Le regole pratiche fornite nella risposta precedente sono abbastanza valide per molti progetti. Ma voglio aggiungere un ulteriore pensiero.

Il fattore di velocità sarà fondamentalmente la radice quadrata inversa della costante dielettrica ( \ $ \ varepsilon_R \ $ o \ $ D_k \ $ ) del materiale attraversato dal campo elettrico attorno alla linea di trasmissione.

Per stripline, questo significa che è essenzialmente la costante dielettrica del materiale del circuito stampato.

Ma per la microstriscia, sarà una media della costante dielettrica del materiale della tavola e del materiale circostante (solitamente aria), pesata dalla proporzione del campo elettrico che viaggia in ciascun mezzo.

Ciò significa che se il tuo progetto ha sia microstriscia che stripline, i segnali nella microstriscia viaggeranno almeno leggermente più velocemente dei segnali nella stripline.

Come sottolineato nei commenti, vale la pena ricordare che la costante dielettrica del materiale PWB può variare in servizio a causa di fattori quali la frequenza operativa, la variazione di temperatura e l'assorbimento di umidità. Possono anche esserci variazioni al momento della produzione a causa di fattori come l'incisione sul retro delle tracce e l'allineamento delle tracce rispetto alle fibre di vetro nel dielettrico.

Se ho una traccia che ha un cambiamento di larghezza, allora ci sarà un cambiamento di impedenza caratteristico e ciò provocherebbe una riflessione parziale dell'onda in arrivo. Ma non c'è assorbimento di energia da nessuna parte, quindi l'unica causa di una riflessione parziale può essere un cambiamento nella velocità di propagazione dell'onda, giusto?

No, questo non segue.

Se c'è una discontinuità nell'impedenza caratteristica, è necessario un diverso rapporto tra corrente e tensione nella linea per il segnale in ingresso e il segnale a propagazione diretta.Ciò significa che per soddisfare KCL e KVL (o, se si desidera una spiegazione più matematica, per soddisfare le condizioni al contorno) nel punto in cui le due geometrie si incontrano, deve essere generata un'onda viaggiante inversa.Quindi il rapporto corrente / tensione sulla linea in entrata alla giunzione può essere adattato a quello sulla linea in uscita, e tutto va bene con l'universo.

La differenza nella velocità di propagazione sulle due linee, se ce n'è una, non è importante qui.

Se si considera la traccia PCB come una linea di trasmissione senza perdite, l'impedenza caratteristica \ $ Z_0 = \ sqrt {\ frac {L} {C}} \ $ ma il fattore di velocità è inversamente proporzionale a \ $ \ sqrt {L \ cdot C} \ $ (dove L & C sono per unità di lunghezza).

Quindi dovrebbe essere possibile che la velocità cambi senza cambiare l'impedenza caratteristica, ma sarebbero necessarie due cose per cambiare simultaneamente.

È vero che se modifichi solo la capacità (o permittività), \ $ Z_0 \ $ cambia proporzionalmente al fattore di velocità.Maggiori informazioni in questo articolo del 1965.

Le onde elettromagnetiche viaggiano in un mezzo dielettrico. In teoria, la velocità di propagazione dipende dalla permittività relativa e dalla permeabilità relativa del mezzo dielettrico in cui sta viaggiando l'onda. Per tutti i materiali pratici, la permeabilità relativa è 1, quindi tipicamente la ignoriamo e diciamo che la velocità dipende solo dal permettività del dielettrico.

La formula è V = C / sqrt (epsilon)

Dove V è la velocità di propagazione, C è la velocità della luce nel vuoto ed epsilon è la permettività relativa. I circuiti stampati tipici sono realizzati con un composito epossidico in fibra di vetro chiamato FR4.

La permettività relativa di FR4 è di circa 4, ma può variare con la frequenza e la temperatura.

Tuttavia, per una traccia su uno strato esterno, il dielettrico è parzialmente aria e parzialmente FR4. Quindi per le tracce su uno strato esterno, di solito viene calcolata una permettività effettiva che cerca di mediare gli effetti dei due diversi dielettrici. Poiché l'aria ha una permettività molto inferiore, i segnali dello strato esterno sono più veloci dei segnali dello strato interno. Puoi dire che saranno circa il 15% più veloci come regola generale. Un calcolo dettagliato può essere effettuato utilizzando formule sviluppate appositamente per questo scopo. Ma tutti i dettagli devono essere forniti (larghezza della traccia, spessore, distanza dal piano di riferimento, permittività esatta del materiale PCB, ecc.).

Per le tracce dello strato interno, la velocità è circa la metà della velocità nello spazio libero. Come notato in precedenza, la permettività nel circuito stampato è una funzione della temperatura e della frequenza del segnale. Questo è qualcosa che devi ottenere dal fornitore FR4 o dalla casa di fabbricazione della scheda se vuoi essere estremamente preciso.

FR4 non è l'unica scelta di materiale. Ce ne sono altri, alcuni specializzati per il calore elevato e alcuni specializzati per l'alta frequenza, ecc.

Le tracce dello strato esterno sono tipicamente modellate come linee di trasmissione di microstip.E le tracce interne sono modellate come linee di trasmissione stripline.La ricerca utilizzando questi termini può essere utile per ulteriori ricerche.

Considera una traccia da 100 ohm.

Ora parallelamente ad esso un'altra traccia da 100 ohm.

Hai una traccia da 50 ohm, con esattamente la stessa velocità di propagazione di uno degli originali.

Quanto segue è tratto dalla "Rule of Thumb # 3 Signal Speed on an Interconnect" del Dr. Eric Bogatin, circa 2013.

La velocità della luce (qualsiasi radiazione EM per quella materia) è 186.000 miglia al secondo, o 300.000 km / s nel vuoto o nell'aria.Una forma più utile di questo per la nostra discussione è 12 pollici per ns.

Quando un campo elettrico [che rappresenta il segnale] viaggia in un materiale dielettrico, come il laminato di un circuito stampato, la velocità della luce rallenta con la radice quadrata della costante dielettrica, Dk.Ad esempio, in FR4, Dk è 4, quindi la velocità della luce nella maggior parte dei materiali laminati è

Tieni presente che la costante dielettrica Dk è la stessa della permettività relativa.