Calculadora de impedância de cabo

Um cabo que transporta um sinal com variação rápida se comporta como uma linha de transmissão, e não como um simples fio. Seus condutores armazenam energia magnética pela indutância distribuída e energia elétrica pela capacitância distribuída. A razão entre essas propriedades determina a impedância característica: a relação entre tensão e corrente de uma onda que percorre uma linha infinita ou com terminação perfeitamente casada. Ela é medida em ohms, mas não equivale à resistência em corrente contínua medida entre as extremidades do cabo. Em uma linha ideal sem perdas, a impedância característica é a raiz quadrada da indutância por unidade de comprimento dividida pela capacitância por unidade de comprimento. Esta calculadora aceita indutância em microhenrys por metro e capacitância em picofarads por metro, faz as conversões necessárias e retorna a impedância em ohms. Também calcula o atraso de propagação pela raiz quadrada do produto da indutância pela capacitância. Com essas unidades, a raiz fornece diretamente nanossegundos por metro. A velocidade do sinal é um bilhão dividido pelo atraso em nanossegundos por metro. Uma linha comum de 50 ohms pode ter aproximadamente 0.25 microhenry por metro e 100 picofarads por metro. Esses valores produzem um atraso de cinco nanossegundos por metro e uma velocidade próxima de duzentos milhões de metros por segundo, cerca de dois terços da velocidade da luz no vácuo. O material dielétrico e a geometria do cabo definem os valores distribuídos. Razões de diâmetro coaxial, espaçamento do par trançado, permissividade do isolamento, blindagens, condutores próximos e tolerâncias de fabricação influenciam o resultado. O casamento de impedâncias se torna importante quando o comprimento elétrico do cabo é significativo em relação ao tempo de subida ou ao comprimento de onda do sinal. Se as impedâncias da fonte, da linha e da carga forem diferentes, parte da onda será refletida. Reflexões podem causar oscilações, sobressinal, menor transferência de potência, erros de dados ou ondas estacionárias. Sistemas de rádio geralmente usam cabos de 50 ohms, vídeo de radiodifusão costuma usar 75 ohms, e muitas interfaces digitais diferenciais usam impedâncias diferenciais controladas. Esses padrões não são intercambiáveis apenas porque os conectores se encaixam. A equação sem perdas é útil como estimativa de projeto, mas cabos reais também têm resistência em série e condutância em paralelo que variam com a frequência. Efeito pelicular, perdas dielétricas, descontinuidades dos conectores, curvas, temperatura e condições de instalação alteram o comportamento. Para alta frequência ou aplicações críticas de segurança, use dados do fabricante ou medições de um analisador de redes. Esta calculadora é indicada para conferir parâmetros distribuídos, comparar construções de cabos, ensinar fundamentos de linhas de transmissão e obter uma estimativa inicial de integridade de sinal antes de uma análise mais completa dependente da frequência.