原標題：過孔的寄生電容和寄生電感

過孔（金屬氧化孔）在高速數字電路設計中主要用于連接各層印制導線，但過孔本身存在的寄生參數，包括寄生電容和寄生電感，會對電路性能產生顯著影響。以下是對過孔的寄生電容和寄生電感的詳細解釋：

一、過孔的寄生電容

1. 定義：

• 過孔的寄生電容是指過孔與地之間形成的電容。

2. 計算公式：

• C：過孔的寄生電容。

• ε：PCB板基材的介電常數。

• T：PCB板的厚度。

• D1：過孔焊盤的直徑。

• D2：過孔在鋪地層上的隔離孔直徑。

• C=1.41εTD1/(D2-D1)

3. 影響因素：

• 過孔的寄生電容主要取決于過孔焊盤的直徑（D1）、PCB板的厚度（T）以及鋪地層上隔離孔的直徑（D2）。

• 過孔焊盤直徑越大、PCB板厚度越高、鋪地層上隔離孔直徑越小，寄生電容越大。

4. 對電路的影響：

• 過孔的寄生電容會延長信號的上升時間，降低電路的速度。

• 在高速電路中，單個過孔的寄生電容可能引起的上升延變緩效用不是很明顯，但如果走線中多次使用過孔進行層間切換，其累積效應將不容忽視。

二、過孔的寄生電感

1. 定義：

• 過孔的寄生電感是指過孔本身以及與其相連的導線在電流變化時產生的自感和互感效應。

2. 計算公式：

• L：過孔的電感。

• h：過孔的長度（即PCB板的厚度）。

• d：中心鉆孔的直徑。

• L=5.08h[ln(4h/d)+1]

3. 影響因素：

• 過孔的寄生電感主要取決于過孔的長度（h）和中心鉆孔的直徑（d）。

• 過孔長度越長、中心鉆孔直徑越小，寄生電感越大。但值得注意的是，中心鉆孔直徑對電感的影響相對較小。

4. 對電路的影響：

• 過孔的寄生電感會削弱旁路電容的貢獻，減弱整個電源系統的濾波效用。

• 在高速數字電路中，過孔的寄生電感帶來的危害往往大于寄生電容的影響。

• 特別是在高頻信號傳輸時，過孔的寄生電感會產生較大的阻抗，影響信號的傳輸質量。

三、減小過孔寄生效應的方法

1. 選擇合理尺寸的過孔：

• 在成本和信號質量之間找到平衡點，選擇適當尺寸的過孔。對于6~10層的內存模塊PCB設計，通常選用10/20Mil（鉆孔/焊盤）的過孔；對于高密度的小尺寸板子，可以嘗試使用8/18Mil的過孔。

2. 使用較薄的PCB板：

• 較薄的PCB板有利于減小過孔的兩種寄生參數。

3. 避免不必要的過孔：

• PCB板上的信號走線盡量不換層，即盡量不要使用不必要的過孔。

4. 優化電源和地線的過孔設計：

• 電源和地的管腳要就近打過孔，過孔和管腳之間的引線越短越好。

• 電源和地的引線要盡可能粗，以減少阻抗。

5. 在信號換層處放置接地過孔：

• 在信號換層的過孔附近放置一些接地的過孔，以便為信號提供很近的回路。這有助于減小信號的傳輸阻抗和干擾。

綜上所述，過孔的寄生電容和寄生電感是高速數字電路設計中不可忽視的問題。通過合理選擇過孔尺寸、使用較薄的PCB板、避免不必要的過孔以及優化電源和地線的過孔設計等方法，可以有效減小過孔的寄生效應對電路性能的影響。