PCB过孔的寄生电容和电感的计算和使用
一、PCB过孔的寄生电容和电感的计算
PCB过孔本身存在着寄生电容，假如PCB过孔在铺地层上的阻焊区直径为
D2,PCB过孔焊盘的直径为D1,PCB板的厚度为T,基板材介电常数为ε,则PCB过孔的寄生电容数值近似于：
C=1.41εTD1/(D2-D1)
PCB过孔的寄生电容会给电路造成的主要影响是延长了信号的上升时间，降低了电路的速度尤其在高频电路中影响更为严重。举例，对于一块厚度为50Mil 的PCB，如果使用的PCB过孔焊盘直径为20Mil（钻孔直径为10Mils），阻焊区直径为40Mil,则我们可以通过上面的公式近似算出PCB过孔的寄生电容大致是：C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.040-0.020)=0.31pF
这部分电容引起的上升时间变化量大致为：
T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.31x(50/2)=17.05ps
从这些数值可以看出，尽管单个PCB过孔的寄生电容引起的上升延变缓的效用不是很明显，但是如果走线中多次使用PCB过孔进行层间的切换，就会用到多个PCB过孔，设计时就要慎重考虑。实际设计中可以通过增大PCB过孔和铺铜区的距离（Anti-pad）或者减小焊盘的直径来减小寄生电容。
PCB过孔存在寄生电容的同时也存在着寄生电感，在高速数字电路的设计中，PCB过孔的寄生电感带来的危害往往大于寄生电容的影响。它的寄生串联电感会削弱旁路电容的贡献，减弱整个电源系统的滤波效用。我们可以用下面的经验公式来简单地计算一个PCB过孔近似的寄生电感：
L=5.08h[ln(4h/d)+1]
其中L指PCB过孔的电感，h是PCB过孔的长度，d是中心钻孔的直径。从式中可以看出，PCB过孔的直径对电感的影响较小，而对电感影响最大的是PCB 过孔的长度。仍然采用上面的例子，可以计算出PCB过孔的电感为：
L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH
如果信号的上升时间是1ns，那么其等效阻抗大小为：XL=πL/T10-90=3.19Ω。这样的阻抗在有高频电流的通过已经不能够被忽略，特别要注意，旁路电容在连接电源层和地层的时候需要通过两个PCB过孔，这样PCB过孔的寄生电感就会成倍增加。
二、如何使用PCB过孔--PCB过孔的寄生电容和电感的使用
通过上面对PCB过孔寄生特性的分析，我们可以看到，在高速PCB设计中，看似简单的PCB过孔往往也会给电路的设计带来很大的负面效应。为了减小PCB过孔的寄生效应带来的不利影响，在设计中可以尽量做到：
1．从成本和信号质量两方面考虑，选择合理尺寸的PCB过孔大小。必要时可以考虑使用不同尺寸的PCB过孔，比如对于电源或地线的PCB过孔，可以考虑使用较大尺寸，以减小阻抗，而对于信号走线，则可以使用较小的PCB过孔。当然随着PCB过孔尺寸减小，相应的成本也会增加。
2．有以上两个公式得出，薄的PCB板有利于减小PCB过孔的两种寄生参数。3．在PCB设计中PCB上的信号走线尽量在同一层面上，以减少PCB过孔产生的寄生效应。
4．在信号换层的PCB过孔附近放置一些接地的PCB过孔，以便为信号提供最近的回路。甚至可以在PCB板上放置一些多余的接地PCB过孔。
5．电源和地的管脚要就近打过孔，PCB过孔和管脚之间的引线越短越好。可以考虑并联打多个PCB过孔，以减少等效电感。
6．对于密度较高的高速PCB板，可以考虑使用微型PCB过孔。
PCB布线设计经验谈-寄生电容 技术分类： EDA工具与服务 | 2009-04-10 布线需要考虑的问题很多，但是最基本的的还是要做到周密，谨慎。 寄生元件危害最大的情况 印刷电路板布线产生的主要寄生元件包括：寄生电阻、寄生电容和寄生电感。例如：PCB 的寄生电阻由元件之间的走线形成；电路板上的走线、焊盘和平行走线会产生寄生电容；寄生电感的产生途径包括环路电感、互感和过孔。当将电路原理图转化为实际的PCB时，所有这些寄生元件都可能对电路的有效性产生干扰。本文将对最棘手的电路板寄生元件类型 — 寄生电容进行量化，并提供一个可清楚看到寄生电容对电路性能影响的示例。 图1 在PCB上布两条靠近的走线，很容易产生寄生电容。由于这种寄生电容的存在，在一条走线 上的快速电压变化会在另一条走线上产生电流信号。 无损测试-Proceq瑞士 https://www.doczj.com/doc/ec13996500.html, 专业生产及研发混凝土回弹仪,钢筋 扫描仪,锈蚀分析仪,拉拔测试仪等.Ads by Google
图2 用三个8位数字电位器和三个放大器提供65536个差分输出电压，组成一个16位D/A转换器。 如果系统中的VDD为5V，那么此D/A转换器的分辨率或LSB大小为76.3mV。 图3 这是对图2所示电路的第一次布线尝试。此配置在模拟线路上产生不规律的噪声，这是因为在特定数字走线上的数据输入码随着数字电位器的编程需求而改变。 寄生电容的危害 大多数寄生电容都是靠近放置两条平行走线引起的。可以采用图1所示的公式来计算这种电容值。 在混合信号电路中，如果敏感的高阻抗模拟走线与数字走线距离较近，这种电容会产生问题。例如，图2中的电路就很可能存在这种问题。 为讲解图2所示电路的工作原理，采用三个8位数字电位器和三个CMOS运算放大器组成一个16位 D/A转换器。在此图的左侧，在VDD和地之间跨接了两个数字电位器(U3a和U3b)，其抽头输出连接到两
