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PCB · SIGNAL INTEGRITY

Differenzpaar- und Übersprechrechner

Größe sechs gekoppelte Geometrien, vergleiche ungerade und gerade Moden und schätze Nahend-Crosstalk aus Flankenrate und Parallellauflänge.

Geometrie und Stackup

Ω
%
mm
mm
mm

Nennwerte oz/ft2. Verwenden Sie für eine äußere Schicht die fertige Nachplattierdicke, die vom Hersteller geliefert wird.

Geometriequerschnitt

PNDielektrikum · εr 4,2RandkupplungLuft-/LötmaskeBezugsebeneW · 0,16 mmS · 0,18 mmH · 0,18 mm

Modale Beziehungen

Zdiff=2ZoddZ_{diff}=2Z_{odd}
Zcommon=Zeven2Z_{common}=\dfrac{Z_{even}}{2}
Kb=Zeven−ZoddZeven+ZoddK_b=\dfrac{Z_{even}-Z_{odd}}{Z_{even}+Z_{odd}}

Berechnete Impedanzen

Innerhalb des ZielfenstersVerrechnung vom Ziel: +8,14 Ω
Differenzimpedanz Zdiff108,14 Ω
Odd-Mode-Impedanz Zodd54,07 Ω
Gleichtaktimpedanz Zeven81,16 Ω
Gleichtaktimpedanz Zcommon40,58 Ω
Isolierte Spur Z066,24 Ω
Effektive Permitivität3,082
Verzögerung der Ausbreitung5,86 ps/mm
Für das Ziel erforderlicher Abstand S0,1259 mm

XTALK / NEXT Schätzung

Terminiertes gekoppeltes Leitungsmodell: NEXT wächst mit paralleler Lauflänge, bis 2 × Flugzeit ungefähr die Signalanstiegszeit erreicht.

mm
ps
V
Geschätzter Spitzenwert NEXT94,82 mV9,482 % · Hochkupplung
Barskala: 0 bis 10% des Aggressorsignals
NÄCHSTE Isolation-20,46 dB
Modale Kupplung Kb20,034 % · -13,96 dB
Abgeschlossene Kb10,119 % · -19,9 dB
Flugzeit in der Koppelzone234,25 ps
Sättigungslänge42,6889 mm
W/H · S/H0,889 · 1
Kb,term=Kb1+1−Kb2K_{b,term}=\dfrac{K_b}{1+\sqrt{1-K_b^2}}
NEXT≈VaKb,termmin⁡(1,2tdtr)NEXT\approx V_aK_{b,term}\min\left(1,\dfrac{2t_d}{t_r}\right)

Quasistatische Vorentwurfsschätzung. Übergänge, Vias, Verluste, Lötmaske, Rauhigkeit, Asymmetrien und FEXT sind nicht gelöst. Bestätigen Sie das Stapel-up mit dem Hersteller und verwenden Sie einen Feldlöser für schnelle Schnittstellen oder enge Ränder.

Signalintegritätsführer

Größe ein Differentialpaar und interpretiere XTALK

Ein Differentialpaar ist mehr als zwei 50 Ω Leiterbahnen. Die Kopplung erzeugt gerade und ungerade Moden, und die ungerade Mode setzt eine differentielle Impedanz ein. Die gleiche Kopplung bestimmt auch das Übersprechen zwischen den Leitern.

Methode und Annahmen

Das Werkzeug berechnet zunächst die Isolationsspurimpedanz mit dem quasi-statischen Modell, das dem Lagenaufbau entspricht. Koppelkorrekturen ergeben Zodd und Zeven, mit Zdiff = 2 · Zodd und Zcommon = Zeven/2. Die Modalimpedanzen erzeugen Kb. Die terminierte NEXT-Schätzung wird dann durch das Verhältnis der doppelten Koppelzonenflugzeit zur Signalanstiegszeit skaliert.

Zu prüfende Eingaben

Symmetrische Streifenleitung H

In diesem Zustand ist H der Gesamtabstand zwischen den beiden Bezugsebenen. Die Leiterbahnen sind zwischen diesen Ebenen zentriert, und die Kupferdicke T ist in H enthalten.

