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PCB过孔寄生特性详解

  • 2021-11-11 00:00
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  PCB过孔寄生特性详解


  过孔(via)是多层PCB的重要组成部分之一,钻孔的费用通常占PCB制板费用的30%到40%。简单的说来,PCB上的每一个孔都可以称之为过孔。今天,中信华小编PCB过孔寄生特性


  过孔的寄生特性分为寄生电容和寄生电感两部分:


  1、寄生电容

  过孔本身存在着对地的寄生电容,如果已知过孔在铺地层上的隔离孔直径为D2,过孔焊盘的直径为D1,PCB板的厚度为T,板基材介电常数为ε,则过孔的寄生电容大小近似于:C=1.41εTD1/(D2-D1)。过孔的寄生电容会给电路造成的主要影响是延长了信号的上升时间,降低了电路的速度。

  举例来说,一块厚度为50Mil的PCB板,如果使用内径为10Mil,焊盘直径为20Mil的过孔,焊盘与地铺铜区的距离为32Mil,则我们可以通过上面的公式近似算出过孔的寄生电容大致是:C=1.41×4.4×0.050×0.020/(0.032-0.020)=0.517pF

  这部分电容引起的上升时间变化量为:

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

  从这些数值可以看出,尽管单个过孔的寄生电容引起的上升延变缓的效用不是很明显,但如果走线中多次使用过孔进行层间的切换,设计者还是要慎重考虑的。


  2、寄生电感

  过孔存在寄生电容的同时也存在着寄生电感,在高速数字电路的设计中,过孔的寄生电感带来的危害往往大于寄生电容的影响。它的寄生串联电感会削弱旁路电容的贡献,减弱整个电源系统的滤波效用。我们可以用下面的公式来简单地计算一个过孔近似的寄生电感:L=5.08h[ln(4h/d)+1]

  其中L指过孔的电感,h是过孔的长度,d是中心钻孔的直径。

  从公式中可以看出,过孔的直径对电感的影响较小,而对电感影响最大的是过孔的长度。仍然采用上面的例子,可以计算出过孔的电感为:

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

  如果信号的上升时间是1ns,那么其等效阻抗大小为:

  XL=πL/T10-90=3.19Ω

  这样的阻抗在有高频电流的通过已经不能够被忽略,特别要注意,旁路电容在连接电源层和地层的时候需要通过两个过孔,这样过孔的寄生电感就会成倍增加。


  以上便是专业PCB厂家为你详解的过孔的寄生特性,你都了解了吗?

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