BOOST电路的电感、电容计算 升压电路的电感、电容计算 已知参数: 输入电压:12V --- Vi 输出电压:18V ---Vo 输出电流:1A --- Io 输出纹波:36mV --- Vpp 工作频率:100KHz --- f 其他参数: 电感:L 占空比:D 初始电流:I1 峰值电流:I2 线圈电流:Irms 输出电容:C 电流的变化:deltaI 整流管压降:Vd ***************************************************** 1:占空比 稳定工作时,每个开关周期导通期间电感电流的增加等于关断期间电感电流的减少,即Vi*D/(f*L)=(Vo+Vd-Vi)*(1-D)/(f*L),整理后有 D=(Vo+Vd-Vi)/(Vo+Vd),参数带入,D=0.572 2:电感量 先求每个开关周期内电感初始电流等于输出电流时的对应电感的电感量,其值为Vi*(1-D)/(f*2*Io),参数带入,Lx=38.5uH, deltaI=Vi*D/(L*f),参数带入,deltaI=1.1A 当电感的电感量小于此值Lx时,输出纹波随电感量的增加变化较明显,
当电感的电感量大于此值Lx时,输出纹波随电感量的增加几乎不再变小,由于增加电感量可以减小磁滞损耗,另外考虑输入波动等其他方面 影响取L=60uH, deltaI=Vi*D/(L*f),参数带入,deltaI=0.72A, I1=Io/(1-D)-(1/2)*deltaI, I2= Io/(1-D)+(1/2)*deltaI, 参数带入,I1=1.2A,I2=1.92A 3:输出电容: 此例中输出电容选择位陶瓷电容,故ESR可以忽略 C=Io*D/(f*Vpp),参数带入, C=99.5uF,3个33uF/25V陶瓷电容并联 4:磁环及线径: 查找磁环手册选择对应峰值电流I2=1.92A时磁环不饱和的适合磁环Irms^2=(1/3)*(I1^2+I2^2-I1*I2),参数带入,irms=1.6A 按此电流有效值及工作频率选择线径
1、10mil的孔20mil的pad对应20mil的线过0.5A电流，20mil的孔40mil的焊盘对应40mil的线过1A电流，0.5oz。 2、过孔电感的计算公式为： L=5.08h[ln(4h/d)+1] L：通孔的电感 h：通孔的长度 d：通孔的直径 其实孔的大小对其感抗影响不是很大，倒是它的长度影响大些， 感抗大，其上面的压降就大些。 对于电流，应该与它的载流截面积有关，截面积越大，载流能力越大。孔越大，截面积越大，孔壁铜层越厚，截面积越大。 3、1,金属化过孔镀层厚度只有20几到几微米，经不起大电流！因此电源线、地线、有大电流的线非得通过过孔到另一面时可在此处多加几个过孔，或通过一个穿过两面的原件。2，脚较粗且多的器件如CD 型插座，应尽可能少从原件面出线。如非出不可有条件可在器件脚边加一过孔。固为多个插脚同时插下时容易破坏孔中的金属化镀层。 4、过孔的直径至少应为线宽的1/3 5、在走线的Via孔附近加接地Via 孔的作用及原理是什么？
答：pcb板的过孔，按其作用分类，可以分为以下几种： 1、信号过孔（过孔结构要求对信号影响最小） 2、电源、地过孔（过孔结构要求过孔的分布电感最小） 3、散热过孔（过孔结构要求过孔的热阻最小） 上面所说的过孔属于接地类型的过孔，在走线的Via孔附近加接地Via孔的作用是给信号提供一个最短的回流路径。注意：信号在换层的过孔，就是一个阻抗的不连续点，信号的回流路径将从这里断开，为了减小信号的回流路径所包围的面积，必须在信号过孔的周围打一些地过孔提供最短的信号回流路径，减小信号的emi 辐射。这种辐射随之信号频率的提高而明显增加。 请问在哪些情况下应该多打地孔？有一种说法：多打地孔，会破坏地层的连续和完整。效果反而适得其反。 答：首先，如果多打过孔，造成了电源层、地层的连续和完整，这种情况使用坚决避免的。这些过孔将影响到电源完整性，从而导致信号完整性问题，危害很大。打地孔，通常发生在如下的三种情况： 1、打地孔用于散热； 2、打地孔用于连接多层板的地层； 3、打地孔用于高速信号的换层的过孔的位置； 但所有的这些情况，应该是在保证电源完整性的情况下进行的。那就是说，只要控制好地孔的间隔，多打地孔是允许的吗？在五分之一的波长为间隔打地孔没有问题吗？ 假如我为了保证多层板的地的连接，多打地孔，虽然没有隔断，那会
PCB过孔的寄生电容和电感的计算和使用 一、PCB过孔的寄生电容和电感的计算 PCB过孔本身存在着寄生电容，假如PCB过孔在铺地层上的阻焊区直径为D2,PCB 过孔焊盘的直径为D1,PCB板的厚度为T,基板材介电常数为ε,则PCB过孔的寄生电容数值近似于： C=1.41εTD1/(D2-D1) PCB过孔的寄生电容会给电路造成的主要影响是延长了信号的上升时间，降低了电路的速度尤其在高频电路中影响更为严重。举例，对于一块厚度为50Mil的PCB，如果使用的PCB过孔焊盘直径为20Mil（钻孔直径为10Mils），阻焊区直径为40Mil,则我们可以通过上面的公式近似算出PCB过孔的寄生电容大致是：C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.040-0.020)=0.31pF 这部分电容引起的上升时间变化量大致为： T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.31x(50/2)=17.05ps 从这些数值可以看出，尽管单个PCB过孔的寄生电容引起的上升延变缓的效用不是很明显，但是如果走线中多次使用PCB过孔进行层间的切换，就会用到多个PCB过孔，设计时就要慎重考虑。实际设计中可以通过增大PCB过孔和铺铜区的距离（Anti-pad）或者减小焊盘的直径来减小寄生电容。 PCB过孔存在寄生电容的同时也存在着寄生电感，在高速数字电路的设计中，PCB 过孔的寄生电感带来的危害往往大于寄生电容的影响。它的寄生串联电感会削弱旁路电容的贡献，减弱整个电源系统的滤波效用。我们可以用下面的经验公式来简单地计算一个PCB过孔近似的寄生电感： L=5.08h[ln(4h/d)+1] 其中L指PCB过孔的电感，h是PCB过孔的长度，d是中心钻孔的直径。从式中可以看出，PCB过孔的直径对电感的影响较小，而对电感影响最大的是PCB过孔的长度。仍然采用上面的例子，可以计算出PCB过孔的电感为： L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH 如果信号的上升时间是1ns，那么其等效阻抗大小为：XL=πL/T10-90=3.19Ω。这样的阻抗在有高频电流的通过已经不能够被忽略，特别要注意，旁路电容在连接电源层和地层的时候需要通过两个PCB过孔，这样PCB过孔的寄生电感就会成倍增加。 二、如何使用PCB过孔--PCB过孔的寄生电容和电感的使用 通过上面对PCB过孔寄生特性的分析，我们可以看到，在高速PCB设计中，看似简单的PCB过孔往往也会给电路的设计带来很大的负面效应。为了减小PCB过孔的寄生效应带来的不利影响，在设计中可以尽量做到：
