาดหวังความคลาดเคลื่อน ±10% สำหรับกระบวนการมาตรฐาน การใช้งานที่สำคัญอาจต้องใช้ test coupons และการตรวจสอบ TDR (Time Domain Reflectometry) เพื่อให้มั่นใจในความแม่นยำของอิมพีแดนซ์

เป้าหมายอิมพีแดนซ์ทั่วไป

Single-Ended50Ω

USB 2.0/3.090Ω diff

HDMI100Ω diff

PCIe85Ω diff

LVDS100Ω diff

Ethernet100Ω diff

เครื่องมือที่เกี่ยวข้อง

เครื่องคำนวณความกว้างลายวงจร→เครื่องคำนวณกระแสเวีย→

Quick Impedance Presets

50Ω Microstrip →50Ω Stripline →75Ω Stripline →90Ω Microstrip →100Ω Microstrip →100Ω Stripline →

คำถามที่พบบ่อยการควบคุมอิมพีแดนซ์

Characteristic impedance คืออะไรและทำไมจึงสำคัญ?

Characteristic impedance (Z₀) คืออัตราส่วนของแรงดันต่อกระแสสำหรับคลื่นที่เดินทางตาม transmission line สำหรับสัญญาณความเร็วสูง การไม่ตรงกันของอิมพีแดนซ์ทำให้เกิดการสะท้อนที่ทำลาย signal integrity อิมพีแดนซ์มาตรฐานคือ 50Ω สำหรับ single-ended และ 100Ω สำหรับ differential signals ในการใช้งานส่วนใหญ่

เมื่อไหร่ควรใช้ microstrip vs stripline?

Microstrip (ลายวงจรพื้นผิวเหนือระนาบกราวด์) ผลิตง่ายกว่าและเป็นที่ต้องการสำหรับสัญญาณความเร็วสูงส่วนใหญ่ Stripline (ลายวงจรระหว่างระนาบกราวด์สองชั้น) ให้การป้องกันที่ดีกว่าและอิมพีแดนซ์ที่สม่ำเสมอแต่แพงกว่า ใช้ stripline สำหรับสัญญาณที่ไวที่ต้องการการป้องกัน EMI หรือเมื่อเดินสายผ่านชั้นภายใน

การคำนวณอิมพีแดนซ์เหล่านี้แม่นยำแค่ไหน?

สูตรเหล่านี้ (Hammerstad-Jensen สำหรับ microstrip, IPC-2141 สำหรับ stripline) แม่นยำภายใน ±5% สำหรับเรขาคณิต PCB ทั่วไป สำหรับการผลิต ระบุการควบคุมอิมพีแดนซ์กับ fab house เสมอและคาดหวังความคลาดเคลื่อน ±10% การใช้งานที่สำคัญอาจต้องใช้ test coupons และการตรวจสอบ TDR

ควรใช้ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกเท่าไรสำหรับ FR-4?

FR-4 มาตรฐานมี Er = 4.2-4.8, โดยทั่วไป 4.5 ที่ 1MHz สำหรับการออกแบบความเร็วสูง (>1GHz) ให้ใช้ค่าที่ขึ้นกับความถี่จากดาตาชีตลามิเนตของคุณ วัสดุ low-loss เช่น Rogers (Er ≈ 3.5) หรือ Megtron (Er ≈ 3.4) เป็นที่ต้องการสำหรับสัญญาณหลายกิกะบิต

จะออกแบบ differential pairs สำหรับอิมพีแดนซ์ 100Ω อย่างไร?

เริ่มต้นด้วยลายวงจร single-ended ที่ ~50-55Ω แล้วปรับระยะห่างสำหรับ differential 100Ω การเชื่อมต่อที่แน่นกว่า (ระยะห่างน้อยกว่า) เพิ่มการเชื่อมต่อและลดอิมพีแดนซ์ differential การกำหนดค่าทั่วไป: USB 3.0 (90Ω), HDMI (100Ω), PCIe (85Ω) ตรวจสอบกับ stackup ของ fab เสมอ

ความหนาลายวงจรมีผลต่ออิมพีแดนซ์หรือไม่?

ใช่ ทองแดงที่หนากว่า (น้ำหนัก oz สูงกว่า) ลดอิมพีแดนซ์เล็กน้อยเนื่องจากพื้นที่ภาคตัดที่เพิ่มขึ้น ผลกระทบโดยทั่วไปคือ 1-3Ω สำหรับน้ำหนักทองแดงมาตรฐาน เครื่องคำนวณของเราคำนึงถึงความหนาทองแดงในการคำนวณอิมพีแดนซ์

บทความและคู่มือที่เกี่ยวข้อง

คู่มือวิศวกรรม•11 min

ข้อผิดพลาดเส้นทางส่งคืน PCB สัญญาณผสมที่ทำให้เกิดเสียงรบกวน

คำแนะนำเชิงปฏิบัติเกี่ยวกับข้อผิดพลาดเส้นทางกลับของ PCB สัญญาณผสมที่ทำให้เกิดสัญญาณรบกวน ADC การเด้งกลับของกราวด์ และปัญหา EMC เรียนรู้ว่าเมื่อใดที่ควรหลีกเลี่ยงการแยกระนาบ จุดที่จะต่อจุดแวะ และวิธีการตรวจสอบจุดตัดของตัวแปลงก่อนเผยแพร่

คู่มือวิศวกรรม•11 min

IPC-2152 Temperature Rise Examples for Real Boards

Real PCB current-carrying examples using IPC-2152 thinking. See how layer, copper weight, bottlenecks, and board context change the trace width you should actually release to fabrication.

คู่มือวิศวกรรม•9 min

Designing PCB Traces for PoE Current Levels

Practical PoE PCB guidance for 802.3af, 802.3at, and 802.3bt. Size the 48V path, bridge, vias, and bottlenecks without overbuilding every Ethernet-adjacent trace.

คู่มือวิศวกรรม•9 min

PCB Trace Width for CAN Bus Routing

How wide should CAN bus traces be on a PCB? Practical routing guidance for CAN and CAN FD, including width targets, pair symmetry, impedance considerations, and fab-ready checkpoints.

ดูบทความทั้งหมด →

เครื่องคำนวณ PCB อื่นๆ

เครื่องคำนวณความกว้างลายวงจร

Calculate PCB trace width for your current requirements using IPC-2221 standard. Free online tool for copper thickness, temperature rise, and voltage drop analysis.

ลองเครื่องคำนวณ →

เครื่องคำนวณกระแสเวีย

Calculate via current carrying capacity based on IPC-2221 standard. Free tool for plated through-hole thermal analysis and via array design optimization.