高速PCB中過孔的影響

在高速PCB多層板中，當(dāng)信號從一層互連傳輸?shù)搅硪粚踊ミB時，它們需要通過過孔連接。當(dāng)頻率低于1GHz時，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。

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

當(dāng)信號通過過孔傳輸?shù)搅硪粚訒r，信號線的參考層也充當(dāng)過孔信號的返回路徑，并且返回電流將通過電容耦合在參考層之間流動，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，它不會延伸到線路板的表面。

通孔：這種孔穿過整個線路板，可用于實現(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的上升時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。