纹波电流的大小同样会影响电感器和输出电容的尺寸，纹波电流一般设定为最大输出电流的10%~30%，因此对降压型电源来说，流过电感的电流峰值比电源输出电流大5%~15%。 降压型开关电源的电感选择 为降压型开关电源选择电感器时，需要确定最大输入电压、输出电压、电源开关频率、最大纹波电流、占空比。下面以图2为例说明降压型开关电源电感值的计算，首先假设开关频率为300kHz、输入电压范围12V±10%、输出电流为1A、最大纹波电流300mA。 图2：降压型开关电源的电路图。 最大输入电压值为13.2V，对应的占空比为： D＝Vo/Vi＝5/13.2＝0.379 (3) 其中，Vo为输出电压、Vi为输出电压。当开关管导通时，电感器上的电压为： V＝Vi－Vo＝8.2V (4) 当开关管关断时，电感器上的电压为： V＝-Vo－Vd＝-5.3V (5) dt＝D/F (6) 把公式2/3/6代入公式2得出：
升压型开关电源的电感选择 对于升压型开关电源的电感值计算，除了占空比与电感电压的关系式有所改变外，其它过程跟降压型开关电源的计算方式一样。以图3为例进行计算，假设开关频率为300kHz、输入电压范围5V±10%、输出电流为500mA、效率为80%，则最大纹波电流为450mA，对应的占空比为： D＝1－Vi/Vo＝1－5.5/12＝0.542 (7) 图3：升压型开关电源的电路图。 当开关管导通时，电感器上的电压为： V＝Vi＝5.5V (8) 当开关管关断时，电感器上的电压为： V＝Vo＋Vd－Vi＝6.8V (9) 把公式6/7/8代入公式2得出： 请注意，升压电源与降压电源不同，前者的负载电流并不是一直由电感电流提供。当开关管导通时，电感电流经过开关管流入地，而负载电流由输出电容提供，因此输出电容必须有足够大的储能容量来提供这一期间负载所需的电流。但在开关管关断期间，流经电感的电流除了提供给负载，还给输出电容充电。
PCB过孔对信号传输的影响 -----Maxconn整理 https://www.doczj.com/doc/ec13996500.html,/blog/maxconn/3796/message.aspx 一．过孔的基本概念 过孔（via）是多层PCB的重要组成部分之一，钻孔的费用通常占PCB制板费用的30%到40%。简单的说来，PCB上的每一个孔都可以称之为过孔。从作用上看，过孔可以分成两类：一是用作各层间的电气连接；二是用作器件的固定或定位。如果从工艺制程上来说，这些过孔一般又分为三类，即盲孔(blind via)、埋孔(buried via)和通孔(through via)。盲孔位于印刷线路板的顶层和底层表面，具有一定深度，用于表层线路和下面的内层线路的连接，孔的深度通常不超过一定的比率(孔径)。埋孔是指位于印刷线路板内层的连接孔，它不会延伸到线路板的表面。上述两类孔都位于线路板的内层，层压前利用通孔成型工艺完成，在过孔形成过程中可能还会重叠做好几个内层。第三种称为通孔，这种孔穿过整个线路板，可用于实现内部互连或作为元件的安装定位孔。由于通孔在工艺上更易于实现，成本较低，所以绝大部分印刷电路板均使用它，而不用另外两种过孔。以下所说的过孔，没有特殊说明的，均作为通孔考虑。 从设计的角度来看，一个过孔主要由两个部分组成，一是中间的钻孔（drill hole）,二是钻孔周围的焊盘区。这两部分的尺寸大小决定了过孔的大小。很显然，在高速,高密度的PCB设计时，设计者总是希望过孔越小越好，这样板上可以留有更多的布线空间，此外，过孔越小，其自身的寄生电容也越小，更适合用于高速电路。但孔尺寸的减小同时带来了成本的增加，而且过孔的尺寸不可能无限制的减小，它受到钻孔(drill)和电镀（plating）等工艺技术的限制：孔越小，钻孔需花费的时间越长，也越容易偏离中心位置；且当孔的深度超过钻孔直径的6倍时，就无法保证孔壁能均匀镀铜。比如，如果一块正常的6层PCB板的厚度（通孔深度）为50Mil，那么，一般条件下PCB厂家能提供的钻孔直径最小只能达到8Mil。随着激光钻孔技术的发展，钻孔的尺寸也可以越来越小，一般直径小于等于6Mils的过孔，我们就称为微孔。在HDI（高密度互连结构）设计中经常使用到微孔，微孔技术可以允许过孔直接打在焊盘上（Via-in-pad），这大大提高了电路性能，节约了布线空间。 过孔在传输线上表现为阻抗不连续的断点，会造成信号的反射。一般过孔的等效阻抗比传输线低12%左右，比如50欧姆的传输线在经过过孔时阻抗会减小6欧姆（具体和过孔的尺寸，板厚也有关，不是绝对减小）。但过孔因为阻抗不连续而造成的反射其实是微乎其微的，其反射系数仅为：(44-50)/(44+50)=0.06，过孔产生的问题更多的集中于寄生电容和电感的影响。 二、过孔的寄生电容和电感 过孔本身存在着寄生的杂散电容，如果已知过孔在铺地层上的阻焊区直径为D2,过孔焊盘的直径为D1,PCB板的厚度为T,板基材介电常数为ε,则过孔的寄生电容大小近似于： C="1".41εTD1/(D2-D1) 过孔的寄生电容会给电路造成的主要影响是延长了信号的上升时间，降低了电路的速度。举例来说，对于一块厚度为50Mil的PCB板，如果使用的过孔焊盘直径为20Mil（钻孔直径为10Mils），阻焊区直径为40Mil,则我们可以通过上面的公式近似算出过孔的寄生电容大致是： C="1".41x4.4x0.050x0.020/(0.040-0.020)=0.31pF
