??PCB過(guò)孔寄生特性詳解

??文/中信華PCB

??過(guò)孔（via）是多層PCB的重要組成部分之一，鉆孔的費(fèi)用通常占PCB制板費(fèi)用的30%到40%。簡(jiǎn)單的說(shuō)來(lái)，PCB上的每一個(gè)孔都可以稱之為過(guò)孔。今天，中信華小編PCB過(guò)孔寄生特性。

??過(guò)孔的寄生特性分為寄生電容和寄生電感兩部分：

??1、寄生電容

??過(guò)孔本身存在著對(duì)地的寄生電容，如果已知過(guò)孔在鋪地層上的隔離孔直徑為D2,過(guò)孔焊盤的直徑為D1，PCB板的厚度為T，板基材介電常數(shù)為ε，則過(guò)孔的寄生電容大小近似于：C=1.41εTD1/(D2-D1)。過(guò)孔的寄生電容會(huì)給電路造成的主要影響是延長(zhǎng)了信號(hào)的上升時(shí)間，降低了電路的速度。

??舉例來(lái)說(shuō)，一塊厚度為50Mil的PCB板，如果使用內(nèi)徑為10Mil，焊盤直徑為20Mil的過(guò)孔，焊盤與地鋪銅區(qū)的距離為32Mil，則我們可以通過(guò)上面的公式近似算出過(guò)孔的寄生電容大致是：C=1.41×4.4×0.050×0.020/(0.032-0.020)=0.517pF

??這部分電容引起的上升時(shí)間變化量為：

??T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2×0.517x(55/2)=31.28ps

??從這些數(shù)值可以看出，盡管單個(gè)過(guò)孔的寄生電容引起的上升延變緩的效用不是很明顯，但如果走線中多次使用過(guò)孔進(jìn)行層間的切換，設(shè)計(jì)者還是要慎重考慮的。

??2、寄生電感

??過(guò)孔存在寄生電容的同時(shí)也存在著寄生電感，在高速數(shù)字電路的設(shè)計(jì)中，過(guò)孔的寄生電感帶來(lái)的危害往往大于寄生電容的影響。它的寄生串聯(lián)電感會(huì)削弱旁路電容的貢獻(xiàn)，減弱整個(gè)電源系統(tǒng)的濾波效用。我們可以用下面的公式來(lái)簡(jiǎn)單地計(jì)算一個(gè)過(guò)孔近似的寄生電感：L=5.08h[ln(4h/d)+1]

??其中L指過(guò)孔的電感，h是過(guò)孔的長(zhǎng)度，d是中心鉆孔的直徑。

??從公式中可以看出，過(guò)孔的直徑對(duì)電感的影響較小，而對(duì)電感影響最大的是過(guò)孔的長(zhǎng)度。仍然采用上面的例子，可以計(jì)算出過(guò)孔的電感為：

??L=5.08×0.050[ln(4×0.050/0.010)+1]=1.015nH

??如果信號(hào)的上升時(shí)間是1ns，那么其等效阻抗大小為：

??XL=πL/T10-90=3.19Ω

??這樣的阻抗在有高頻電流的通過(guò)已經(jīng)不能夠被忽略，特別要注意，旁路電容在連接電源層和地層的時(shí)候需要通過(guò)兩個(gè)過(guò)孔，這樣過(guò)孔的寄生電感就會(huì)成倍增加。

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