PCB印刷电路板孔洞对信号传输有什么影响呢?我们知道通孔是多层PCB印刷电路板的重要组件之一。钻孔成本通常是PCB板成本的30%到40%。简而言之,PCB上的每个孔都可以称为通孔。它与寄生电容、寄生电感及高速PCB电路板有一定的关系。
I.通孔的寄生电容
对地的寄生电容存在于通孔本身中。如果隔离孔的直径为D2,通孔焊盘的直径为D1,PCB板的厚度为T,板基板的介电常数为E,则通孔的寄生电容相似到C = 1.41 E TD1 /(D2-D1)的值。通孔的寄生电容对电路的主要影响是延迟。信号的上升时间延长,电路速度降低。例如,对于厚度为50mil的PCB印刷电路板,如果使用内径为10mil且焊盘直径为20mil的孔,并且焊盘与覆铜区域之间的距离为32mil,我们可以使用上式来近似计算孔的寄生电容:C = 1.41×4.4×0.050×0.020 /(0。032-0.020)= 0.517pF,这是电容引线。上升时间的变化为T10-90 = 2.2C(Z0 / 2)= 2.2×0.517x(55/2)= 31.28ps。从这些值可以看出,尽管由单个孔的寄生电容引起的上升延迟的影响并不明显,但设计人员仍然需要仔细考虑是否多次使用该孔在层之间进行切换。
二、通孔寄生电感
同样,通孔中也存在寄生电感。在高速数字电路的设计中,通孔的寄生电感通常比寄生电容造成更大的危害。它的寄生串联电感将削弱旁路电容的作用以及整个电源系统的滤波效果。我们可以使用以下公式来计算孔近似的寄生电感:L = 5.08h [ln(4h / d)+1],其中L表示孔的电感,h是孔的长度,D是中心孔的直径。从公式可以看出,PCB印刷电路板的通孔的直径对电感的影响很小,而通孔的长度对电感的影响最大。仍然使用上面的示例,我们可以如下计算通孔的电感:L = 5。08×0.050 [ln(4×0.050 / 0.010)+1] = 1.015nH。如果信号的上升时间为1ns,则等效阻抗为XL = pi L / T10-90 = 3.19。通过高频电流时,不能忽略这样的阻抗。尤其重要的是要注意,在连接电源层和接地层时,旁路电容器需要穿过两个孔,以便使孔会成倍增加。