Calculadora de impedancia de cable

Un cable que transporta una señal que cambia rápidamente se comporta como una línea de transmisión, no como un simple conductor. Sus conductores almacenan energía magnética mediante la inductancia distribuida y energía eléctrica mediante la capacitancia distribuida. La relación entre ambas propiedades determina la impedancia característica: la relación entre tensión y corriente de una onda que recorre una línea infinita o con una terminación perfectamente adaptada. Se mide en ohmios, pero no equivale a la resistencia de corriente continua medida entre los extremos de un cable. En una línea ideal sin pérdidas, la impedancia característica es la raíz cuadrada de la inductancia por unidad de longitud dividida entre la capacitancia por unidad de longitud. Esta calculadora acepta inductancia en microhenrios por metro y capacitancia en picofaradios por metro, convierte las unidades y devuelve la impedancia en ohmios. También calcula el retardo de propagación como la raíz cuadrada del producto de inductancia y capacitancia. Con estas unidades de entrada, esa raíz da directamente nanosegundos por metro. La velocidad de señal es mil millones dividido entre el retardo en nanosegundos por metro. Una línea habitual de 50 ohmios puede tener aproximadamente 0.25 microhenrios por metro y 100 picofaradios por metro. Esos valores producen un retardo de cinco nanosegundos por metro y una velocidad cercana a doscientos millones de metros por segundo, unos dos tercios de la velocidad de la luz en el vacío. El material dieléctrico y la geometría del cable fijan los valores distribuidos. Influyen las relaciones de diámetros coaxiales, la separación del par trenzado, la permitividad del aislamiento, los blindajes, los conductores cercanos y las tolerancias de fabricación. La adaptación de impedancias cobra importancia cuando la longitud eléctrica del cable es significativa respecto al tiempo de subida o la longitud de onda de la señal. Si las impedancias de fuente, línea y carga difieren, parte de la onda se refleja. Las reflexiones pueden causar oscilaciones, sobreimpulsos, menor transferencia de potencia, errores de datos u ondas estacionarias. Los sistemas de radio suelen usar cable de 50 ohmios; el video de difusión, de 75 ohmios; y muchas interfaces digitales diferenciales usan impedancias diferenciales controladas. Estos estándares no son intercambiables solo porque encajen los conectores. La ecuación sin pérdidas es útil como estimación de diseño, pero los cables reales también tienen resistencia en serie y conductancia en paralelo que varían con la frecuencia. El efecto pelicular, las pérdidas dieléctricas, las discontinuidades de los conectores, las curvas, la temperatura y la instalación alteran el comportamiento. Para aplicaciones de alta frecuencia o críticas para la seguridad, usa datos del fabricante o mediciones de un analizador de redes. Esta calculadora sirve para comprobar parámetros distribuidos, comparar construcciones, enseñar fundamentos de líneas de transmisión y obtener una primera estimación de integridad de señal antes de un análisis completo dependiente de la frecuencia.