印制电路板(PCB)通孔的电感分析

对于数字电路设计师来说，通孔的电感比电容更重要。每个通孔都有寄生耦合电感。因为通孔的物理结构很小，它的特点是非常像素的集总电路元件。通孔串联电感的主要影响是降低电源旁路电容的有效性，这会使整个电源滤波器效果变差。
旁路电容器的目的是在高频带将两个电源层短路在一起。如果假设一个集成电路在点A处连接在电源和接地层之间，则在点B处有一个理想的表面贴装旁路电容。预计芯片焊盘的vcs和接地层之间的高频阻抗将为零。然而实际情况并非如此。将电容器连接到vcc和接地层的每个连接的通孔电感引入了一个小但可测量的电感。该电感的大小约为：
其中，l=通孔电感，nh
h=通孔长度，单位
d=通孔直径，英寸
由于上述公式包含一个对数，通孔直径的变化对电感的影响不大，但通孔长度的变化可能会引起很大的变化。
通孔对上升沿速度为1ns的信号的感抗。首先计算电感：
h=0.063(通孔长度，英寸)
d=0.016(通孔直径，英寸)
T10~90%=1.00(上升沿速度，ns)
当高频电流从芯片分流时，3.8 欧的值不够低。同时，请记住，旁路电容的一端通常通过通孔连接到接地层，另一端也通过通孔，连接到5v层，因此通孔电感的影响将加倍。旁路电容安装在电路板最靠近电源和接地层的一侧，有利于降低其影响。最后，电容器和通孔之间的任何引线都会增加电感。这些痕迹应该总是尽可能宽。
通过在电源和地之间使用多个旁路电容，可以获得非常低的阻抗。对于数字产品，作为粗略的标准，假设电源和接地层是理想导体，电感为零。我们只考虑旁路电容及其相关走线和通孔电感。在特定范围内，所有旁路电容将并联连接，从而降低电源和接地之间的阻抗。这个效果的有效半径等于1/12，其中1是上升沿的电气长度。在直径的1/6范围内，所有电容器作为一个集总电路一起工作。
fr-4材料中1ns上升沿的传播长度约为1=6in。在这个例子中，如果电容器的网格间距大于1/12=0.5英寸，将不会有任何好处。
对于电源的旁路电容，上升时间越短，旁路变得越困难。上升时间缩短，有效半径值变小。有效半径内的电容数量随着上升时间的平方而减少。
这是一个综合问题。随着上升时间的减少，数字转折频率上升，这增加了每个通孔的电感。最终结果是，对于工作在某个频率的旁路电容的特定配置，当我们将上升时间减半时，其效果将减少8倍。根据缩放标准，从工作频率范围获得的经验可以容易地转移到新的工作频率范围