PCB中的通孔设计

高速PCB中过孔的影响

在高速PCB多层板中，当信号从一层互连传输到另一层互连时，它们需要通过过孔连接。当频率低于1GHz时，过孔可以起到良好的连接作用，其寄生电容和电感可以忽略不计。

当频率高于1GHz时，通孔寄生效应对信号完整性的影响不容忽视。此时，过孔显示为传输路径上阻抗不连续的断点，导致信号完整性问题，如信号反射、延迟和衰减。

当信号通过过孔传输到另一层时，信号线的参考层也充当过孔信号的返回路径，并且返回电流将通过电容耦合在参考层之间流动，导致诸如接地弹性之类的问题。

过孔的类型

过孔一般又分为三类：通孔、盲孔和埋孔。

盲孔：指位于印刷线路板的顶层和底层表面，具有一定深度，用于表层线路和下面的内层线路的连接，孔的深度与孔径通常不超过一定的比率。

埋孔：指位于印刷线路板内层的连接孔，它不会延伸到线路板的表面。

通孔：这种孔穿过整个线路板，可用于实现内部互连或作为元件的安装定位孔。由于通孔在工艺上更易于实现，成本较低，所以一般印制电路板均使用。

过孔的寄生电容

过孔本身存在着对地的寄生电容，若过孔在铺地层上的隔离孔直径为D2，过孔焊盘的直径为D1，PCB的厚度为T，板基材介电常数为ε，则过孔的寄生电容大小近似于：

      C =1.41εTD1/（D2-D1）

过孔的寄生电容主要通过延长信号的上升时间和降低电路速度来影响电路。电容越小，冲击越小。

过孔的寄生电感

过孔本身具有寄生电感。在高速数字电路设计中，过孔寄生电感的危害往往大于寄生电容的危害。过孔的寄生串联电感将削弱旁路电容的作用和整个电源系统的滤波效用。如果L表示过孔的电感，h表示过孔的长度，D表示中心钻孔的直径，过孔的寄生电感约为：

      L=5.08h［ln（4h/d）1］

从式中可以看出，过孔的直径对电感的影响较小，而对电感影响最大的是过孔的长度。