Calculadora de impedancia PCB: pares USB 90 Ω, 50 Ω, 100 Ω
Elige la estructura, indica tu apilado y obtén el ancho de pista para una impedancia objetivo, o la impedancia de un ancho que ya dibujaste. Pensada para la pregunta común: qué ancho y separación dan un par USB 2.0 de 90 Ω en una placa de 4 capas.
El primer valor en pantalla es una estimación de fórmula cerrada para cobre desnudo; en un momento lo sustituye una solución de campo 2-D por diferencias finitas (la ecuación de Laplace resuelta dos veces, con los dieléctricos reales y en vacío, y luego Z0 = 1/(c·√(C·C0)), el método cuasi-estático estándar; los pares con los modos par e impar). Medido el 15-10-2026: frente a la tabla de impedancias de 4 capas publicada por OSH Park (docs.oshpark.com; resina de 0,6 mil, Er de máscara 3,3 supuesta) el solver da +1,05 % en la pista simple de 50 Ω, +0,81 % en el par de 90 Ω y +1,05 % en el par de 100 Ω (con Er de máscara de 3,0 a 3,8 salen 50,1 a 50,4, 91,5 a 92,7 y 100,4 a 102,0 Ω); las fórmulas cerradas para cobre desnudo dan +3,9 %, +9,7 % y +10,3 % en la misma tabla porque ignoran la máscara. Sin máscara el solver coincide con Hammerstad–Jensen y Kirschning–Jansen a menos de 1,95 % para w/h de 0,5 a 3. Frente al resultado exacto de Cohn para una stripline de espesor cero queda a menos de 0,87 %. Duplicar la densidad de la malla cambia el resultado como máximo 0,46 % y duplicar la distancia del borde abierto 0,13 %. El modelo es una sección electrostática: sin dispersión en frecuencia y con cobre rectangular. Confirma con la calculadora de impedancia de tu fabricante (para JLCPCB: jlcpcb.com/pcb-impedance-calculator) y revisa el apilado de tu pedido.
Fuentes: método: solución de campo cuasi-estática con y sin dieléctrico, Steer, Microwave and RF Design II, sección 3.5 Microstrip Transmission Lines (eng.libretexts.org), D. M. Pozar, Microwave Engineering, capítulo 3, y la práctica de diferencias finitas del proyecto ECE 3318 de la Universidad de Houston; solver escrito para esta página (no existe un solver de campo en JavaScript con licencia MIT o BSD; atlc, KiCad, Qucs y openEMS son GPL y no se copiaron). Estimación instantánea y comprobaciones: Hammerstad y Jensen, “Accurate Models for Microstrip Computer-Aided Design”, IEEE MTT-S 1980; Kirschning y Jansen, “Accurate Wide-Range Design Equations for the Frequency-Dependent Characteristic of Parallel Coupled Microstrip Lines”, IEEE Trans. MTT 1984 (modos par e impar estáticos, con la corrección de espesor de Jansen), tal como los recoge la documentación técnica de Qucs, capítulo Microstrip components; S. B. Cohn, “Shielded Coupled-Strip Transmission Line”, IRE Trans. MTT 1955, tal como lo recoge la nota de diseño 3.2.1 de Rogers Corporation; B. C. Wadell, Transmission Line Design Handbook, Artech House 1991; IPC-2141A, Design Guide for High-Speed Controlled Impedance Circuit Boards, 2004; Johnson y Graham, High-Speed Digital Design, 1993. Valores de máscara por defecto: Rogers Corporation, “Finding the right solder mask for RF/microwave PCBs” (Dk 3,3 a 3,8) y la hoja de datos Florida CirTech LPI 950 LC-1 (15 a 20 µm). Datos de apilado, consultados el 15-10-2026: página de estructuras laminadas multicapa de PCBWay (Dk del prepreg y espesor tras laminar); páginas de servicio de 2 y 4 capas de OSH Park (docs.oshpark.com, incluida la resina de 0,6 mil); capacidades de JLCPCB (Er) y las plantillas de impedancia de JLCPCB publicadas en github.com/gsuberland/jlcpcb_autogenerated_stackups (generadas automáticamente, de un tercero, no verificadas por JLCPCB).
La fórmula
Microstrip simple: Hammerstad–Jensen (1980) con corrección de espesor (Wadell) Stripline simple: Z0 = 60/√Er · ln(4b / (0,67π(0,8w + t))) Par: Zdif = 2·Z0·(1 − 0,48·e^(−0,96·s/h)) microstrip, 2·Z0·(1 − 0,347·e^(−2,9·s/b)) stripline
Cuándo usarla
Úsala cuando una especificación pide impedancia controlada: 90 Ω diferencial para USB 2.0, 100 Ω para Ethernet, LVDS y muchos enlaces serie, 50 Ω simple para RF y relojes. En una placa de 4 capas la capa superior de señal está sobre un prepreg delgado encima del primer plano interno, así que la altura h es el espesor del prepreg, normalmente de 0,1 a 0,21 mm, y un par de 90 Ω resulta de unos 0,2 a 0,3 mm de ancho. En una placa de 2 capas h es todo el núcleo de 1,5 mm, y la misma impedancia pide pistas algo más anchas que un milímetro; por eso los tramos cortos de USB 2.0 en dos capas suelen enrutarse solo como un par ajustado y de igual longitud, sin perseguir los 90 Ω. Dile al fabricante tu impedancia objetivo, no solo tus anchos: él ajusta a su propio apilado.
Trampas comunes
- El número que ves tras “resolviendo” es una solución numérica 2-D del campo de tu sección, con una exactitud de alrededor del 1 % frente a un resultado exacto y a un 1 % de las impedancias publicadas por OSH Park (medido, ver abajo). Es la exactitud del modelo, no de tu placa: el grabado del fabricante, la tolerancia del laminado (OSH Park indica ±10 % en el espesor del prepreg) y la Er real de la máscara mueven la impedancia real varios por ciento. Pide al fabricante que confirme con su propia calculadora de impedancia antes de comprometerte y usa sus anchos finales.
- El plano de referencia debe ser continuo bajo todo el par. Un corte o una ranura en el plano bajo la pista cambia la impedancia más que cualquier redondeo de esta calculadora.
- La máscara se modela como una película conforme del espesor y la Er que indiques, sobre el cobre y en las separaciones; su Er casi nunca se publica, y entre 3,0 y 3,8 cambia un par de 90 Ω en unos ±1 Ω. Las pistas grabadas son trapecios, más estrechas arriba que en la base; el modelo usa cobre rectangular, así que una pista con mucho socavado da un valor algo bajo.
- Cada apilado usa la altura dieléctrica, Er y espesor de cobre que publica su fabricante (las filas de 4 capas de JLCPCB vienen de un tercero). Los fabricantes dan la Er a distintas frecuencias de prueba, otros pesos de cobre y prepregs difieren, y el fabricante puede cambiar el apilado de tu pedido. Elige Personalizado y escribe los tuyos.
- Un acoplamiento fuerte hace al par más sensible a la tolerancia del grabado en la separación. Si el ancho resuelto sale menor que la pista mínima de tu fabricante, amplía la separación o pide un prepreg más delgado en vez de apretar la pista.
Nota relacionada
USB-C Power Delivery para un producto que no es un teléfono¿Necesitas una placa USB o de alta velocidad enrutada con la impedancia verificada contra el apilado del fabricante?