Cette calculatrice détermine l’impédance simple (Z0) et l’impédance différentielle (Zd) d’une paire de pistes microbandes couplées, en fonction de leurs dimensions géométriques et des propriétés du substrat. Elle est couramment utilisée dans la conception de lignes différentielles à haute vitesse ou RF, telles que les paires LVDS, USB ou RF balancées.
Les paramètres géométriques incluent la largeur de la piste (w), la séparation entre les pistes (d), l’épaisseur du cuivre (t) et la hauteur du substrat diélectrique (h). La constante diélectrique du matériau (εr) influence fortement les valeurs d’impédance obtenues.
Les formules utilisées sont :
Z0 = (87 / √(εr + 1.41)) × ln((5.98 × h) / (0.8 × w + t))
Zd = (174 / √(εr + 1.41)) × ln((5.98 × h) / (0.8 × w + t)) × (1 − 0.48 × exp(−0.96 × (d/h)))
Où :
- Z0 : impédance simple (Ω)
- Zd : impédance différentielle (Ω)
- w, d, t, h : dimensions en mils (1 mil = 0,001 pouce)
- εr : constante diélectrique du substrat
Ces équations montrent que lorsque la séparation entre les deux pistes diminue, le couplage augmente et l’impédance différentielle diminue. À l’inverse, un espacement plus grand rend Zd plus proche de 2 × Z0.
Par exemple, pour un substrat avec εr = 4.2, h = 10 mils, w = 8 mils, t = 1 mil et d = 12 mils, l’impédance différentielle calculée est d’environ 100 Ω, typique des paires différentielles utilisées dans les applications numériques rapides.
Cet outil permet aux ingénieurs RF et concepteurs de circuits imprimés d’optimiser les lignes différentielles pour une adaptation d’impédance précise et des performances de signal équilibrées.