一、PCB过孔的基础知识 过孔（via）是多层PCB的重要组成部分之一，钻孔的费用通常占PCB制板费用的30%到40%。从过孔作用上可以分成各层间的电气连接和用作器件的固定或定位两类。从工艺制程上来过孔一般又分为三类，即盲孔(blind via)、埋孔(buried via)和通孔(through via)。盲孔位于印刷线路板的顶层和底层表面，具有一定深度，用于表层线路和下面的内层线路的连接，孔的深度通常不超过一定的比率(孔径)。埋孔是指位于印刷线路板内层的连接孔，它不会延伸到线路板的表面。上述两类孔都位于线路板的内层，层压前利用通孔成型工艺完成，在过孔形成过程中可能还会重叠做好几个内层。第三种称为通孔，这种孔穿过整个线路板，可用于实现内部互连或作为元件的安装定位孔。由于通孔在工艺上更易于实现，成本较低，所以绝大部分印刷电路板均使用它，而不用另外两种过孔。从设计的角度来看，一个过孔主要由中间的钻孔（drill hole）和钻孔周围的焊盘区构成，这两部分的尺寸大小决定了过孔的大小。过孔越小，其自身的寄生电容也越小，适合用于高速电路。但孔尺寸的减小同时带来了成本的增加，又受到钻孔(drill)和电镀（plating）等工艺技术的限制。
二、关于过孔的寄生电容 过孔的寄生电容过孔本身存在着对寄生地的杂散电容，过孔的寄生电容会给电路造成的主要影响是延长了信号的上升时间，降低了电路的速度。尽管单个过孔的寄生电容引起的上升延变缓的效用不是很明显，但是如果走线中多次使用过孔进行层间的切换， 设计者还是要慎重考虑的。 三、关于过孔的寄生电感 过孔存在寄生电容的同时也存在着寄生电感，在高速数字电路的设计中，过孔的寄生电感带来的危害往往大于寄生电容的影响。它的寄生串联电感会削弱旁路电容的贡献，减弱整个电源系统的滤波效用。过孔的直径对电感的影响较小，而对电感影响最大的是过孔的长度。过孔产生的阻抗在有高频电流的通过已经不能够被忽略，特别要注意，旁路电容在连接电源层和地层的时候需要通过两个过孔，这样过孔的寄生电感就会成倍增加。
导线线径与电流规格表 绝缘导线(铝芯/铜芯)载流量的估算方法 以下是绝缘导 线(铝芯/铜芯)载流量的估算 方法,这是电工基础,今天把这些知识教给大家,以便计算车上的导线允许通过的电流.(偶原在省供电局从事电能计量工作) 铝芯绝缘导线载流量与截面的倍数关系 导线截面(平方毫米) 1 1.5 2.5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 载流量(A 安培) 9 14 23 32 48 60 90 100 123 150 210 238 300 载流是截面倍数 9 8 7 6 5 4 3.5 3 2.5 估算口诀：二点五下乘以九，往上减一顺号走。三十五乘三点五，双双成组减点五。(看不懂没关系,多数情况只要查上表就行了)。条件有变加折算，高温九折铜升级。穿管根数二三四，八七六折满载流。 说明：(1)本节口诀对各种绝缘线(橡皮和塑料绝缘线)的载流量(安全电流)不是直接指出，而是“截面乘上一定的倍数”来表示，通过心算而得。由表5 3可以看出：倍数随截面的增大而减小。“二点五下乘以九，往上减一顺号走”说的是2．5mm’及以下的各种截面铝芯绝缘线，其载流量约为截面数的9倍。如2．5mm’导线，载流量为2．5×9＝22．5(A)。从4mm’及以上导线的载流量和截面数的倍数关系是顺着线号往上排，倍数逐次减l ，即4×8、6×7、10×6、16×5、25×4。“三十五乘三点五，双双成组减点五”，说的是35mm”的导线载流量为截面数的3．5倍，即35×3．5＝122．5(A)。从50mm’及以上的导线，其载流量与截面数之间的倍数关系变为两个两个线号成一组，倍数依次减0．5。 表格为导线在不同温度下的线径与电流规格表。 （请注意：线材规格请依下列表格，方能正常使用）
关于PCB线宽和电流的经验公式，关系表和软件网上都很多，本文把网上的整理了一下，旨在给广大工程师（当然包括自己啦）在设计PCB 板的时候提供方便。 ************************************************************* ************ PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系 以下总结了网上八种电流与线宽的关系公式，表和计算公式，虽然各不相同（大体相近），但大家可以在实际的PCB板设计中，综合考虑PCB板的大小，通过电流，选择一个合适的线宽。 一、PCB电流与线宽 PCB载流能力的计算一直缺乏权威的技术方法、公式，经验丰富CAD工程师依靠个人经验能作出较准确的判断。但是对于CAD新手，不可谓遇上一道难题。 PCB的载流能力取决与以下因素：线宽、线厚（铜箔厚度）、容许温升。大家都知道，PCB走线越宽，载流能力越大。假设在同等条件下，10MIL的走线能承受1A，那么50MIL的走线能承受多大电流，是5A吗？答案自然是否定的。请看以下来来自国际权威机构提供的数据： 供的数据： 线宽的单位是：Inch（1inch=2.54cm=25.4mm） 数据来源：MIL-STD-275 Printed Wiring for Electronic Equipment
参考文献： 二、PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系
