PCB布线之寄生元件.doc

PCB布线之寄生元件 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：印刷电路板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。当工作频率较高时，所有这些寄生元件都可能对电路的有效性产生干扰。本文将对这三种寄生元件类型进行量化，对以后PCB方面的设计应该有所裨益。l 寄生电容 大多数寄生电容都是靠近放置两条平行走线引起的，在混合信号电路中，如果敏感的高阻抗模拟走线与有源数字走线距离较近，这种电容产生的影响将更加明显：引起严重的偶合躁声。 根据上面的公式以及图列很容易看出，将模拟走线与数字走线分开，增大平行走线间的距离，能有效减少寄生电容的影响。 过孔作为多层PCB设计的重要组成部分，由于自身存在着对地的寄生电容，所以对于过孔产生的影响不可忽略。过孔寄生电容近似于：C=1.41T D1/(D2-D1)=板基材介电常数T=PCB板的厚度D1=过孔的孔直径D2=过孔焊盘直径 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。为了减少这种影响，根据公式可以得出：1、 在保证机械强度的前提下，采用较薄的PCB能有效减少过孔的寄生电容2、 从成本和信号质量方面考虑，选择合理的过孔尺寸，理论上是越小越好3、 尽量避免不必要的过孔的出现l 寄生电感 同样，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。我们可以用下面的公式来简单地计算一个过孔近似的寄生电感：L=5.08hln(4h/d)+1H=过孔的长度D=中心过孔的直径L=过孔的寄生电感根据公式，可以得出减少过孔寄生电感的几种措施：1、 在保证机械强度的前提下，采用较薄的PCB能有效减少过孔的寄生电感2、 从成本和信号质量方面考虑，选择合理的过孔尺寸，理论上是越小越好3、 尽量避免不必要的过孔的出现4、 电源和地的管脚要就近打过孔，过孔和管脚之间的引线越短越好，因为它们会导致电感的增加。另外，如果不注意走线的放置，PCB中的走线可能会产生线路感抗和互感，如图2所示：l 特性阻抗 随着数字信号速度的不断提高，信号的幅度不断降低，由此而来，信号的噪声域度越来越小，这就要求系统的稳定性越来越高。当PCB走线所造成的信号传播延迟远小于信号的上升时间时，可按照简单的电路原理去设计。但当信号传播延迟接近信号的上升时间时，就必须按照传输线的理论考虑PCB走线的设计，对于传输线来说，最重要的就是阻抗匹配。(图3) 可见影响PCB走线的阻抗的因素主要有：铜线的宽度，铜线的厚度，介质的介电常数，介质的厚度，焊盘的厚度,地线的路径，走线周边的走线等。 在设计高速PCB时，要充分考虑阻抗匹配问题，否则信号不能完全传送给负载，就可能引起反射噪声，毛刺，串扰，地跳等影响。 随着信号频率越来越高，PCB尺寸越来越小，PCB走线的寄生