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去除Via到Via耦合噪声的技巧

这是常识多层PCB设计可以减轻高速信号电路的EMI/EMC影响。导电通孔提供PCB中多层之间的连接，为设计者提供分离交流和直流信号的空间，优化组件的位置，并为降噪提供充足的接地面。

因此，多层pcb往往更紧凑，允许设计师在更小的尺寸中容纳更多的功能，这是一个对更小、更强大电子产品需求不断增长的世界中的关键因素。

但是，尽管多层板比单层板有这些优势，多层板也不是没有自己的EMI/EMC挑战。特别是通孔耦合仍然是设计多层pcb的一个具有挑战性的方面。在这篇文章中，我们将介绍一些从通孔中去除噪音的技巧。

Via到底是什么?

VIA是垂直互连接入的缩写。Via也是拉丁语中路径的意思。因此，这个首字母缩略词被口头地视为一个单词“via”，而不是一个首字母缩略词“via”。

正如它的名字所暗示的，过孔提供多层PCB中各层之间的垂直连接。via的解剖结构包括:

• 桶，这是导电管，形成通过的主体。它在多层板的平面之间的绝缘层上钻出一个孔。

• 衬垫，从桶的顶部向外径向延伸，将通孔连接到该层上的组件、平面或迹线。

• 反垫是平面层和通孔之间的空隙，防止平面短路到通孔。

通孔串扰是PCB设计中的一个主要问题

无论你的过孔是盲的，埋的，还是通孔的，对串扰和信号速度的同样关注，适用于你的水平道也适用于你的垂直过孔。当电流平行流过两条或多条导电路径时，就会发生耦合。

相声当耦合干扰严重到足以干扰信号质量时发生。串扰可以是感性的，也可以是电容性的，让我们仔细看看这两种模式的干扰。

• 感应串扰:改变一个通道里的信号会产生一个磁场，通过在导体上产生电动势来干扰“受害”通道里的信号。

• 电容串扰:当两个导体被一个小的间隙隔开时，比如一个通孔的反垫，你会得到一个简单的电容，可以静电存储能量。寄生电容会减慢信号，扰乱时钟速度和计时。

在低速电路中，寄生电容引起的串扰往往是一个更大的问题，因为有足够的时间让电荷在反垫到平面结周围收集。在高速电路中，电感是一个更大的问题，因为一个通道中快速变化的信号所产生的磁场会在邻近的通道上诱导出更强的电动势。

这里有一些建议

PCB设计中的耦合是生活中很自然的一部分。诀窍在于围绕这一现实进行设计，以防止相声。这里有一些减少通孔周围噪音的常见提示和技巧。

• 差分配对过孔。在多层板的层与层之间以差分对的形式通过路由(一个通过传输信号，另一个返回信号)。差分配对的通孔越近，以较高的寄生互电容为代价的降噪效果越好。在高速信号电路，寄生电容不是什么大问题。

• 过孔栅栏:过孔栅栏(又名过孔屏蔽)是一排通孔，排列RF信号的路由路径，以减少串扰和EMI影响。

• 通过拼接:你可以在多层板上的两个平面之间建立一个强大的垂直连接，方法是在板上的所有空闲区域填充通孔。这减少了返回路径，并导致低阻抗连接。

• 去耦电容器:防止寄生电容的一种方法是向系统提供一个局部电容器，通过向电路提供稳定的能量库来防止电压峰值。由于耦合可以是容性的，也可以是感性的，因此去耦电容器在阻抗具有较高感性元素的高信号电路中效果较差。

结论

仅仅关心电路板水平面上的EMI和串扰已经不够了。随着对高速多层板的需求上升，也需要理解和遵循管理通孔的最佳实践，使这些多层配置成为可能。

围绕在多层PCB上的EMI和串扰管理的数学可能会变得相当复杂。这就是为什么使用3D建模很重要PCB设计分析软件，以确保当您最终准备投入生产时，所有变量都得到了考虑。