微带线 / 带状线阻抗
计算微带线、对称带状线及差分线的特性阻抗、有效介电常数和传播延迟,也可由目标阻抗反算线宽。
输入参数
计算结果
点按结果可复制数值;支持输入 4.7k、100n、2u2 等工程写法
计算公式
微带线(Hammerstad–Jensen):u = w/h,Z01(u) = (η0/2π)·ln[f(u)/u + √(1 + 4/u²)],f(u) = 6 + (2π − 6)·e−(30.666/u)0.7528
εeff = (εr+1)/2 + (εr−1)/2 · (1 + 10/u)−ab;铜厚修正 Δu = (t/πh)·ln[1 + 4e/((t/h)·coth²√(6.517u))]
微带线(IPC-2141):Z0 = 87/√(εr+1.41) · ln[5.98h/(0.8w + t)]
带状线(IPC-2141 / Cohn):Z0 = 60/√εr · ln[4b/(0.67π(0.8w + t))](本工具主结果采用更精确的 Wheeler 公式)
差分微带:Zdiff ≈ 2Z0(1 − 0.48e−0.96s/h);差分带状线:Zdiff ≈ 2Z0(1 − 0.347e−2.9s/b)
tpd = √εeff / c
原理与说明
当信号上升时间与走线延迟可比(一般走线长度 > 上升沿空间长度的 1/6)时,PCB 走线需要按传输线设计,控制特性阻抗以减少反射。
结构说明
- 微带线:外层走线,下方一层参考地平面,场一部分在空气中,所以 εeff < εr,速度较快。
- 带状线:内层走线夹在两层地平面中间(本工具按对称结构计算,b 为两地平面间的总介质厚度),场全部在介质中,εeff = εr,屏蔽好。
- 差分线:USB 90 Ω、以太网/LVDS/HDMI 100 Ω 是常见目标;线间距越小耦合越强,差分阻抗越低。
精度
- Hammerstad–Jensen 公式在 0.01 ≤ w/h ≤ 100、εr ≤ 128 范围内误差 < 1%(静态近似,不含色散);Wheeler 带状线公式误差约 0.5%。
- IPC-2141 简化公式只在较窄范围内准确,作为对照;差分耦合项为经验公式,误差可达 5–10%,重要设计请用场求解器复核或让板厂按叠层计算。
- 示例:FR-4(εr 4.3)1.6 mm 板厚、1 oz,50 Ω 微带线宽约 3.0 mm;0.2 mm 介质时约 0.36 mm。