原标题：过孔的寄生电容和寄生电感

过孔（金属氧化孔）在高速数字电路设计中主要用于连接各层印制导线，但过孔本身存在的寄生参数，包括寄生电容和寄生电感，会对电路性能产生显著影响。以下是对过孔的寄生电容和寄生电感的详细解释：

一、过孔的寄生电容

1. 定义：

• 过孔的寄生电容是指过孔与地之间形成的电容。

2. 计算公式：

• C：过孔的寄生电容。

• ε：PCB板基材的介电常数。

• T：PCB板的厚度。

• D1：过孔焊盘的直径。

• D2：过孔在铺地层上的隔离孔直径。

• C=1.41εTD1/(D2-D1)

3. 影响因素：

• 过孔的寄生电容主要取决于过孔焊盘的直径（D1）、PCB板的厚度（T）以及铺地层上隔离孔的直径（D2）。

• 过孔焊盘直径越大、PCB板厚度越高、铺地层上隔离孔直径越小，寄生电容越大。

4. 对电路的影响：

• 过孔的寄生电容会延长信号的上升时间，降低电路的速度。

• 在高速电路中，单个过孔的寄生电容可能引起的上升延变缓效用不是很明显，但如果走线中多次使用过孔进行层间切换，其累积效应将不容忽视。

二、过孔的寄生电感

1. 定义：

• 过孔的寄生电感是指过孔本身以及与其相连的导线在电流变化时产生的自感和互感效应。

2. 计算公式：

• L：过孔的电感。

• h：过孔的长度（即PCB板的厚度）。

• d：中心钻孔的直径。

• L=5.08h[ln(4h/d)+1]

3. 影响因素：

• 过孔的寄生电感主要取决于过孔的长度（h）和中心钻孔的直径（d）。

• 过孔长度越长、中心钻孔直径越小，寄生电感越大。但值得注意的是，中心钻孔直径对电感的影响相对较小。

4. 对电路的影响：

• 过孔的寄生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。

• 在高速数字电路中，过孔的寄生电感带来的危害往往大于寄生电容的影响。

• 特别是在高频信号传输时，过孔的寄生电感会产生较大的阻抗，影响信号的传输质量。

三、减小过孔寄生效应的方法

1. 选择合理尺寸的过孔：

• 在成本和信号质量之间找到平衡点，选择适当尺寸的过孔。对于6~10层的内存模块PCB设计，通常选用10/20Mil（钻孔/焊盘）的过孔；对于高密度的小尺寸板子，可以尝试使用8/18Mil的过孔。

2. 使用较薄的PCB板：

• 较薄的PCB板有利于减小过孔的两种寄生参数。

3. 避免不必要的过孔：

• PCB板上的信号走线尽量不换层，即尽量不要使用不必要的过孔。

4. 优化电源和地线的过孔设计：

• 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。

• 电源和地的引线要尽可能粗，以减少阻抗。

5. 在信号换层处放置接地过孔：

• 在信号换层的过孔附近放置一些接地的过孔，以便为信号提供很近的回路。这有助于减小信号的传输阻抗和干扰。

综上所述，过孔的寄生电容和寄生电感是高速数字电路设计中不可忽视的问题。通过合理选择过孔尺寸、使用较薄的PCB板、避免不必要的过孔以及优化电源和地线的过孔设计等方法，可以有效减小过孔的寄生效应对电路性能的影响。