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通孔的電容分析

時(shí)間：2010-06-26 19:47:39

關(guān)鍵字：電容 BSP 模型傳輸線

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[導(dǎo)讀]每個(gè)通孔都有對(duì)地寄生電容。因?yàn)橥椎膶?shí)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(gè)數(shù)量以內(nèi)估算一個(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

每個(gè)通孔都有對(duì)地寄生電容。因?yàn)橥椎膶?shí)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(gè)數(shù)量以內(nèi)估算一個(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(duì)導(dǎo)磁率
      C=通孔寄生容量，PF

當(dāng)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(xù)性，那么就要減小或去除地層上的焊盤(pán)。對(duì)于走線通孔，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(shù)字信號(hào)的上升沿減慢或變差，這是它的主要影響。

上式假設(shè)每層上都有一個(gè)焊盤(pán)。有的設(shè)計(jì)者省略了一些布線層上沒(méi)有邊接走線的焊盤(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(yù)先知道通孔的電容，可以使用一個(gè)實(shí)體模型來(lái)測(cè)算。當(dāng)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(gòu)成，這是一個(gè)表面貼裝設(shè)計(jì)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(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(cè)算的電容值結(jié)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(duì)導(dǎo)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(duì)較大的11PF電容的精確測(cè)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(cè)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(duì)于一個(gè)50歐傳輸線，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(cè)算，可以投資購(gòu)買(mǎi)電磁場(chǎng)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。

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