Zweifel an der Berechnung der Impedanz von 50 Ohm

Ich entwickle ein 4-Layer-FR-4-Board, das einen GNSS-Empfänger (L1 + L2) enthält. HF-Spuren müssen eine Impedanz von 50 Ohm haben. Die Platine enthält zwei innere GND-Schichten und eine Masseebene um die HF-Spur:

HF-Spur

Um die Dicke der HF-Spur zu bestimmen, habe ich einen Online-Rechner verwendet: https://www.changpuak.ch/electronics/Coplanar_Waveguide_Calculator.php Dickenberechnung vor Ort 1

Ich habe als "Substratdicke H [mm]" den Abstand zwischen der obersten Schicht (die die Leiterbahn enthält) und der nächstgelegenen inneren Schicht (GND), dh dem Prepreg, betrachtet.

Ich habe die Dielektrizitätskonstante mit 4,300 angenommen.

Aber auf dieser anderen Seite ist das Ergebnis etwas anders: https://spok.ca/index.php/resources/tools/99-cpwcalc

Dickenberechnung vor Ort 2

Auf anderen Seiten ist die Berechnung sogar anders. Einige berücksichtigen mehrere andere Aspekte.

Meine Frage ist, habe ich richtig gerechnet? Soll ich 0,402 mm oder 0,384 mm Dicke verwenden? Meine Lagenkonfiguration (vom Hersteller meiner Leiterplatten bereitgestellt):

Layer-Konfiguration von meinem Hersteller bereitgestellt

Vielen Dank

Ich habe Leiterbahnbreiten verwendet, die 50 Ohm ergeben. An jedem Standort ist die Leiterbahnbreite, die ungefähr 50 Ohm ergibt, unterschiedlich. Wenn Sie an verschiedenen Stellen dieselbe Breite verwenden, ist die resultierende Impedanz unterschiedlich. Wenn Sie nachsehen, beträgt die Impedanz an beiden Seiten ungefähr 50 Ohm. Aber die daraus resultierende Leiterbahnbreite ist unterschiedlich. Ich verstehe nicht, welche der Leiterbahnbreiten tatsächlich 50 Ohm ergibt.

Warum verwenden Sie in Ihrem Vergleich unterschiedliche Leiterbahnbreiten?
Diese Rechner unterscheiden sich um 18 Mikrometer, was im Vergleich zu Fertigungstoleranzen unbedeutend ist.
FR4 ist eine Materialklasse , kein spezifisches Material an sich. Das Zeug, das Sie von verschiedenen Herstellern kaufen, hat also unterschiedliche Formulierungen und damit unterschiedliche ε - also ist eine Annäherung das Beste, was Sie tun können, wenn Sie nur FR4 verwenden. Wenn Sie eine anspruchsvolle Anwendung haben, die exakte Impedanzen erfordert, müssen Sie ein spezielles Hochfrequenz-Leiterplattenmaterial wie Rogers 4003C oder ähnliches besorgen.

Antworten (1)

Es gibt keinen großen Unterschied (ein paar Prozent zwischen den beiden Ergebnissen), wenn die gleichen Leiterbahnbreiten angegeben werden. 49,9 vs. 48,7 Ohm. Die Genauigkeit wird beim ersten Rechner mit ~10% angegeben und beim anderen nicht näher angegeben.

Unterschiedliche Rechner können unterschiedliche Formeln mit unterschiedlicher Genauigkeit und unterschiedlichen Anwendbarkeitsbereichen verwenden. Einige verwenden die Formeln im IPC-2141A-Standard und einige verwenden die (anscheinend wesentlich genaueren) Wheeler-Gleichungen aus Wadell's Transmission Line Design Handbook .

Da es für FR-4 einen großen Bereich in er gibt (und Fertigungstoleranzen in den Leiterbahnbreiten), macht es keinen allzu großen Sinn, die Dinge mit hoher Genauigkeit zu berechnen, wenn minderwertiges Substrat verwendet wird.

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