Velocidad de propagación de señal en PCB

Fórmula

Descripción

Las señales electromagnéticas en las pistas de una PCB viajan más lentamente que la velocidad de la luz en el vacío debido al material dieléctrico que rodea la pista. La velocidad de propagación es c (velocidad de la luz) dividida por la raíz cuadrada de la permitividad relativa efectiva. Para pistas microstrip (capa externa), la εr efectiva está entre 1 y εr_substrate porque el campo eléctrico viaja parcialmente a través del aire. Para pistas stripline (capa interna, enterradas entre planos de masa), la εr efectiva es igual a la εr del sustrato. El FR-4 estándar tiene εr ≈ 4,2-4,5 a bajas frecuencias, dando velocidades de propagación de aproximadamente 0,47-0,49 × c.

Variables

• v_p — Velocidad de propagación (m/s)
• ε_r_eff — Permitividad relativa efectiva de la línea de transmisión

Notas prácticas

c = 299.792.458 m/s. Para microstrip de FR-4 (εr_eff ≈ 3,2-3,5), vp ≈ 160-168 mm/ns ≈ 6,0-6,3 in/ns. Para stripline de FR-4 (εr_eff ≈ 4,2-4,5), vp ≈ 141-146 mm/ns ≈ 5,5-5,8 in/ns. La εr aumenta con la frecuencia (dispersión) en el FR-4, lo que puede causar distorsión de la señal a altas velocidades de datos. Los laminados de bajas pérdidas (Rogers, Megtron) tienen una εr más estable a lo largo de la frecuencia.