过孔(Via)在PCB多层板设计中被广泛应用,但过孔若是处理不当,很有可能对高频信号传输产生不良影响,所以工程师在设计高频电路时,若是要用到过孔,需要知道以下的知识。
从作用上来看,过孔的作用大致上可归类为:用作各层间的电气连接和用作器件的固定或定位;从工艺支撑上来看,过孔可分为盲孔、埋孔及通孔。
盲孔位于PCB板的顶层和底层表面,具有一定的深度,常用于表层线路和下面的内层线路的连接,注意孔的深度不超过一定的比率(孔径);而埋孔是指位于PCB板内层的连接孔,不会延伸到线路板的表面,盲孔及埋孔都位于PCB板内层,,而通孔是横穿过整个线路板,它的功能是用于实现内部互连或作为元件的安装定位孔,由于通孔在个以上更容易实现,且成本较低,所以很多电路板会采用通孔,下面所说的过孔,若没有特殊说明,均作为通孔考虑。
一般来说,过孔的尺寸大小将由中间钻孔及钻孔周围的焊盘区所决定,在高速高密度PCB设计时,国控越小越好,因为可以留出更多的布线空间,而且自身寄生电容更小。
同时呢,过孔的设置也要注意以下几方面:
电感和电容: 过孔的存在会引入额外的电感和电容。这些电感和电容值可能较小,但在高频信号传输中会产生显著的影响。电感会导致信号的延迟,而电容则会降低信号的带宽。
串扰和反射: 过孔可以导致信号串扰和反射。串扰是因为信号在过孔附近的地区传播,可能干扰其他信号线。反射是因为信号在过孔处会部分反射回去,引起波形失真。
阻抗匹配: 过孔的存在会改变信号线的阻抗。在高频电路中,阻抗匹配非常重要,因为不匹配的阻抗会导致信号反射和丧失。电子工程师需要采取措施来确保过孔的影响不会破坏阻抗匹配。
损耗: 过孔的存在还会引入信号的额外损耗。这种损耗可能不明显,但在高频应用中需要仔细考虑。
布局和设计: 考虑过孔的位置和布局对于减小其影响至关重要。合理的布局可以减小串扰和反射,同时确保信号线的阻抗匹配。
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