原標(biāo)題：過孔的寄生電容和寄生電感

過孔（金屬氧化孔）在高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)中主要用于連接各層印制導(dǎo)線，但過孔本身存在的寄生參數(shù)，包括寄生電容和寄生電感，會(huì)對(duì)電路性能產(chǎn)生顯著影響。以下是對(duì)過孔的寄生電容和寄生電感的詳細(xì)解釋：

一、過孔的寄生電容

1. 定義：

• 過孔的寄生電容是指過孔與地之間形成的電容。

2. 計(jì)算公式：

• C：過孔的寄生電容。

• ε：PCB板基材的介電常數(shù)。

• T：PCB板的厚度。

• D1：過孔焊盤的直徑。

• D2：過孔在鋪地層上的隔離孔直徑。

• C=1.41εTD1/(D2-D1)

3. 影響因素：

• 過孔的寄生電容主要取決于過孔焊盤的直徑（D1）、PCB板的厚度（T）以及鋪地層上隔離孔的直徑（D2）。

• 過孔焊盤直徑越大、PCB板厚度越高、鋪地層上隔離孔直徑越小，寄生電容越大。

4. 對(duì)電路的影響：

• 過孔的寄生電容會(huì)延長(zhǎng)信號(hào)的上升時(shí)間，降低電路的速度。

• 在高速電路中，單個(gè)過孔的寄生電容可能引起的上升延變緩效用不是很明顯，但如果走線中多次使用過孔進(jìn)行層間切換，其累積效應(yīng)將不容忽視。

二、過孔的寄生電感

1. 定義：

• 過孔的寄生電感是指過孔本身以及與其相連的導(dǎo)線在電流變化時(shí)產(chǎn)生的自感和互感效應(yīng)。

2. 計(jì)算公式：

• L：過孔的電感。

• h：過孔的長(zhǎng)度（即PCB板的厚度）。

• d：中心鉆孔的直徑。

• L=5.08h[ln(4h/d)+1]

3. 影響因素：

• 過孔的寄生電感主要取決于過孔的長(zhǎng)度（h）和中心鉆孔的直徑（d）。

• 過孔長(zhǎng)度越長(zhǎng)、中心鉆孔直徑越小，寄生電感越大。但值得注意的是，中心鉆孔直徑對(duì)電感的影響相對(duì)較小。

4. 對(duì)電路的影響：

• 過孔的寄生電感會(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。

• 在高速數(shù)字電路中，過孔的寄生電感帶來的危害往往大于寄生電容的影響。

• 特別是在高頻信號(hào)傳輸時(shí)，過孔的寄生電感會(huì)產(chǎn)生較大的阻抗，影響信號(hào)的傳輸質(zhì)量。

三、減小過孔寄生效應(yīng)的方法

1. 選擇合理尺寸的過孔：

• 在成本和信號(hào)質(zhì)量之間找到平衡點(diǎn)，選擇適當(dāng)尺寸的過孔。對(duì)于6~10層的內(nèi)存模塊PCB設(shè)計(jì)，通常選用10/20Mil（鉆孔/焊盤）的過孔；對(duì)于高密度的小尺寸板子，可以嘗試使用8/18Mil的過孔。

2. 使用較薄的PCB板：

• 較薄的PCB板有利于減小過孔的兩種寄生參數(shù)。

3. 避免不必要的過孔：

• PCB板上的信號(hào)走線盡量不換層，即盡量不要使用不必要的過孔。

4. 優(yōu)化電源和地線的過孔設(shè)計(jì)：

• 電源和地的管腳要就近打過孔，過孔和管腳之間的引線越短越好。

• 電源和地的引線要盡可能粗，以減少阻抗。

5. 在信號(hào)換層處放置接地過孔：

• 在信號(hào)換層的過孔附近放置一些接地的過孔，以便為信號(hào)提供很近的回路。這有助于減小信號(hào)的傳輸阻抗和干擾。

綜上所述，過孔的寄生電容和寄生電感是高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)中不可忽視的問題。通過合理選擇過孔尺寸、使用較薄的PCB板、避免不必要的過孔以及優(yōu)化電源和地線的過孔設(shè)計(jì)等方法，可以有效減小過孔的寄生效應(yīng)對(duì)電路性能的影響。