通孔的電容分析

每個(gè)通孔都有對地寄生電容。因為通孔的實(shí)體結構小，其特性非常像集總線(xiàn)路元件。我們可以在一個(gè)數量以?xún)裙浪阋粋€(gè)通孔的寄生電容的值：

其中，D2=地平面上間隙孔的直徑，IN
D1=環(huán)繞通孔的焊盤(pán)的直徑，IN
T=印刷電路板的厚度，IN
∑=電路板的相對導磁率
C=通孔寄生容量，PF

當焊盤(pán)大小接近間隙孔直徑的時(shí)候，焊盤(pán)會(huì )產(chǎn)生更多的電容。如果地層的間隙孔必須保持足夠小，以維持地平面的連續性，那么就要減小或去除地層上的焊盤(pán)。對于走線(xiàn)通孔，如果在該層上有一些穿破，是不會(huì )有問(wèn)題的。

通孔電容使數字信號的上升沿減慢或變差，這是它的主要影響。

上式假設每層上都有一個(gè)焊盤(pán)。有的設計者省略了一些布線(xiàn)層上沒(méi)有邊接走線(xiàn)的焊盤(pán)，這使得寄生電容略微減少。在許多實(shí)際情況下，寄生電容非常小，完全可以不考慮它。

如果必須要預先知道通孔的電容，可以使用一個(gè)實(shí)體模型來(lái)測算。當建立實(shí)體模型時(shí)，要使用電容的比例原理。

一個(gè)通孔或走線(xiàn)比例模型的電容是實(shí)際通孔電容的X倍，其中，X是模型的比例。

舉例來(lái)說(shuō)，圖7.4表示了一個(gè)簡(jiǎn)單的焊盤(pán)模型，由鋁箔和硬紙板構成，這是一個(gè)表面貼裝設計走線(xiàn)通孔的100：1比例模型。中央的管子表示電鍍孔的內表面。直徑是1.6IN。管子兩端的爆盤(pán)的直徑是2.8IN。與地平面之間的間隙為5.0IN。從這些尺寸測算的電容值結果為11.0PF，按比例縮小100，在空氣中的實(shí)際電容是0.11PF。由于實(shí)際的電容將會(huì )嵌入在FR-4中，其相對導磁率真為4.7，所以該通孔的電容將接近0.5PF。

與實(shí)際完工的通孔電容相比，相對較大的11PF電容的精確測算要容易得多。此外，制作實(shí)體模型是非常有趣的事情。

讓我們用上式再核算一下所測算的電容值：

不要期望公式在所有的時(shí)候都會(huì )如此接近。

對于一個(gè)50歐傳輸線(xiàn)，這個(gè)通孔將會(huì )有多大影響呢？實(shí)際的通孔將使10~90%上升時(shí)間變差：

27PS確實(shí)是個(gè)非常小的時(shí)間間隔。

如果必須要經(jīng)常進(jìn)行焊盤(pán)的電容測算，可以投資購買(mǎi)電磁場(chǎng)模型軟件。這些程序包能夠精確地構造電感和電容三維空間模型。