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高速PCB过孔要注意哪些事(下)

作者:admin 发布时间:2022-03-25 04:01:21点击:556

过孔的寄生电感

同样,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,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。

我们可以用下面的公式来简单地计算一个过孔近似的寄生电感:

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

其中L指过孔的电感,h是过孔的长度,d是中心钻孔的直径。从式中可以看出,过孔的直径对电感的影响较小,而对电感影响的是过孔的长度。

仍然采用上面的例子,可以计算出过孔的电感为:

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过孔,这样过孔的寄生电感就会成倍增加。

高速PCB中的过孔设计

通过上面对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,为了减小过孔的寄生效应带来的不利影响,在设计中可以尽量做到以下几方面:

· 从成本和信号质量两方面考虑,选择合理尺寸的过孔。比如对6-10层的内存模块PCB设计来说,选用10/20Mil(钻孔/焊盘)的过孔较好,对于一些高密度的小尺寸的板子,也可以尝试使用8/18Mil的过孔。

目前技术条件下,很难使用更小尺寸的过孔了。对于电源或地线的过孔则可以考虑使用较大尺寸,以减小阻抗。

· 上面讨论的两个公式可以得出,使用较薄的PCB板有利于减小过孔的两种寄生参数。

· 电源和地的管脚要就近打过孔,过孔和管脚之间的引线越短越好,因为它们会导致电感的增加。同时电源和地的引线要尽可能粗,以减少阻抗。

· PCB板上的信号走线尽量不换层,也就是说尽量减少不必要的过孔。

· 在信号换层的过孔附近放置一些接地的过孔,以便为信号提供近的回路。甚至可以在PCB板上大量放置一些多余的接地过孔。当然,在设计时还需要灵活多变。

· 前面讨论的过孔模型是每层均有焊盘的情况,有的时候,我们可以将某些层的焊盘减小甚至去掉。

特别是在过孔密度非常大的情况下,可能会导致在铺铜层形成一个隔断回路的断槽,解决这样的问题除了移动过孔的位置,我们还可以考虑将过孔在该铺铜层的焊盘尺寸减小。

如何使用过孔:通过上面对过孔寄生特性的分析,我们可以看到,在高速PCB 设计中,看似简单的过孔使用不当往往也会给电路的设计带来很大的负面效应。


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