在了解PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系之前先让我们了解一下PCB 敷铜厚度的单位盎司、英寸和毫米之间的换算："在很多数据表中，PCB 的敷铜厚度常常用盎司做单位，它与英寸和毫米的转换关系如下： 1 盎司 = 0.0014 英寸 = 0.0356 毫米（mm） 2 盎司 = 0.0028 英寸 = 0.0712 毫米（mm） 盎司是重量单位，之所以可以转化为毫米是因为pcb的敷铜厚度是盎司/平方英寸" PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系表 也可以使用经验公式计算:0.15×线宽(W)=A 以上数据均为温度在25℃下的线路电流承载值. 导线阻抗:0.0005×L/W(线长/线宽) 电流承载值与线路上元器件数量/焊盘以及过孔都直接关系 参考文献：
过孔对信号传输的影响 一．过孔的基本概念 过孔（via）是多层PCB的重要组成部分之一，钻孔的费用通常占PCB制板费用的30%到40%。简单的说来，PCB上的每一个孔都可以称之为过孔。从作用上看，过孔可以分成两类：一是用作各层间的电气连接；二是用作器件的固定或定位。如果从工艺制程上来说，这些过孔一般又分为三类，即盲孔(blind via)、埋孔(buried via)和通孔(through via)。盲孔位于印刷线路板的顶层和底层表面，具有一定深度，用于表层线路和下面的内层线路的连接，孔的深度通常不超过一定的比率(孔径)。埋孔是指位于印刷线路板内层的连接孔，它不会延伸到线路板的表面。上述两类孔都位于线路板的内层，层压前利用通孔成型工艺完成，在过孔形成过程中可能还会重叠做好几个内层。第三种称为通孔，这种孔穿过整个线路板，可用于实现内部互连或作为元件的安装定位孔。由于通孔在工艺上更易于实现，成本较低，所以绝大部分印刷电路板均使用它，而不用另外两种过孔。以下所说的过孔，没有特殊说明的，均作为通孔考虑。 从设计的角度来看，一个过孔主要由两个部分组成，一是中间的钻孔（drill hole）,二是钻孔周围的焊盘区。这两部分的尺寸大小决定了过孔的大小。很显然，在高速,高密度的PCB设计时，设计者总是希望过孔越小越好，这样板上可以留有更多的布线空间，此外，过孔越小，其自身的寄生电容也越小，更适合用于高速电路。但孔尺寸的减小同时带来了成本的增加，而且过孔的尺寸不可能无限制的减小，它受到钻孔(drill)和电镀（plating）等工艺技术的限制：孔越小，钻孔需花费的时间越长，也越容易偏离中心位置；且当孔的深度超过钻孔直径的6倍时，就无法保证孔壁能均匀镀铜。比如，如果一块正常的6层PCB板的厚度（通孔深度）为50Mil，那么，一般条件下PCB厂家能提供的钻孔直径最小只能达到8Mil。随着激光钻孔技术的发展，钻孔的尺寸也可以越来越小，一般直径小于等于6Mils的过孔，我们就称为微孔。在HDI（高密度互连结构）设计中经常使用到微孔，微孔技术可以允许过孔直接打在焊盘上（Via-in-pad），这大大提高了电路性能，节约了布线空间。 过孔在传输线上表现为阻抗不连续的断点，会造成信号的反射。一般过孔的等效阻抗比传输线低12%左右，比如50欧姆的传输线在经过过孔时阻抗会减小6欧姆（具体和过孔的尺寸，板厚也有关，不是绝对减小）。但过孔因为阻抗不连续而造成的反射其实是微乎其微的，其反射系数仅为：(44-50)/(44+50)=0.06，过孔产生的问题更多的集中于寄生电容和电感的影响。 二、过孔的寄生电容和电感 过孔本身存在着寄生的杂散电容，如果已知过孔在铺地层上的阻焊区直径为D2,过孔焊盘的直径为D1,PCB板的厚度为T,板基材介电常数为ε,则过孔的寄生电容大小近似于：C=1.41εTD1/(D2-D1) 过孔的寄生电容会给电路造成的主要影响是延长了信号的上升时间，降低了电路的速度。举例来说，对于一块厚度为50Mil的PCB板，如果使用的过孔焊盘直径为20Mil（钻孔直径为10Mils），阻焊区直径为40Mil,则我们可以通过上面的公式近似算出过孔的寄生电容大致是： C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.040-0.020)=0.31pF 这部分电容引起的上升时间变化量大致为： T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.31x(50/2)=17.05ps 从这些数值可以看出，尽管单个过孔的寄生电容引起的上升延变缓的效用不是很明显，但是如果走线中多次使用过孔进行层间的切换，就会用到多个过孔，设计时就要慎重考虑。实际设计中可以通过增大过孔和铺铜区的距离（Anti-pad）或者减小焊盘的直径来减小寄生电容。 过孔存在寄生电容的同时也存在着寄生电感，在高速数字电路的设计中，过孔的寄生电感带来的危害往往大于寄生电容的影响。它的寄生串联电感会削弱旁路电容的贡献，减弱整个电源系统的滤波效用。我们可以用下面的经验公式来简单地计算一个过孔近似的寄生电感： L=5.08h[ln(4h/d)+1]
各种电抗器的计算公式 加载其电感量按下式计算:线圈公式 阻抗(ohm) = 2 * 3.14159 * F(工作频率) * 电感量(mH)，设定需用 360ohm 阻抗，因此：电感量(mH) = 阻抗 (ohm) ÷ (2*3.14159) ÷ F (工作频率) = 360 ÷ (2*3.14159) ÷ 7.06 = 8.116mH 据此可以算出绕线圈数： 圈数 = [电感量* { ( 18*圈直径(吋)) + ( 40 * 圈长(吋))}] ÷圈直径 (吋) 圈数 = [8.116 * {(18*2.047) + (40*3.74)}] ÷ 2.047 = 19 圈 空心电感计算公式 作者：佚名转贴自：本站原创点击数：6684 文章录入： zhaizl 空心电感计算公式：L(mH)=(0.08D.D.N.N)/(3D+9W+10H) D------线圈直径 N------线圈匝数 d-----线径 H----线圈高度 W----线圈宽度 单位分别为毫米和mH。。 