高速PCB過孔設(shè)計時應(yīng)該考慮哪些問題

過孔設(shè)計是由孔及孔周圍的焊盤區(qū)和內(nèi)層電氣隔離區(qū)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(nèi)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(shù)為ε；

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(nèi)徑為10mil，焊盤直徑為20mil的過孔，內(nèi)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。系數(shù)1/2是因為過孔在走線的中途。從這些數(shù)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(jìn)行層間的切換，設(shè)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(guān)的串聯(lián)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(shù)字電路的設(shè)計中，寄生電感帶來的危害超過寄生電容的影響。過孔的寄生串聯(lián)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(tǒng)的濾波效用c因此旁路和去耦電容的過孔應(yīng)該盡可能短，以使其電感值最小。

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(yīng)帶來的不利影響，在進(jìn)行高速PCB設(shè)計時應(yīng)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(shù)；

· 過孔阻抗應(yīng)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(nèi)層隔離區(qū)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(dǎo)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(nèi)層電氣隔離區(qū)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(dǎo)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(shè)計時要從成本和信號質(zhì)量兩方面綜合考慮，在高速PCB設(shè)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(shè)計時應(yīng)給于均衡考慮。