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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.

Qué calcular

Los apilados rellenan altura, Er y cobre para una pista en la capa superior sobre el primer plano, en la unidad elegida; cada uno indica de dónde salen sus datos. Solo se listan fabricantes que publican ellos mismos la altura dieléctrica y la Er. Por defecto: JLC04161H-7628, par de 90 Ω, separación de 0,15 mm.

La máscara de soldadura viene activada para pistas de capa exterior. Los valores por defecto son los de una máscara líquida fotosensible típica: Er 3,3 (Rogers Corp. da 3,3 a 3,8 a 1 GHz) y 20 µm sobre el cobre (una hoja de datos de máscara da 15 a 20 µm). El apilado de OSH Park usa sus 0,6 mil publicados; OSH Park no publica la Er de la máscara. Desactiva la máscara para cobre desnudo o una capa interna.

Sección de la pista En vivo
w 0.292 mms 0.15 mmh 0.21 mmt 0.035 mmεr 4.4Plano de referenciaMáscara de soldadura
— — — —
Z0 = 1 / (c·√(C·C₀)) embeddedera.com/tools

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.

¿Necesitas una placa USB o de alta velocidad enrutada con la impedancia verificada contra el apilado del fabricante?