空心线圈电感量计算公式: l=(0.01*D*N*N)/(L/D+0.44) 线圈电感量 l单位: 微亨 线圈直径 D单位: cm 线圈匝数 N单位: 匝 线圈长度 L单位: cm 频率电感电容计算公式: l=25330.3/[(f0*f0)*c] 工作频率: f0 单位:MHZ 本题f0=125KHZ=0.125 谐振电容: c 单位 F 本题建义c=500...1000pf 可自行先决定,或由Q值决定 谐振电感: l 单位: 微亨 线圈电感的计算公式 1。针对环行CORE，有以下公式可利用: (IRON) L=N2．AL L= 电感值（H) H-DC=0.4πNI / l N= 线圈匝数(圈) AL= 感应系数 H-DC=直流磁化力 I= 通过电流(A) l= 磁路长度（cm) l及AL值大小，可参照Micrometal对照表。例如: 以T50-52材，线圈5圈半，其L值为T50-52(表示OD为0.5英吋)，经查表其AL值约为33nH L=33．(5.5)2=998.25nH≒1μH 当流过10A电流时，其L值变化可由l=3.74(查表) H-DC=0.4πNI / l = 0.4×3.14×5.5×10 / 3.74 = 18.47 （查表后） 即可了解L值下降程度(μi%) 2。介绍一个经验公式 L=(k*μ0*μs*N2*S)/l
电源仿真中判定电流密度的标准是什么过孔电流大小的标准是什么电源仿真的过程中，判定电流密度的标准是什么，过孔电流大小的标准是什么？ 从大家五花八门的回答来看，电流密度和过孔电流大小的标准还没有形成统一的规范，这两个因素不像电源压降的指标，会在datasheet中有明确的要求。这同样说明，可能在电源设计中，电流密度和过孔电流大小这两个因素，可能平时会被设计工程师忽略。 对于小电流电源而言，这两个因素不会造成什么后果，但是现在芯片的电流一般都比较大了，这些东西都需要引起我们的重视了。至于规范的话，大家一般沿用intel的规范比较多一些，电流密度的话，是需要小于100A/平方毫米；过孔的话，就是具体情况具体分析了，一般10mil的过孔，最大的电流要小于2A。大家很多在回答中希望看到仿真实例，后续的话，会有一个比较特殊的仿真实例和大家分享，敬请关注。 （以下内容选自部分网友答题） 对于电流密度的判定标准：满足温升要求，不会导致pcb板烧毁。满足压降要求，负载芯片端的电压满足芯片要求。过孔的判定标准，需要把过孔折算成走线，需要用过孔内径乘以3.14 判断走线电流密度的标准，主要是看温升范围，直流阻抗大小，应用环境和标准。一般40A/mm (这里说的是截面积)。判断过孔电流密度的标准，用直径*3.14换算成走线电流密度 判断密度的标注应该是，先分铜箔还是过孔，然后设置板层，再设置厚度和温升。过孔标准是孔径，孔厚，与铜箔连接方式。 电源仿真一方面要考虑压降，另一方面要考虑电热，判断电流密度的标准就是在持续大电流的情况下满足温升要求，在瞬间大电流的情况下避免局部过热导致印制板损坏，比如铜线烧断、印制板碳化等。电热仿真时我一般设置铜皮电流密度在60A/平方毫米（可能会导致印制板损坏），温升由仿真结果保证。过孔电流密度，计算得到的结果大概是在100A/平方毫米，仿真时一般设置为60A/平方毫米。
過孔的寄生電容和電感 admin @ 2014-03-26 , reply:0 Tags: 一、過孔的寄生電容和電感 過孔本身存在著寄生的雜散電容，如果已知過孔在鋪地層上的阻焊區直徑為D2,過孔焊盤的直徑為 D1,PCB板的厚度為T,板基材介電常數為ε則過孔的寄生電容大小近似於： C=1.41ε 過孔的寄生電容會給電路造成的主要影響是延長了信號的上升時間，降低了電路的速度。舉例來說，對於一塊厚度為50Mil的PCB板，如果使用的過孔焊盤直徑為20Mil（鑽孔直徑為10Mils），阻焊區直徑為40Mil,則我們可以通過上面的公式近似算出過孔的寄生電容大致是： C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.040-0.020)=0.31pF 這部分電容引起的上升時間變化量大致為： T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.31x(50/2)=17.05ps 從這些數值可以看出，儘管單個過孔的寄生電容引起的上升延變緩的效用不是很明顯，但是如果走線中多次使用過孔進行層間的切換，就會用到多個過孔，設計時就要慎重考慮。實際設計中可以通過增大過孔和鋪銅區的距離（Anti-pad）或者減小焊盤的直徑來減小寄生電容。 過孔存在寄生電容的同時也存在著寄生電感，在高速數字電路的設計中，過孔的寄生電感帶來的危 用。我們可以用下面的經驗公式來簡單地計算一個過孔近似的寄生電感： L=5.08h[ln(4h/d)+1] 其中L指過孔的電感，h是過孔的長度，d是中心鑽孔的直徑。從式中可以看出，過孔的直徑對電感 L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH 如果信號的上升時間是1ns，那麼其等效阻抗大小為：XL=πL/T10-90=3.19Ω 電流的通過已經不能夠被忽略，特別要注意，旁路電容在連接電源層和地層的時候需要通過兩個過孔，這樣過孔的寄生電感就會成倍增加。 二、如何使用過孔 通過上面對過孔寄生特性的分析，我們可以看到，在高速PCB設計中，看似簡單的過孔往往也會給電路的設計帶來很大的負面效應。為了減小過孔的寄生效應帶來的不利影響，在設計中可以盡量做到：1．從成本和信號質量兩方面考慮，選擇合理尺寸的過孔大小。必要時可以考慮使用不同尺寸的過孔，比如對於電源或地線的過孔，可以考慮使用較大尺寸，以減小阻抗，而對於信號走線，則可以使用較小的過孔。當然隨著過孔尺寸減小，相應的成本也會增加。 2．上面討論的兩個公式可以得出，使用較薄的PCB板有利於減小過孔的兩種寄生參數。 3．PCB板上的信號走線盡量不換層，也就是說盡量不要使用不必要的過孔。 4．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。可以考慮並聯打多個過孔，以減少等效電感。 5．在信號換層的過孔附近放置一些接地的過孔，以便為信號提供最近的迴路。甚至可以在PCB板上放置一些多餘的接地過孔。 6．對於密度較高的高速PCB板，可以考慮使用微型過孔。
