PCB过孔的寄生电容和电感的计算和使用.doc_走线寄生电感 - CSDN文库

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PCB 过孔的寄生电容和电感的计算和使用

一、PCB 过孔的寄生电容和电感的计算

 PCB 过孔本身存在着寄生电容，假如 PCB 过孔在铺地层上的阻焊区直径为

D2,PCB 过孔焊盘的直径为 D1,PCB 板的厚度为 T,基板材介电常数为 ε,则 PCB

过孔的寄生电容数值近似于：

C=1.41εTD1/(D2-D1)

 PCB 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

低了电路的速度尤其在高频电路中影响更为严重。举例，对于一块厚度为

50Mil 的 PCB，如果使用的 PCB 过孔焊盘直径为 20Mil（钻孔直径为

10Mils），阻焊区直径为 40Mil,则我们可以通过上面的公式近似算出 PCB 过

孔的寄生电容大致是：

C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.040-0.020)=0.31pF

 这部分电容引起的上升时间变化量大致为：

T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.31x(50/2)=17.05ps

 从这些数值可以看出，尽管单个 PCB 过孔的寄生电容引起的上升延变缓的

效用不是很明显，但是如果走线中多次使用 PCB 过孔进行层间的切换，就会用

到多个 PCB 过孔，设计时就要慎重考虑。实际设计中可以通过增大 PCB 过孔

和铺铜区的距离（Anti-pad）或者减小焊盘的直径来减小寄生电容。

 PCB 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，

PCB 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。我们可以用下面的经

验公式来简单地计算一个 PCB 过孔近似的寄生电感：

L=5.08h[ln(4h/d)+1]

 其中 L 指 PCB 过孔的电感，h 是 PCB 过孔的长度，d 是中心钻孔的直径。

从式中可以看出，PCB 过孔的直径对电感的影响较小，而对电感影响最大的是

PCB 过孔的长度。仍然采用上面的例子，可以计算出 PCB 过孔的电感为：

L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+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 PCB 过孔，这样 PCB 过孔

的寄生电感就会成倍增加。

二、如何使用 PCB 过孔--PCB 过孔的寄生电容和电感的使用

通过上面对 PCB 过孔寄生特性的分析，我们可以看到，在高速 PCB 设计中，

看似简单的 PCB 过孔往往也会给电路的设计带来很大的负面效应。为了减小

PCB 过孔的寄生效应带来的不利影响，在设计中可以尽量做到：

1．从成本和信号质量两方面考虑，选择合理尺寸的 PCB 过孔大小。必要时可

以考虑使用不同尺寸的 PCB 过孔，比如对于电源或地线的 PCB 过孔，可以考

虑使用较大尺寸，以减小阻抗，而对于信号走线，则可以使用较小的 PCB 过孔。

当然随着 PCB 过孔尺寸减小，相应的成本也会增加。

2．有以上两个公式得出，薄的 PCB 板有利于减小 PCB 过孔的两种寄生参数。

3．在 PCB 设计中 PCB 上的信号走线尽量在同一层面上，以减少 PCB 过孔产

生的寄生效应。

4．在信号换层的 PCB 过孔附近放置一些接地的 PCB 过孔，以便为信号提供最

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