隨著電子設(shè)計(jì)向更高速度發(fā)展，過孔在PCB設(shè)計(jì)中的重要性日益凸顯。在低頻應(yīng)用中，過孔對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懣梢院雎圆挥?jì)，但當(dāng)時(shí)鐘頻率提高、信號(hào)上升時(shí)間縮短時(shí)，過孔引起的阻抗不連續(xù)性成為影響信號(hào)完整性的關(guān)鍵因素。

過孔本質(zhì)上可以視為由電容、電感和電阻組成的參數(shù)模型，其特性可通過場(chǎng)提取工具或TDR測(cè)試獲得。計(jì)算公式計(jì)算:

D2：過孔區(qū)直徑：inch;

DI：過孔焊盤直徑：inch;

T：PCB厚度: inch;

ε：介電常數(shù)；

C：過孔寄生電容：pF

過孔的寄生電容主要受過孔區(qū)直徑、焊盤直徑、PCB厚度和介電常數(shù)影響，而寄生電感則主要取決于過孔長(zhǎng)度和直徑。一般而言，較小的過孔會(huì)產(chǎn)生較小的寄生電容.

h： 過孔長(zhǎng)度：inch;

d： 過孔直徑：inch;

L:過孔寄生電感：nH

在工程實(shí)踐中，仿真分析時(shí)常將過孔模型近似為1pF電容，TDR測(cè)試顯示其引起的瞬態(tài)阻抗降落約為6-7歐姆。

過孔對(duì)信號(hào)傳輸?shù)呢?fù)面影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.改變PCB走線的特征阻抗，引入固有電容

2.造成走線特征阻抗的跳變，導(dǎo)致約5%的負(fù)反射系數(shù)

3.使信號(hào)在層間跳轉(zhuǎn)時(shí)改變參考平面和回流路徑

4.當(dāng)參考平面發(fā)生變化時(shí)，可能導(dǎo)致傳輸線特征阻抗顯著改變

對(duì)于上升時(shí)間在0.5-1.0ns范圍的信號(hào)，單個(gè)過孔造成的幾十皮秒邊沿變緩影響相對(duì)較小，但多個(gè)過孔的累積效應(yīng)不可忽視。過孔還會(huì)延長(zhǎng)信號(hào)傳輸時(shí)間，一個(gè)過孔大約會(huì)增加幾百皮秒的走線延時(shí)，對(duì)于長(zhǎng)走線而言影響較小。

為減輕過孔帶來的不良影響，PCB設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)盡量減少過孔數(shù)量，在布線換層時(shí)優(yōu)先選擇阻抗連續(xù)的平面進(jìn)行切換。值得注意的是，對(duì)于頻率低于1GHz的信號(hào)，相比避免過孔，更應(yīng)優(yōu)先考慮內(nèi)層布線以減小輻射影響。

當(dāng)信號(hào)線必須通過過孔跨層布線時(shí)，應(yīng)在信號(hào)過孔附近添加地屬性過孔，以提供良好的回流路徑。對(duì)于多層PCB設(shè)計(jì)，確保地層作為信號(hào)回流的主通道至關(guān)重要。在敏感信號(hào)必須跨層時(shí)，理想的做法是對(duì)信號(hào)線進(jìn)行包地處理，使包地線與信號(hào)線平行且盡可能靠近，從而維持良好的信號(hào)完整性。