S Kanten-Kanten-Abstand

Bei kantengekoppelten Geometrien ist S zwischen Kupferkanten und nicht zwischen Mittellinien zu messen. Für die Breitseitenkopplung ist S der vertikale dielektrische Abstand zwischen einander zugewandten Kupferoberflächen.

Anstiegszeit, nicht Bitrate

Crosstalk wird durch die Flankenrate angetrieben. Verwenden Sie die 10-90% Anstiegszeit des Fahrers oder einen IBIS-abgeleiteten Wert; die Datenrate allein beschreibt nicht den hochfrequenten Inhalt.

Tatsächliche Parallellauflänge

Geben Sie nur die Länge ein, über die beide Leiterbahnen in derselben elektromagnetischen Umgebung parallel bleiben. Übergänge und Schichtänderungen separat analysieren.

Empfohlene Vorgehensweise

  1. 1Wählen Sie die Geometrie und geben Sie gepresste Lagenaufbaumaße plus fertige Kupferdicke ein.
  2. 2Stimmen Sie W und S ein, um Zdiff innerhalb des Schnittstellenfensters zu platzieren, und prüfen Sie dann Zodd und die Kopplungsempfindlichkeit.
  3. 3Bewerten Sie NEXT mit der schnellsten Kante und lassen Sie dann Impedanz und kritische Strukturen vom Hersteller oder einem Solver bestätigen.

Warum gekoppelte Länge wichtig ist

Zwei Leiterbahnen behalten unabhängig von der Länge die gleiche modale Impedanz, aber ein kurzes Segment erzeugt weniger NEXT, während die doppelte Flugzeit unter der Anstiegszeit bleibt. Sobald die Sättigungslänge erreicht ist, erhöht die Verlängerung des idealen Segments nicht mehr die Spitze des Modells.

Was diese XTALK-Berechnung nicht abdeckt

Das NEXT-Ergebnis umfasst die Kopplung zwischen zwei einheitlichen, korrekt abgeschlossenen Leitern. Es löst keine Paar-zu-Paar-Kopplung, FEXT in inhomogenen Mikrostreifen, Diskontinuitäten, P / N-Ungleichgewicht, Modenumwandlung, Verlust oder Resonanzen. Diese Fälle erfordern RLGC-Matrizen, S-Parameter oder einen 2D/3D-Solver.

Häufige Fragen

Ist Zdiff immer zweimal 50 Ω?

Nein. Zwei isolierte 50-Ω-Leiterbahnen nähern sich 100 Ω, wenn sie weit voneinander entfernt sind. Wenn man sie näher bringt, senkt sich Zodd, so dass Zdiff = 2 · Zodd unter 100 Ω fällt, es sei denn, die Breite oder der Lagenaufbau werden angepasst.

Ist Breitseiten-Routing besser als Kantenkopplung?

Nicht allgemein. Breitseiten-Routing kann Breite sparen, ist aber empfindlich gegenüber Schichtregistrierung und erzeugt oft asymmetrische P/N-Vias. Die Randkopplung auf einer Schicht ist in der Regel einfacher herzustellen und zu überprüfen.

Warum wird FEXT nicht angezeigt?

FEXT hängt von der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen geraden und ungeraden Moden ab. Es ist fast Null in homogener Streifenleitung, hängt aber stark von Feldern in der Luft, Lotmaske und Dielektrikum für Mikrostreifen ab. Ein glaubwürdiger Wert erfordert einen Modal-Solver anstelle eines generischen Koeffizienten.

Weiterführende Quellen

  • IPC-2141A, Design Guide for High-Speed Controlled Impedance Circuit Boards, Abschnitte auf Mikrostreifen- und gekoppelten Leitungen.
  • B. C. Wadell, Transmission Line Design Handbook, Artech House, gekoppelte Leitungsmodelle.
  • S. C. Thierauf, High-Speed Circuit Board Signal Integrity, Artech House, Even/Odd-Mode und Crosstalk-Analyse.

Eigene Lerninhalte, zuletzt am 14. September 2026 auf technische Klarheit geprüft. Prüfen Sie vor Inbetriebnahme oder Fertigung stets Datenblätter, geltende Normen und Ihren Entwurf.