高速PCB過孔的使用

過孔設計是由孔及孔周圍的焊盤區和內層電氣隔離區組成。過孔的寄生電感、寄生電容等會影響通過過孔的高速信號，過孔的尺寸和與之相連接的焊盤對過孔的屬性具有直接的影響。

1.寄生電容

過孔本身存在著對地或電源的寄生電容，如果已知過孔在內層上的隔離孔直徑為D2；過孔焊盤的直徑為D1；PCB的厚度為T；板基材的相對介電常數為ε；則過孔的寄生電容大小近似為

過孔的寄生電容延Κ了電路中信號的上升時問，降低了電路的速度。如果一塊厚度為25mil的PCB，使用內徑為10mil，焊盤直徑為20mil的過孔，內層電氣間隙寬度為32mil時，可以通過上面的公式近似算出過孔的寄生電容大致為0.259 pF。如果走線的特性阻抗為30Ω,則該寄生電容引起的信號上升時間延長量為

式中的系數1/2是因為過孔在走線的中途。從這些數值可以看出，盡管單個過孔的寄生電容引起的上升沿變緩的效用不是很明顯，但是如果走線中多次使用過孔進行層間的切換，設計者還是要慎重考慮的。

2．寄生電感

過孔還具有與其高度和直徑直接相關的串聯寄生電感。若九是過孔的高度；d是中心鉆孔的直徑；則過孔的寄生電感L近似為

在高速數字電路的設計中，寄生電感帶來的危害**過寄生電容的影響。過孔的寄生串聯電感會削弱旁路電容在電源或地平面濾除噪聲的作用，減弱整個電源系統的濾波效用c因此旁路和去耦電容的過孔應該盡可能短，以使其電感值較小。

通過上面對過孔寄生特性的分析，為了減小過孔的寄生效應帶來的不利影響，在進行高速PCB設計時應盡量做到：

· 盡量減少過孔，尤其是時鐘信號走線；

· 使用較薄的PCB有利于減小過孔的兩種寄生參數；

· 過孔阻抗應該盡可能與其連接的走線的阻抗相匹配，以便減小信號的反射；

· 選擇合理的過孔尺寸。對于多層、密度一般的PCB，選用0.25 mm/0.51 mm/0．91 mm（鉆孔直徑/焊盤直徑/內層隔離區直徑）的過孔較好；對于一些高密度的PCB可以使用0.20 mm/0.46 mm/0.86 mm的過孔，也可以嘗試非穿導孔；對于電源或地線的過孔則可以考慮使用較大尺寸，以減小阻抗；

· 內層電氣隔離區越大越好，考慮PCB上的過孔密度，一般使其滿足D2＝Dg+0．41 mm；

· 電源和“地”的引腳要就近放置過孔，過孔和引腳之間的引線越短越好，因為它們會導致電感的增加。同時電源和地的引線要盡可能粗，以減少阻抗；

· 在信號換層的過孔附近放置一些接地過孔，以便為信號提供短距離回路。

在設計時要從成本和信號質量兩方面綜合考慮，在高速PCB設計時，都希望過孔越小越好，這樣板上就留有更多的布線空間，此外，過孔越小，寄生電容也越小，更適合用于高速電路。因此，在高速PCB的過孔設計時應給于均衡考慮。

	


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