電路板通孔的電容分析

每個通孔都有對地寄生電容。因為通孔的實體結(jié)構(gòu)小，其特性非常像集總線路元件。我們可以在一個數(shù)量以內(nèi)估算一個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

當焊盤大小接近間隙孔直徑的時候，焊盤會產(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(xù)性，那么就要減小或去除地層上的焊盤。對于走線通孔，如果在該層上有一些穿破，是不會有問題的。

通孔電容使數(shù)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焊盤。有的設計者省略了一些布線層上沒有邊接走線的焊盤，這使得寄生電容略微減少。在許多實際情況下，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，可以使用一個實體模型來測算。當建立實體模型時，要使用電容的比例原理。

一個通孔或走線比例模型的電容是實際通孔電容的X倍，其中，X是模型的比例。

舉例來說，圖7.4表示了一個簡單的焊盤模型，由鋁箔和硬紙板構(gòu)成，這是一個表面貼裝設計走線通孔的100：1比例模型。中央的管子表示電鍍孔的內(nèi)表面。直徑是1.6IN。管子兩端的爆盤的直徑是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(jié)果為11.0PF，按比例縮小100，在空氣中的實際電容是0.11PF。由于實際的電容將會嵌入在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候都會如此接近。

對于一個50歐傳輸線，這個通孔將會有多大影響呢？實際的通孔將使10~90%上升時間變差：

27PS確實是個非常小的時間間隔。

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