传输线阻抗计算器

计算微带线和带状线的特性阻抗，用于PCB高速信号走线阻抗控制设计。

微带线截面 — 信号线在介质表面，下方为参考地平面

实时计算 — 输入即出结果

参数输入

传输线类型

线宽 (W)

介质厚度 (H) — 信号线到参考层的距离

铜厚 (T)

介电常数 (Er)

计算结果

特性阻抗 Z0
—

有效介电常数 Eeff

—

单位电容 C

—

单位电感 L

—

传播延迟 tp

—

W/H比

—

传输线阻抗计算公式

高速PCB设计中，信号走线的特性阻抗必须与信号源和负载匹配（通常50Ω或100Ω差分），否则会产生信号反射和完整性问题。

微带线公式（IPC-2141）

微带线是外层走线，一侧暴露在空气中，另一侧是介质和参考地平面：

Z0 = (87 / √(Er_eff + 1.41)) × ln(5.98 × H / (0.8 × W + T))

有效介电常数（考虑空气和介质混合效应）：

Er_eff = (Er + 1)/2 + (Er - 1)/2 × (1 + 12×H/W)^(-1/2) + 0.04 × (1 - W/H)²

带状线公式

带状线是内层走线，上下两侧均为参考平面：

Z0 = (60 / √Er) × ln(4 × H / (0.67 × π × (0.8 × W + T)))

单位长度参数

传输线的分布参数与阻抗的关系：

C = √(Er_eff) / (Z0 × c)

L = Z0 × √(Er_eff) / c

tp = √(Er_eff) / c （传播延迟，每米秒数）

其中 c = 3×10⁸ m/s 为光速。

常用PCB材料介电常数

FR-4 — Er ≈ 4.3~4.6，最常用，成本低
Rogers 4350B — Er ≈ 3.66，高频性能好
Rogers 4003C — Er ≈ 3.38，射频设计常用
PTFE/Teflon — Er ≈ 2.1~2.8，微波频段
氧化铝(Al2O3) — Er ≈ 9.8，厚膜电路

50Ω阻抗设计经验值（FR-4, 1oz铜）

1.6mm板厚 → 线宽约3.0mm（外层微带线）
0.2mm介质厚度 → 线宽约0.38mm（外层微带线）
0.1mm介质厚度 → 线宽约0.18mm（外层微带线）
内层带状线阻抗通常比外层微带线低，相同尺寸下Z0更小

工程注意事项

阻焊层影响 — 阻焊油墨会使微带线阻抗降低约2~3Ω
铜厚影响 — 铜越厚，相同线宽阻抗越低
蚀刻补偿 — 制造商的蚀刻工艺会导致实际线宽与设计值有偏差
差分阻抗 — 差分对阻抗Zdiff ≠ 2×Z0，需考虑线间距耦合
频率相关 — Er随频率变化，高频时阻抗会有偏移

应用场景

高速数字信号 — USB, HDMI, PCIe等50Ω/100Ω阻抗控制
射频电路 — 天线馈线、匹配网络50Ω设计
差分对 — LVDS, CAN, RS-485等100Ω差分阻抗