电感计算方法 加载其电感量按下式计算:线圈公式 阻抗(ohm) = 2 * 3.14159 * F(工作频率) * 电感量(mH)，设定需用 360ohm 阻抗，因此： 电感量(mH) = 阻抗 (ohm) ?(2*3.14159) ?F (工作频率) = 360 ?(2*3.14159) ?7.06 = 8.116mH 据此可以算出绕线圈数： 圈数 = [电感量* { ( 18*圈直径(吋)) + ( 40 * 圈长(吋))}] ?圈直径 (吋) 圈数 = [8.116 * {(18*2.047) + (40*3.74)}] ?2.047 = 19 圈 空心电感计算公式 空心电感计算公式：L(mH)=(0.08D.D.N.N)/(3D+9W+10H) D------线圈直径 N------线圈匝数 d-----线径 H----线圈高度 W----线圈宽度 单位分别为毫米和mH。。 空心线圈电感量计算公式: l=(0.01*D*N*N)/(L/D+0.44) 线圈电感量 l单位: 微亨 线圈直径 D单位: cm 线圈匝数 N单位: 匝 线圈长度 L单位: cm 频率电感电容计算公式: l=25330.3/[(f0*f0)*c] 工作频率: f0 单位:MHZ 本题f0=125KHZ=0.125 谐振电容: c 单位:PF 本题建义c=500...1000pf 可自行先决定,或由Q 值决定 谐振电感: l 单位: 微亨 线圈电感的计算公式 作者：线圈电感的计算公式转贴自：转载点击数：299 1。针对环行CORE，有以下公式可利用: (IRON) L=N2．AL L= 电感值（H) H-DC=0.4πNI / l N= 线圈匝数(圈)
电容计算公式 教你两条不变应万变得原理: 1.电容器的计算依据是高斯通量定理和电压环流定律; 2.电感的计算依据是诺伊曼公式。要一两个答案查书就够了，要成高手只能靠你自己～慢慢学，慢慢练。 容量是电容的大小与电压没有关系。电压是电容的耐压范围。可变电容一般用在低压电路中电容的计算公式: 平板C=Q/U=Q/Ed=εS/4πkd 1. 所以E=4πkQ/εS即场强E与两板间距离d无关。2.当电容器两端接电时，即电压U一定时，U=Ed，所以U和d成正比。 容抗用XC表示，电容用C(F)表示，频率用f(Hz)表示，那么Xc=1/2πfc 容抗的单位是欧。知道了交流电的频率f和电容C，就可以用上式把容抗计算出来。 感抗用XL表示，电感用L(H)表示，频率用f(Hz)表示，那么XL=2πfL感抗的单位是欧。知道了交流电的频率f和线圈的电感L，就可以用上式把感抗计算出来。 已知容抗与感抗，则对应的电压与电流可以用欧姆定律算出，如果电容与电阻和电感一起使用，就要考虑相位关系了。 2、电容器的计算公式: C=Q\U =S\4*3.1415KD Q为电荷量 U为电势差 S为相对面积 D为距离 3.1415实际是圆周率 K为静电力常数并联:C=C1+C2 电路中各电容电压相等;总电荷量等于各电容电荷量之和。串 联:1/C=1/C1+1/C2 电路中各电容电荷量相等;总电压等于各电容电压之和。 电容并联的等效电容等于各电容之和!电容的并联使总电容值增大。当电容的耐压值符合要求，但容量不够时，可将几个电容并联。
3、Q=UI=I2Xc=U2/Xc 这是单相电容的 Xc=1/2*3.14fc 为什么我看到一个三相电容上面标的额定容量是30Kvar，而额定容量是472微法。额定电压是450伏。额定电流是38.5安三角接法, 答:C,KVar/(U×U×2×π×f×0.000000001) ,30/(450×450×2×3.14×50×0.000000001)?472(μF) 4、我知道电容公式有C=εS/D和C=Q/U,那么他们与电容"C"的关系，我特别想知道:我知道"U"与电容成反比，但是我在听老师讲时，没听到为什么成反比，就像知道"Q"与电容的关系时，就明白，一个电容放得的电荷越多就越大,还有"ε"是什么，与电容有什么关系, 再请问在计算中应注意什么,电容是如何阻直通交的呢, 五一长假除了旅游还能做什么, 辅导补习美容养颜家庭家务加班须知 答:电容c是常数，只跟自身性质有关，即使没有电压，电荷它也是存在的，ε是介电，跟电介质的性质有关，交流能不停的对电容充电放电(因为交流的方向是变化的)，二直流无此性质，所以通交流阻直流，更专业的话，大学物理里面会讲，如果你要求不高的话就不用深究了 5、电 容降压 在常用的低压电源中，用电容器降压(实际是电容限流)与用变压器相比，电容降压的电源体积小、经济、可靠、效率高，缺点是不如变压器变压的电源安全。通过电容器把交流电引入负载中，对地有220V电压，人易触电，但若用在不需人体接触的电路内部电路电源中， 本弱点也可克服。如冰箱电子温控器或遥控电源的开/关等电源都是用电容器降压而制作的。 相对于电阻降压，对于频率较低的50Hz交流电而言，在电容器上产生的热能损耗很小，所以电容器降压更优于电阻降压。
