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高速数字 / RF

差分对阻抗计算器|微带线近似模型

根据线宽、边到边间距、参考平面高度及相对介电常数,估算表面微带线的单端与差分阻抗。模型假定铜厚为0。

参数设置
线宽 W
mm
线间距 S
mm
基板厚 H
mm
相对介电常数 ε_r
—

采用 IPC-2141A 简化公式(铜厚 T=0、表面微带)。

计算结果
—
单线 Z_0
—
差分 Z_diff
—
奇模式 Z_odd
—
偶模参考 Z_even
差分对截面和 Z_diff vs S/H

上图=差分对截面图(W、S、H、基板)/下图=S/H 对 Z_diff 曲线(红圆=当前点、虚线=USB 90Ω / HDMI 100Ω 目标)

理论和主要公式

Z0 = 87 / √(εr + 1.41) × ln(5.98H / 0.8W)

k = 0.48 exp(−0.96 S/H)

Zdiff = 2Z0(1 − k); Zodd = Zdiff / 2

Zeven ≈ Z0(1 + k)

两条等宽表面走线位于连续参考平面上方。H是走线到该平面的介质厚度,不一定是PCB总厚度。S是走线边到边的间距,不是中心距。

模型与输入定义

两条等宽表面走线位于连续参考平面上方。H是走线到该平面的介质厚度,不一定是PCB总厚度。S是走线边到边的间距,不是中心距。

复现计算结果

  1. 以mm输入W、S、H,并按实际PCB叠层确认参考平面。
  2. 输入εr后读取Z0、Zdiff、Zodd。模型不考虑铜厚及阻焊层。
  3. 仅增大S,可观察耦合减弱、Zdiff趋近2Z0,而不是简单翻倍。

可复现算例

W=S=H=0.20 mm、εr=4.3时,Z0=87/√5.71×ln(7.475)=73.2 Ω。k=0.48 exp(−0.96)=0.1838,因此Zdiff=2Z0(1−k)=119.6 Ω,Zodd=59.8 Ω。间距加倍使耦合减弱,但差分阻抗不会加倍。

🙋
这个算例应检查什么?
🎓
每次只改变一个输入,对照公式与界面结果的变化。 仅增大S,可观察耦合减弱、Zdiff趋近2Z0,而不是简单翻倍。

适用范围与注意事项

对数自变量≤1时不显示结果,但通过此检查并不保证近似精度。偶模栏仅为对称耦合修正的参考值,并非独立偶模电磁场解。制造值应结合实际铜厚、阻焊层、频率及公差,由PCB厂商或场求解器确认。

常见问题

不是。目标值和容差取决于接口、代际、走线位置和器件,请查阅对应器件设计资料。
H是走线到其下方参考平面的介质厚度。多层板中通常不同于总板厚。
不能。本页面用于表面微带线,夹在两个参考平面之间的带状线需要其他模型。
模型忽略有限铜厚、阻焊层、介电常数的频率变化、制造公差,以及过孔和连接器等不连续结构。

模型依据

检查范围包括显示单位、参考计算、输入敏感性、边界条件及三语言结果,不代表规范符合性或实际工程精度保证。