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PCB · INTEGRIDADE DE SINAL

Calculadora de par diferencial e diafonia

Dimensione seis geometrias acopladas, compare os modos ímpar e par e estime a diafonia na extremidade próxima a partir do tempo de subida e do comprimento de percurso paralelo.

Geometria e empilhamento

Ω
%
mm
mm
mm

Valores nominais em oz/ft². Para uma camada externa, use a espessura final após metalização informada pelo fabricante.

Seção transversal da geometria

PNDielétrico · εr 4,2Acoplamento lateralAr / máscara de soldaPlano de referênciaW · 0,16 mmS · 0,18 mmH · 0,18 mm

Relações modais

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}}

Impedâncias calculadas

Dentro da faixa desejadaDesvio em relação ao alvo: +8,14 Ω
Impedância diferencial Zdiff108,14 Ω
Impedância de modo ímpar Zodd54,07 Ω
Impedância de modo par Zeven81,16 Ω
Impedância de modo comum Zcommon40,58 Ω
Trilha isolada Z066,24 Ω
Permissividade efetiva3,082
Atraso de propagação5,86 ps/mm
Espaçamento S necessário para a impedância desejada0,1259 mm

Estimativa de diafonia NEXT

Modelo de linhas acopladas terminadas: a diafonia NEXT cresce com o comprimento do percurso paralelo até que o dobro do tempo de propagação se aproxime do tempo de subida do sinal.

mm
ps
V
Pico estimado de NEXT94,82 mV9,482 % · Acoplamento elevado
Escala de barras: 0 a 10% do sinal agressor
Isolamento NEXT-20,46 dB
Acoplamento modal Kb20,034 % · -13,96 dB
Kb com terminação10,119 % · -19,9 dB
Tempo de propagação no trecho acoplado234,25 ps
Comprimento de saturação42,6889 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)

Estimativa quase estática preliminar. Transições, vias, perdas, máscara de solda, rugosidade, assimetrias e diafonia FEXT não são modeladas. Confirme o empilhamento com o fabricante e use um solucionador eletromagnético para interfaces rápidas ou margens estreitas.

Guia de integridade do sinal

Tamanho de um par diferencial e interpretação XTALK

Um par diferencial envolve mais que duas trilhas de 50 Ω. O acoplamento cria modos par e ímpar; o modo ímpar determina a impedância diferencial. O mesmo acoplamento também determina a diafonia entre os condutores.

Método e hipóteses

A ferramenta primeiro calcula impedância de traço isolado com o modelo quasi-estático correspondente ao stack-up. As correções de acoplamento fornecem Zodd e Zeven, com Zdiff = 2·Zodd e Zcommon = Zeven/2. As impedâncias modais produzem Kb. A estimativa NEXT terminada é então escalonada pela razão de duas vezes o tempo de voo da zona acoplada para o tempo de subida do sinal.

Entradas a verificar

Simetria-striplina H

Neste modo, H é a distância total entre ambos os planos de referência. Os vestígios estão centrados entre esses planos, e a espessura de cobre T está incluída em H.

S é a folga entre bordas

Para geometrias ligadas à borda, medir S entre bordas de cobre, não linhas centrais. Para o acoplamento lateral, S é a folga dielétrica vertical entre superfícies de cobre viradas.

Tempo de subida, não taxa de bits

Crosstalk é impulsionado pela taxa de vantagem. Use o tempo de aumento de 10-90% do motorista ou um valor derivado do IBIS; a taxa de dados por si só não descreve o conteúdo de alta frequência.

Comprimento real de execução paralela

Digite apenas o comprimento sobre o qual ambos os traços permanecem paralelos no mesmo ambiente eletromagnético. Analisar transições e mudanças de camada separadamente.

Procedimento recomendado

  1. 1Escolha a geometria e digite as dimensões de empilhamento pressionadas e a espessura de cobre acabada.
  2. 2Afinar W e S para colocar Zdiff dentro da janela de interface, em seguida, inspecionar Zodd e sensibilidade de acoplamento.
  3. 3Avaliar o NEXT com a borda mais rápida, depois ter impedância e estruturas críticas confirmadas pelo fabricante ou um solucionador.

Por que o comprimento acoplado importa

Dois traços mantêm a mesma impedância modal independentemente do comprimento, mas um segmento curto produz menos NEXT enquanto o dobro do seu tempo de voo permanece abaixo do tempo de subida. Uma vez atingido o comprimento de saturação, a extensão do segmento ideal já não eleva o pico do modelo.

O que este cálculo XTALK não cobre

O NEXT resultado cobre o acoplamento entre dois condutores uniformes, corretamente terminados. Não resolve acoplamento par-a-pare, FEXT em microstrip inhomogêneo, descontinuidades, desequilíbrio P/N, conversão de modo, perda ou ressonâncias. Esses casos requerem matrizes RLGC, parâmetros S ou um solucionador 2D/3D.

Perguntas frequentes

Zdiff é sempre o dobro de 50 Ω?

Não. Duas trilhas isoladas de 50 Ω se aproximam de 100 Ω de impedância diferencial quando estão afastadas. Aproximá-las reduz Zodd; portanto, Zdiff = 2·Zodd cai abaixo de 100 Ω, a menos que a largura ou o empilhamento seja ajustado.

O roteamento lateral é melhor do que o acoplamento de bordas?

Não em geral. Broadside roteamento pode economizar largura, mas é sensível ao registro de camadas e muitas vezes cria assimétrico P / N vias. O acoplamento de borda em uma camada é geralmente mais simples de fabricar e verificar.

Por que FEXT não é exibido?

FEXT depende da diferença de velocidade entre os modos par e ímpar. É quase zero em stripline homogêneo, mas depende fortemente de campos no ar, máscara de solda, e dielétrico para microstrip. Um valor credível requer um solucionador modal em vez de um coeficiente genérico.

Referências para consulta

  • IPC-2141A, Guia de Design para Placas de Circuito de Impedância de Alta Velocidade Controlada, seções em microstrip e linhas conectadas.
  • B. C. Wadell, Manual de Design de Linhas de Transmissão, Casa Artech, modelos de linha acoplados.
  • S. C. Thierauf, High-Speed Circuit Board Signal Integrity, Artech House, even/odd-mode e Crosstalk análise.

Conteúdo educativo original, revisado pela última vez em 14 de setembro de 2026 quanto à clareza técnica. Antes de energizar ou fabricar o circuito, confira as folhas de dados, as normas aplicáveis e o seu projeto.