PCB过孔寄生电容计算器

过孔寄生电容计算器 焊盘直径(d1): mmmil 隔离盘直径(d2): mmmil 板厚(h): mmmil 介电常数(er):   寄生电容(c): pF 说明:以上计算结果仅供参考

过孔寄生电容计算器介绍

过孔寄生电容计算器是用于估算PCB设计中过孔对地寄生电容的工具，通过输入关键参数（如焊盘直径、隔离盘直径等），快速评估寄生电容对高速电路信号完整性的影响。这类工具通常集成在专业PCB设计软件（如Altium Designer、Cadence）或独立的电磁仿真工具中，也可通过在线计算器实现。

参数名词解释

1. 焊盘直径（D1）
   过孔焊盘的外径，即过孔在PCB表层或内层的金属化环形区域直径（单位：英寸或毫米）。

2. 隔离盘直径（D2）
   过孔在参考地平面（如GND层）上的阻焊区或隔离区直径，通常大于焊盘直径，用于减小寄生电容（单位：英寸或毫米）。

3. 板厚（h）
   PCB的总厚度，即过孔从顶层到底层的垂直高度（单位：英寸或毫米）。

4. 介电常数（εᵣ）
   PCB基材的相对介电常数，常见材料如FR-4的εᵣ约为4.3-4.7，高频材料（如Rogers）εᵣ更低。

5. 寄生电容（C）
   过孔与参考地平面之间的等效电容，单位通常为皮法（pF）。该电容会延长信号上升时间，影响高频电路性能。

计算公式

过孔寄生电容的经典计算公式为：

$$C=1.41\cdot {\epsilon }_r\cdot h\cdot \frac{D1}{D2-D1}$$

公式说明：

• 单位：D1、D2、h需统一为英寸，若使用毫米需转换为英寸（1英寸=25.4mm）。
• 示例：若εᵣ=4.4，h=0.05英寸（50mil），D1=0.02英寸（20mil），D2=0.04英寸（40mil），则：$$C=1.41\cdot 4.4\cdot 0.05\cdot \frac{0.02}{0.04-0.02}=0.31\text{pF}$$

常见问题

1. 如何减小过孔寄生电容？

   • 增大隔离盘直径（D2）与焊盘直径（D1）的差值。
   • 使用更薄的PCB板（h↓）或低介电常数材料（εᵣ↓）。
   • 优化过孔布局，避免高频信号路径中密集使用过孔。

2. 公式是否适用于所有过孔类型？
   公式主要针对通孔（Through-hole Via），盲孔/埋孔因结构差异需结合3D电磁仿真工具修正。

3. 寄生电容对信号的影响有多大？
   单个过孔电容影响较小（如0.3pF），但多过孔串联会显著延长信号上升时间（如0.3pF × 10过孔 → 3pF）。

4. 是否需要考虑温度对介电常数的影响？
   高频或高温场景下，εᵣ可能随温度变化，需参考材料手册或实测数据。