PCB科技 - PCB電路板通孔電感分析

對於 PCB設計師, 的電感 PCB過孔 比電容更重要. 每個通孔在連結中都有一個寄生電感. 因為通孔的物理結構很小, 其特點是非常點數集總電路元件. 通孔串聯電感的主要作用是降低電源旁路電容器的有效性, 這將使整個電源的濾波效果更差.

旁路電容器的目的是在高頻範圍內將兩個功率平面一起短路。 如果假設電源和接地層之間在點a處連接了集成電路，則在點b處存在理想的表面安裝旁路電容器。預計晶片接合點和接地層的vcs之間的高頻阻抗為零。 然而，事實並非如此。 通過將電容器連接到vcc和接地層的電感進行的每個連接都引入了一個小但可量測的電感。 該電感的近似大小為：

其中，l=通孔電感，nh

H=通孔長度，in

D=通孔直徑，in

由於上述公式包括對數，通孔直徑的變化對電感的影響很小，但通孔長度的變化可能會引起很大的變化。

通孔對上升沿速度為1ns的訊號的電感。 首先計算電感：

H=0.063（通孔長度，in）

D=0.016（通孔直徑，in）

T10～90%=1.00（上升沿速度，ns）

高頻電流從晶片分流，3.8歐姆的值不够低。 同時，請記住，旁路電容器的一端通常通過通孔連接到地平面，另一端也通過通孔連接到+5v平面，囙此通孔電感的影響將加倍。 旁路電容器安裝在電路板最靠近電源和接地層的一側，這有助於减少其影響。 最後，電容器和過孔之間的任何引線都會新增更多電感。 這些痕迹應始終盡可能寬。

在電源和接地之間使用多個旁路電容器可以獲得非常低的阻抗。 對於數位產品，作為一個粗略的準則，假設電源和接地層是理想導體，電感為零。 我們只考慮旁路電容器及其相關軌跡和過孔的電感。 在一定範圍內，所有旁路電容器將並聯，降低電源和接地之間的阻抗。 產生這種效應的有效半徑等於1/12，其中1是上升沿的電長度。 在直徑的1/6範圍內，所有電容器共同充當集總電路。

fr-4資料中1ns上升沿的傳播長度約為1=6in。 在本例中，如果電容器的栅距大於1/12=0.5in，則沒有任何益處。

對於電源的旁路電容器，上升時間越短，旁路越困難。 當上升時間縮短時，有效半徑的值也變小。 有效半徑內的電容器數量隨著上升時間的平方而减少。

這是一個全面的問題. 隨著上升時間的减少, 數位轉角頻率新增, 這會新增每個過孔的電感. 最終結果是，對於在特定頻率下工作的具有特定配寘的旁路電容器, 當 PCB工廠 上升時間减半, 其效果將降低8倍. 根據比率標準, 從工作頻率範圍獲得的經驗可以輕鬆轉換為新的工作頻率範圍