R L C串联谐振频率及其计算公式 2009-04-21 09:51 串联谐振是指所研究的串联电路部分的电压和电流达到同相位,即电路中电感的感抗和电容的容抗在数值上时相等的,从而使所研究电路呈现纯电阻特性,在给定端电压的情况下,所研究的电路中将出现最大电流,电路中消耗的有功功率也最大. 1. 谐振定义：电路中L、C 两组件之能量相等，当能量由电路中某一电抗组件释 出时，且另一电抗组件必吸收相同之能量，即此两电抗组件间会产生一能量脉动。 2. 电路欲产生谐振，必须具备有电感器L及电容器C 两组件。 3. 谐振时其所对应之频率为谐振频率(resonance)，或称共振频率，以f r表示之。 4. 串联谐振电路之条件如图1所示：当Q=Q I2X L = I2 X C也就是 X L =X C 时，为R-L-C 串联电路产生谐振之条件。 图1 串联谐振电路图 5. 串联谐振电路之特性： (1) 电路阻抗最小且为纯电阻。即Z =R+jX L jX C=R (2) 电路电流为最大。即 (3) 电路功率因子为1。即 (4) 电路平均功率最大。即P=I2R (5) 电路总虚功率为零。即Q L=Q C Q T=Q L Q C=0 6. 串联谐振电路之频率： (1) 公式：
(2) R - L -C 串联电路欲产生谐振时，可调整电源频率f 、电感器L 或电容器C 使其达到谐振频率f r ，而与电阻R完全无关。 7. 串联谐振电路之质量因子： (1) 定义：电感器或电容器在谐振时产生的电抗功率与电阻器消耗的平均功率 之比，称为谐振时之品质因子。 (2) 公式： (3) 品质因子Q值愈大表示电路对谐振时之响应愈佳。一般Q值在10～100 之间。 8. 串联谐振电路阻抗与频率之关系如图(2)所示： (1) 电阻R 与频率无关，系一常数，故为一横线。 (2) 电感抗X L=2 π fL ，与频率成正比，故为一斜线。 (3) 电容抗与频率成反比，故为一曲线。 (4) 阻抗Z = R+ j(X L X C) 当 f = f r时，Z = R 为最小值，电路为电阻性。 当f ＞f r时，X L＞X C，电路为电感性。
电学单位（电流单位） mA(毫安) 另有A（安，全称安培），μA（微安） 1A=1000mA，1mA=1000μA 1A （安培） =40 mil 常温下12mil/20mil的埋孔(孔壁厚13um)最低通流大约是300mA,4mil/12mil(孔壁厚10um)的盲孔为250mA.每层的过孔通流要依据铜厚来计算。 长度单位 1um（1微米）=0.001mm（0.001毫米） 过孔,在线路板中，一条线路从板的一面跳到另一面，连接两条连线的孔也叫过孔（区别于焊盘，边上没有助焊层。） 过孔也称金属化孔，在双面板和多层板中，为连通各层之间的印制导线，在各层需要连通的导线的交汇处钻上一个公共孔，即过孔，在工艺上，过孔的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属，用以连通中间各层需要连通的铜箔，而过孔的上下两面做成圆形焊盘形状，过孔的参数主要有孔的外径和钻孔尺寸。 过孔不仅可以是通孔，还可以是掩埋式。所谓通孔式过孔是指穿通所有敷铜层的过孔；掩埋式过孔则仅穿通中间几个敷铜层面，仿佛被其它敷铜层掩埋起来。图4-4为六层板的过孔剖面图，包括顶层、电源层、中间1层、中间2层、地线层和底层。 过孔也称金属化孔，在双面板和多层板中，为连通各层之间的印制导线，在各层需要连通的导线的交汇处钻上一个公共孔，即过孔，在工艺上，过孔的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属，用以连通中间各层需要连通的铜箔，而过孔的上下两面做成圆形焊盘形状，过孔的参数主要有孔的外径和钻孔尺寸。 过孔不仅可以是通孔，还可以是掩埋式。所谓通孔式过孔是指穿通所有敷铜层的过孔；掩埋式过孔则仅穿通中间几个敷铜层面，仿佛被其它敷铜层掩埋起来。图4-4为六层板的过孔剖面图，包括顶层、电源层、中间1层、中间2层、地线层和底层。
电源滤波电容的选择与计算 电感的阻抗与频率成正比,电容的阻抗与频率成反比.所以,电感可以阻扼高频通过,电容可 以阻扼低频通过.二者适当组合,就可过滤各种频率信号.如在整流电路中,将电容并在负载 上或将电感串联在负载上,可滤去交流纹波.。电容滤波属电压滤波，是直接储存脉动电压来平滑输出电压，输出电压高，接近交流电压峰值；适用于小电流，电流越小滤波效果越好。电感滤波属电流滤波，是靠通过电流产生电磁感应来平滑输出电流，输出电压低，低于交流电压有效值；适用于大电流，电流越大滤波效果越好。电容和电感的很多特性是恰恰相反的。 一般情况下，电解电容的作用是过滤掉电流中的低频信号，但即使是低频信号，其频率也分为了好几个数量级。因此为了适合在不同频率下使用，电解电容也分为高频电容和低频电容（这里的高频是相对而言）。 低频滤波电容主要用于市电滤波或变压器整流后的滤波，其工作频率与市电一致为50Hz；而高频滤波电容主要工作在开关电源整流后的滤波，其工作频率为几千Hz到几万Hz。当我们将低频滤波电容用于高频电路时，由于低频滤波电容高频特性不好，它在高频充放电时内阻较大，等效电感较高。因此在使用中会因电解液的频繁极化而产生较大的热量。而较高的温度将使电容内部的电解液气化，电容内压力升高，最终导致电容的鼓包和爆裂。 电源滤波电容的大小，平时做设计，前级用4.7u,用于滤低频，二级用0.1u，用于滤高频，4.7uF的电容作用是减小输出脉动和低频干扰，0.1uF的电容应该是减小由于负载电流瞬时变化引起的高频干扰。一般前面那个越大越好，两个电容值相差大概100倍左右。电源滤波，开关电源，要看你的ESR(电容的等效串联电阻)有多大，而高频电容的选择最好在其自谐振频率上。大电容是防止浪涌，机理就好比大水库防洪能力更强一样；小电容滤高频干扰，任何器件都可以等效成一个电阻、电感、电容的串并联电路，也就有了自谐振，只有在这个自谐振频率上，等效电阻最小，所以滤波最好！ 电容的等效模型为一电感Ｌ，一电阻Ｒ和电容Ｃ的串联， 电感Ｌ为电容引线所至，电阻Ｒ代表电容的有功功率损耗，电容Ｃ． 因而可等效为串联ＬＣ回路求其谐振频率，串联谐振的条件为WL=1/WC,W=2*PI*f,从而得到此式子f=1/(2pi*LC)．，串联ＬＣ回路中心频率处电抗最小表现为纯电阻，所以中心频率处起到滤波效果．引线电感的大小因其粗细长短而不同，接地电容的电感一般是１ＭＭ为10nＨ左右，取决于需要接地的频率.