

對于數字PCB電路設計者來說,PCB通孔的電感比電容更重要。 每個 PCB 通孔都有一個寄生中間連接電感。 由于PCB通孔的物理結構很小,其特點是非常像素集總電路元件。 PCB過孔串聯電感的主要作用是降低PCB電源旁路電容的效能,使整個電源的濾波效果變差。
旁路電容的作用是在高頻段將兩個電源平面短路在一起。 如果假定 PCB 集成電路在 a 點連接在電源和地平面之間,則在 b 點有一個理想的表面貼裝旁路電容器。 預計PCB芯片焊點的VCS與地平面之間的高頻阻抗為零。 然而,這種情況并非如此。 將電容連接到 vcc 和地平面的每個連接通孔的電感引入了一個小但可測量的電感。 該電感的大小約為:
其中,l=通孔電感,nh
H=通孔長度,in
D=通孔直徑,英寸
由于上式包含對數,電路板通孔直徑的變化對電感影響不大,但通孔長度的變化可能會引起較大的變化。
PCB 通孔對上升沿速度為 1ns 的信號的感抗。 首先計算電感
H=0.063(通孔長度,英寸)
D=0.016(通孔直徑,英寸)
T10~90%=1.00(上升沿速度,ns)
通過從芯片分流高頻電流,3.8 Ω 的值還不夠低。 同時要記住,旁路電容的一端通常通過過孔連接到地平面,另一端也通過過孔連接到+5v平面,所以PCB通過的影響 - 孔電感將增加一倍。 旁路電容安裝在電路板最靠近電源和地平面的一側,以減少其影響。 最后,電容器和通孔之間的任何引線都會增加更多的電感。 這些 PCB 布線應始終盡可能寬。
通過在電源和地之間使用多個旁路電容器可以獲得非常低的阻抗。 對于數碼產品,作為一個粗略的規則,假設電源和地平面是理想導體,電感為零。 我們只考慮旁路電容的電感及其相關的布線和通孔。 在特定范圍內,所有旁路電容將并聯連接,降低電源與地之間的阻抗。 產生這種效應的有效半徑等于 1/12,其中 1 是上升沿的電氣長度。 在直徑的 1/6 以內,所有電容器一起用作集總電路。
fr-4 材料中 1ns 上升沿的傳播長度約為 1=6in。 在本例中,如果電容器的網格間距大于 1/12=0.5in,則沒有任何好處。
對于電源的旁路電容來說,上升時間越短,旁路越困難。 當上升時間縮短時,有效半徑的值變小。 有效半徑內的電容器數量隨上升時間的平方而減少。
這是一個綜合性的問題。 隨著上升時間的減少,數字轉向頻率增加,這增加了每個電路板通孔的電感。 最后的結果是,對于工作在一定頻率下的特定配置的旁路電容,當我們將上升時間減半時,效果會降低8倍。 根據這個比率標準,從一個工作頻率范圍獲得的經驗可以很容易地轉換到一個新的工作頻率范圍。
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