高速PCB中過孔的影響

在高速PCB多層板中，當(dāng)信號(hào)從一層互連傳輸?shù)搅硪粚踊ミB時(shí)，它們需要通過過孔連接。當(dāng)頻率低于1GHz時(shí)，過孔可以起到良好的連接作用，其寄生電容和電感可以忽略不計(jì)。

當(dāng)頻率高于1GHz時(shí)，通孔寄生效應(yīng)對信號(hào)完整性的影響不容忽視。此時(shí)，過孔顯示為傳輸路徑上阻抗不連續(xù)的斷點(diǎn)，導(dǎo)致信號(hào)完整性問題，如信號(hào)反射、延遲和衰減。

當(dāng)信號(hào)通過過孔傳輸?shù)搅硪粚訒r(shí)，信號(hào)線的參考層也充當(dāng)過孔信號(hào)的返回路徑，并且返回電流將通過電容耦合在參考層之間流動(dòng)，導(dǎo)致諸如接地彈性之類的問題。

過孔的類型

過孔一般又分為三類：通孔、盲孔和埋孔。

盲孔：指位于印刷線路板的頂層和底層表面，具有一定深度，用于表層線路和下面的內(nèi)層線路的連接，孔的深度與孔徑通常不超過一定的比率。

埋孔：指位于印刷線路板內(nèi)層的連接孔，它不會(huì)延伸到線路板的表面。

通孔：這種孔穿過整個(gè)線路板，可用于實(shí)現(xiàn)內(nèi)部互連或作為元件的安裝定位孔。由于通孔在工藝上更易于實(shí)現(xiàn)，成本較低，所以一般印制電路板均使用。

過孔的寄生電容

過孔本身存在著對地的寄生電容，若過孔在鋪地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，板基材介電常數(shù)為ε，則過孔的寄生電容大小近似于：

      C =1.41εTD1/（D2-D1）

過孔的寄生電容主要通過延長信號(hào)的上升時(shí)間和降低電路速度來影響電路。電容越小，沖擊越小。

過孔的寄生電感

過孔本身具有寄生電感。在高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)中，過孔寄生電感的危害往往大于寄生電容的危害。過孔的寄生串聯(lián)電感將削弱旁路電容的作用和整個(gè)電源系統(tǒng)的濾波效用。如果L表示過孔的電感，h表示過孔的長度，D表示中心鉆孔的直徑，過孔的寄生電感約為：

      L=5.08h［ln（4h/d）1］

從式中可以看出，過孔的直徑對電感的影響較小，而對電感影響最大的是過孔的長度。