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PCB · SIGNAL INTEGRITY

Calculadora de par diferencial y XTALK

Dimensione seis geometrías acopladas, compare modos pares e impares y estime la diafonía cercana a partir de la velocidad de los bordes y la longitud del recorrido paralelo.

Geometría y apilamiento

Ω
%
mm
mm
mm

Valores nominales de oz/pie². Para una capa exterior, utilice el espesor del poschapado terminado proporcionado por el fabricante.

Sección geométrica

PNDieléctrico · εr 4,2Acoplamiento de bordeMáscara de aire/soldaduraPlano de referenciaW · 0,16 mmS · 0,18 mmH · 0,18 mm

Relaciones modales

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}}

Impedancias calculadas

Dentro de la ventana de destinoDesplazamiento del objetivo: +8,14 Ω
Impedancia diferencial Zdiff108,14 Ω
Impedancia de modo impar Zodd54,07 Ω
Impedancia de modo par Zeven81,16 Ω
Impedancia de modo común Zcommon40,58 Ω
Traza aislada Z066,24 Ω
Permitividad efectiva3,082
Retardo de propagación5,86 ps/mm
Espaciado S requerido para el objetivo0,1259 mm

XTALK / NEXT estimación

Modelo de línea acoplada terminada: NEXT crece con la longitud del recorrido paralelo hasta que 2 × tiempo de vuelo alcanza aproximadamente el tiempo de aumento de la señal.

mm
ps
V
Pico estimado SIGUIENTE94,82 mV9,482 % · Acoplamiento alto
Escala de barra: 0 a 10% de la señal del agresor
SIGUIENTE aislamiento-20,46 dB
Acoplamiento modal Kb20,034 % · -13,96 dB
Terminado Kb10,119 % · -19,9 dB
Tiempo de vuelo de zona acoplada234,25 ps
Longitud de saturación42,6889 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)

Estimación de prediseño cuasiestático. No se solucionan transiciones, vías, pérdidas, máscara de soldadura, rugosidades, asimetrías y FEXT. Confirme la acumulación con el fabricante y utilice un solucionador de campo para interfaces rápidas o márgenes ajustados.

Guía de integridad de señal

Dimensionar un par diferencial e interpretar XTALK

Un par diferencial es más de dos trazas de 50 Ω. El acoplamiento crea modos pares e impares, y el modo impar establece la impedancia diferencial. El mismo acoplamiento determina también la diafonía entre los conductores.

Método y supuestos

La herramienta primero calcula la impedancia de traza aislada con el modelo cuasiestático que coincide con la acumulación. Las correcciones de acoplamiento proporcionan Zodd y Zeven, con Zdiff = 2·Zodd y Zcommon = Zeven/2. Las impedancias modales producen Kb. La estimación NEXT terminada luego se escala según la relación entre el doble del tiempo de vuelo de la zona acoplada y el tiempo de ascenso de la señal.

Datos de entrada que verificar

Línea de franja simétrica H

En este modo, H es la distancia total entre ambos planos de referencia. Las trazas están centradas entre esos planos y el espesor de cobre T se incluye en H.

S es el espacio libre de borde a borde

Para geometrías acopladas por bordes, mida S entre los bordes de cobre, no entre las líneas centrales. Para acoplamiento lateral, S es el espacio dieléctrico vertical entre superficies de cobre enfrentadas.

Tiempo de subida, no velocidad de bits

La diafonía está impulsada por la velocidad de borde. Utilice el tiempo de subida del conductor del 10 al 90 % o un valor derivado de IBIS; La velocidad de datos por sí sola no describe el contenido de alta frecuencia.

Longitud real del recorrido paralelo

Ingrese solo la longitud sobre la cual ambas trazas permanecen paralelas en el mismo entorno electromagnético. Analice las transiciones y los cambios de capa por separado.

Procedimiento recomendado

  1. 1Elija la geometría e ingrese las dimensiones de apilamiento prensado más el espesor del cobre terminado.
  2. 2Ajuste W y S para colocar Zdiff dentro de la ventana de la interfaz, luego inspeccione Zodd y la sensibilidad del acoplamiento.
  3. 3Evalúe NEXT con la ventaja más rápida y luego haga que el fabricante o un solucionador confirme la impedancia y las estructuras críticas.

Por qué es importante la longitud acoplada

Dos trazas retienen la misma impedancia modal independientemente de la longitud, pero un segmento corto produce menos NEXT mientras el doble de su tiempo de vuelo permanece por debajo del tiempo de subida. Una vez que se alcanza la longitud de saturación, extender el segmento ideal ya no eleva el pico del modelo.

Lo que no cubre este cálculo de XTALK

El SIGUIENTE resultado cubre el acoplamiento entre dos conductores uniformes y correctamente terminados. No resuelve acoplamiento par a par, FEXT en microstrip no homogéneo, discontinuidades, desequilibrio P/N, conversión de modo, pérdida o resonancias. Esos casos requieren matrices RLGC, parámetros S o un solucionador 2D/3D.

Preguntas frecuentes

¿Zdiff es siempre el doble de 50 Ω?

No. Dos trazas aisladas de 50 Ω se acercan a 100 Ω cuando están muy separadas. Al acercarlos, se reduce Zodd, por lo que Zdiff = 2·Zodd cae por debajo de 100 Ω a menos que se ajuste el ancho o el apilamiento.

¿Es mejor el enrutamiento lateral que el acoplamiento de borde?

Generalmente no. El enrutamiento lateral puede ahorrar ancho, pero es sensible al registro de capas y a menudo crea vías P/N asimétricas. El acoplamiento de bordes en una capa suele ser más sencillo de fabricar y verificar.

¿Por qué no se muestra FEXT?

FEXT depende de la diferencia de velocidad entre los modos par e impar. Es casi cero en una línea de banda homogénea, pero depende en gran medida de los campos en el aire, la máscara de soldadura y el dieléctrico de la microcinta. Un valor creíble requiere un solucionador modal en lugar de un coeficiente genérico.

Referencias para consultar

  • IPC-2141A, Guía de diseño para placas de circuitos de impedancia controlada de alta velocidad, secciones sobre microstrip y líneas acopladas.
  • B. C. Wadell, Manual de diseño de líneas de transmisión, Artech House, modelos de líneas acopladas.
  • S. C. Thierauf, Integridad de señal de placa de circuito de alta velocidad, Artech House, modo par/impar y análisis de diafonía.

Contenido educativo original, revisado por última vez el 14 de septiembre de 2026. Antes de fabricar o poner en marcha el circuito, compruebe las hojas de datos, las normas aplicables y su diseño.