La impedancia de traza de PCB (ecuaciones) no parece tener en cuenta la frecuencia, he estado considerando (anteriormente) que se trata de una impedancia característica, es decir, la impedancia distribuida de la línea 'vista' desde un cierto punto en la línea para una frecuencia dada (pero no estoy seguro si esto es válido)
Entonces, ¿la impedancia de traza de PCB es una impedancia o una resistencia?
(Edita la redacción incómoda)
Entonces, ¿la impedancia de traza de PCB es una impedancia o una resistencia?
Es ambos (cuento corto)...
La diferencia entre un cable y una pista de placa de circuito impreso es la longitud. Los cables pueden tener millas de largo, pero es probable que un rastro de PCB no tenga más de un pie. A una longitud de un pie (300 mm), una frecuencia de señal que tiene esta longitud de onda es de aproximadamente 1 GHz. Sin embargo, decimos en EE que cualquier cosa que se acerque a una décima parte de una longitud de onda comienza a ser significativa, por lo tanto, para un pie (300 mm), cualquier cosa alrededor de 100 MHz o más es relevante para comenzar a pensar en la impedancia característica y, lo que es más importante, cualquier cosa seriamente superior a 1 MHz va a tener una impedancia puramente resistiva.
La fórmula general para una línea t es esta: -
A medida que la frecuencia sube más allá de varios cientos de kHz, la los términos dominan y obtenemos esto: -
Esa fórmula no está relacionada con la frecuencia y también es resistiva.
Terminando; cualquier cálculo de línea t de PCB no se molestará en pensar en otra cosa que no sean términos resistivos porque simplemente no será físicamente lo suficientemente largo como para ser una consideración práctica.
Depende de cómo se use el término "traza de impedancia". Puede usarse para referirse a la impedancia en serie (principalmente resistencia) de la traza, que es importante a alta corriente.
O puede ser sinónimo de impedancia característica.
El contexto puede ayudar.
Si la "impedancia" es una fracción de un ohmio, o el contexto son altas corrientes de CC, o si está trabajando en un convertidor reductor o un controlador de motor, significa la resistencia del rastro (cuanto más grueso sea el rastro, menor será la impedancia). Nadie piensa en las características de la línea de transmisión en una fuente de alimentación; por lo general, desea la resistencia de traza más baja posible y la inductancia en los circuitos de conmutación.
Si la "impedancia" es de 50 o 75 ohmios o cercana a estos, o el contexto es una entrada de antena o un filtro de RF, entonces la impedancia característica (en cuyo caso, la resistencia traza real aparecerá no como "impedancia" sino como línea de transmisión " pérdida".)
Ahora, no nos has dado nada del contexto, así que...
Una traza de PCB es una línea de transmisión.
Una línea de transmisión ideal tiene una impedancia resistiva. Una línea de transmisión con pérdida tendrá una impedancia tan cercana a la resistiva que pocas personas la tratarían como algo más que resistiva.
En un sustrato real, digamos FR4, la impedancia de una traza de PCB real variará con la frecuencia debido a la variación de la constante dieléctrica y la pérdida del dieléctrico, y la variación de la resistencia del cobre con la frecuencia. Además, si la traza es microcinta, la cantidad de campo en el aire y en la placa variará con la frecuencia, lo que provocará variaciones de velocidad e impedancia.
La impedancia de traza de PCB no parece tener en cuenta la frecuencia
Eso no es cierto en absoluto. ¿Qué pasa con los circuitos de alta velocidad? Cualquier interfaz con un par diferencial, como PCIe o USB, considerará la frecuencia para diseñar un seguimiento.
No soy partidario de la “pura resistencia”. Mientras exista el electromagnetismo, siempre habrá impedancia, incluso si la parte imaginaria (por ejemplo, inductancia/capacitancia) es extremadamente pequeña.
Creo que lo que estás buscando es una microstrip, que es un tipo de línea de transmisión para placa PCB. Contienen una traza, un plano de tierra y un sustrato dieléctrico.
Altium tiene sus propias guías de diseño específicamente para trazas y frecuencia.
Las trazas de PCB tienen resistencia y tienen impedancia. Es decir, una traza puede actuar como una resistencia, un inductor y un condensador. Son los tres a la vez.
La resistencia es independiente de la frecuencia de las señales. La inductancia y la capacitancia de la traza también son (en gran medida) independientes de la frecuencia.
La resistencia depende de la longitud y el área de la sección transversal de la traza.
La inductancia depende de la longitud de la pista y de cómo se enruta (las florituras generan impedancias más altas).
La capacitancia depende de la longitud y el área de la superficie de la pista, así como del área de los conductores adyacentes: una pista ancha sobre un plano de tierra tiene más capacitancia a tierra que una pista estrecha que cruza una pista de tierra estrecha en ángulo recto.
Para una traza determinada, la resistencia, la inductancia y la capacitancia están bastante bien fijadas y no cambian mucho con la frecuencia de la señal.
Sin embargo, la impedancia depende de la frecuencia.
Eso es inherente a las definiciones de impedancia para inductores y condensadores:
Por tanto, la impedancia de una traza depende de la frecuencia de la señal que la atraviesa.
Cada vez que desee conocer la impedancia de una traza, debe conocer la frecuencia de la señal.
Las líneas de transmisión (líneas de banda, líneas de microbanda y todos sus otros parientes de PCB) juegan la inductancia y la capacitancia entre sí para lograr una impedancia que es mayormente independiente de la frecuencia de la señal. Eso es lo mismo que la impedancia característica de un cable coaxial, excepto que puede diseñarlo con la impedancia que desee en lugar de la que entregó el fabricante del cable.
Si observa las ecuaciones (simplificadas) utilizadas para diseñar líneas de franjas, verá que no hay frecuencias involucradas.
Este documento de Analog Devices sobre striplines tiene muchos ejemplos.
No hay frecuencias involucradas, solo las dimensiones y propiedades de los materiales utilizados.
Las impedancias diseñadas en una PCB serán independientes de la frecuencia en la medida en que las propiedades del material y la precisión de fabricación lo permitan.
A frecuencias extremadamente altas, tiene que usar diferentes materiales y probablemente diferentes herramientas. Sin embargo, los principios siguen siendo los mismos.
Tony Estuardo EE75