마이크로스트립·스트립라인 임피던스 계산기
PCB 마이크로스트립이나 스트립라인의 형상으로 특성 임피던스를 구하거나 50 Ω용 트레이스 폭을 찾고, 유효 εr·지연·단위 길이당 L과 C도 계산합니다.
준정적 값입니다. 솔더 마스크(보통 몇 옴 낮아짐)와 수 GHz 분산은 포함하지 않습니다.
마이크로스트립은 scikit-rf의 Hammerstad–Jensen 모델로, 스트립라인은 Wheeler 식과 Cohn의 정확해로 확인했습니다. 브라우저에서 실행됩니다.
사용법
- 마이크로스트립(한 면 위 외층) 또는 스트립라인(두 면 사이 가운데 내층)을 고르고, 임피던스를 구할지 목표에 맞는 폭을 구할지 선택합니다.
- 유전체 높이(스트립라인은 면과 면 사이 전체 간격), 구리 두께, 적층판 εr, 그리고 폭 또는 목표 임피던스를 입력합니다.
- 임피던스나 폭과 함께 유효 εr, 인치·밀리미터당 지연, 단위 길이당 인덕턴스와 커패시턴스를 확인합니다.
자세한 설명
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그라운드 면 위의 PCB 트레이스는 전송선로이며, 특성 임피던스는 트레이스 폭, 면에서의 높이, 구리 두께, 적층판의 유전율로 정해집니다. 이 계산기는 양방향으로 동작합니다. 주어진 트레이스의 임피던스, 또는 단일 종단 50 Ω 같은 목표를 내는 폭을 구합니다. εr 4.3인 1.6 mm FR-4에 1 oz 구리라면 약 3.07 mm입니다. 표면 마이크로스트립은 Hammerstad–Jensen 모델(1980)과 그 두께 보정을 쓰며, 저자들은 0.01 ≤ w/h ≤ 100, εr 128 이하에서 0.2%보다 정확하다고 밝혔습니다. 신호 속도를 정하는 유효 유전율도 함께 나옵니다. 스트립라인(간격 b인 두 면 사이 가운데 트레이스)은 Wheeler의 1978년 식을 쓰며, 두께를 다루고 스트립이 아주 넓지 않은 한 두께 0인 정확해와 0.5% 이내로 일치합니다. 임피던스와 유효 εr로부터 전파 지연(FR-4에서 대략 인치당 140~190 ps)과 단위 길이당 인덕턴스·커패시턴스를 계산합니다. 한계는 모든 닫힌 형식 모델과 같습니다. 마이크로스트립 값은 준정적이라 수 GHz에서는 분산으로 유효 εr이 오르고 임피던스가 달라집니다. 대부분의 외층 트레이스를 덮는 솔더 마스크는 보통 마이크로스트립 임피던스를 몇 옴 낮추지만 모델에 없고, 중심에서 벗어난 스트립라인, 차동 쌍, FR-4의 εr이 주파수·수지 함량·유리 직조에 따라 달라지는 점도 반영하지 않습니다. 제조사는 임피던스를 보통 ±10% 이내로 맞추며, 실제 적층 구조로 돌리는 그들의 필드 솔버가 최종 기준입니다. 이 도구는 올바른 출발 형상을 줍니다.
자주 묻는 질문
50 Ω은 폭이 얼마인가요?
적층 구조에 따라 다릅니다. 표준 1.6 mm FR-4(εr 약 4.3)에 1 oz 구리면 표면 마이크로스트립은 약 3 mm이고, 가까운 면까지 0.2 mm 프리프레그라면 약 0.36 mm입니다. 제조사의 유전체 높이와 εr을 넣어 폭 모드로 계산하세요.
제조사 값과 조금 다른 이유는?
제조사는 솔더 마스크, 해당 주파수에서의 수지·유리 εr, 에칭된 사다리꼴 단면, 외층 도금까지 반영한 필드 솔버를 씁니다. 몇 옴 차이는 정상이며, 닫힌 형식 모델은 출발 형상을 정하는 용도입니다.
유효 유전율이란?
마이크로스트립의 전기장은 일부는 적층판, 일부는 공기를 지나므로, 신호는 εr이 1과 적층판 값 사이인 물질 속에 있는 것처럼 동작합니다. 이것이 전파 속도를 정하며 미터당 지연은 √εeff / c입니다. 스트립라인은 완전히 묻혀 있어 유효 εr이 적층판 값과 같습니다.
주파수의 영향은?
스트립라인은 거의 없습니다. 마이크로스트립은 주파수가 오르면 유효 εr이 커지므로(분산), 수 GHz 이상에서는 여기 준정적 값과 임피던스·지연이 달라지고 적층판과 구리의 손실도 커집니다.
차동 쌍은요?
두 트레이스 사이의 결합이 각 트레이스의 임피던스를 낮추므로, 100 Ω 차동 쌍은 단순히 50 Ω 트레이스 두 개가 아닙니다. 이 계산기는 단일 종단만 다룹니다. 폭은 여기서 정하고 간격은 결합 선로 계산기나 필드 솔버로 정하세요.
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