PCB布线设计经验谈-寄生电容
版图设计中的寄生参数分析
版图设计中的寄生参数分析1．引言正如我们了解的，工艺层是芯片设计的重要组成部分。
一层金属搭在另一层金属上面，一个晶体管靠近另一个晶体管放置，而且这些晶体管全部都是在衬底上制作的。
只要在工艺制造中引入了两种不同的工艺层，就会产生相应的寄生器件，这些寄生器件广泛地分布在芯片各处，更糟糕的是我们无法摆脱它们。
寄生器件是我们非常不希望出现的，它会降低电路的速度，改变频率响应或者一些意想不到的事情发生。
既然寄生是无法避免的，那么电路设计者就要充分将这些因素考虑进去，尽量留一些余量以便把寄生参数带来的影响降至最低。
2．寄生参数的种类寄生参数主要包括了电容寄生、电阻寄生，和电感寄生。
2．1 寄生电容图1所呈现的是在不同金属层之间以及它们与衬底之间产生的电容情况：图(1) 无处不在的寄生电容由上图我们可以看到寄生电容无处不在。
不过需要了解的是即使寄生电容很多，但是如果你的电路设计对电容不十分敏感的时候，我们完全可以忽略它们。
但当电路的设计要求芯片速度很快的时候，或者频率很高时，这些寄生的电容就显得格外重要了。
一般来说，在一个模拟电路中，只要频率超过20MHz 以上，就必须对它们给予注意，否则，它有可能会毁掉你的整个芯片。
减少寄生电容可以从以下几个方面入手：(1)导线长度如果你被告知某个区域的寄生参数要小，最直接有效的方法就是尽量减小导线长度，因为导线长度小的话，与它相互作用而产生的电容例如金属或者衬底层的电容就会相应地减小，这个道理显而易见。
(2)金属层的选择另一种解决的办法则是你的金属层选择。
起主要作用的电容通常是导线与衬底之间的电容，图2则说明了衬底电容对芯片的影响。
Noisy Quiet图(2) 衬底电容产生的噪声影响如上所示，电路1和电路2都对地产生了一个衬底电容，衬底本身又有一个寄生电阻，这样一来电路1的噪声就通过衬底耦合到电路2上面，这是我们不希望看到的。
(设法使所有的噪声都远离衬底）因此我们改变一下金属层，通常情况下，最高金属层所形成的电容总是最小的。
PCB过孔的寄生电容和电感
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50Mi l的PCB，如果使用的P CB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PC B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P CB过孔近似的寄生电感：L=5.08h[ln(4h/d)+1]其中L指PC B过孔的电感，h是PCB过孔的长度，d是中心钻孔的直径。
寄生电容电感电阻-概述说明以及解释
寄生电容电感电阻-概述说明以及解释1.引言1.1 概述寄生电容、电感和电阻是电路中常见的元件，它们在电子设备和电路中起着重要的作用。
在实际的电路设计和应用中，我们经常会遇到这些寄生元件的存在，它们虽然不是设计时的主要元件，但却会对电路的性能和稳定性产生一定的影响。
寄生电容指的是电容器的容量存在于电路中的其他不相关元件之间，如电路板中的导线之间或电路元件之间的绝缘介质。
这些寄生电容会对电路的频率特性、干扰抗性以及能耗等方面产生影响。
而寄生电感则是指电阻线圈的电感性质存在于电路中的其他元件之间，如电路导线本身或电路中的线圈元件。
寄生电感会对电路的频率响应、电磁干扰以及传输效率等方面产生影响。
寄生电阻则是指电路中电路元件或导线的电阻特性对电路性能产生的影响。
这些寄生元件的存在使得实际电路的性能与理论设计存在一定的差别。
因此，在电路设计中，为了更准确地预测电路的行为和性能，必须考虑和计算这些寄生元件的影响。
在实际应用中，我们需要通过一系列的测试和测量来确定电路中这些寄生元件的值，并将其纳入到电路设计和分析中。
本文将着重介绍寄生电容、电感和电阻的概念，探讨它们的影响因素和作用机制，并分析其在实际应用中的应用场景和未来的发展展望。
通过深入理解和认识这些寄生元件，我们能够更好地设计和优化电子电路，提高电路的性能和可靠性。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下几点：文章结构部分应该明确说明本文的章节组成和内容安排。
本文将围绕寄生电容、寄生电感和寄生电阻展开详细介绍和分析。
第一大纲部分介绍文章的引言部分，包括概述、文章结构和目的。
第二正文部分将分为三个小节：2.1 寄生电容的概念，2.2 寄生电感的概念，2.3 寄生电阻的概念。
在这些小节中，将详细介绍每个概念的定义、原理和特点，并探讨它们在电路中的作用和影响。
第三结论部分将总结影响因素，并分析寄生电容、寄生电感和寄生电阻在不同应用场景下的具体应用和局限性。
到节点的寄生电容-概述说明以及解释
到节点的寄生电容-概述说明以及解释1.引言1.1 概述节点的寄生电容在电路设计和分析中扮演着至关重要的角色。
寄生电容是指电路中存在的非预期电容，它可以严重影响电路的性能和稳定性。
了解和减小节点的寄生电容是确保电路正常运行的关键。
在电路中，节点是两个或多个元件之间的连接点。
寄生电容是由于电路元件之间的物理接触或靠近而产生的。
这些元件的相互作用导致电荷的累积和分布，从而形成了节点的电容。
节点的寄生电容可以是电源与地线之间的电容，也可以是信号线与接地电线之间的电容。
节点的寄生电容对电路的性能有着重要影响。
首先，它会引起信号的失真。
节点的寄生电容会导致信号的传输延迟和波形失真，从而降低电路的响应速度和准确性。
其次，它会增加功耗。
节点的寄生电容会导致电路需要更多的能量来克服这些电容的影响，从而增加功耗。
最后，它还可能导致电路的不稳定。
节点的寄生电容可能会引起电路的振荡或不稳定的工作状态，影响电路的可靠性和稳定性。
因此，准确测量和理解节点的寄生电容至关重要。
测量方法可以有很多种，如用示波器和频谱分析仪来观察信号的变化，或使用特定的测量设备来测量节点的电容值。
通过准确测量和分析节点的寄生电容，我们可以更好地了解电路的性能，并采取相应的措施来减小节点的寄生电容。
总之，节点的寄生电容在电路设计中起着重要的作用。
它对电路的性能、功耗和稳定性都有着重要的影响。
因此，理解和减小节点的寄生电容是电路设计师必须要关注和解决的问题。
通过适当的测量方法和措施，我们可以有效地改善电路的性能，提高电路的工作稳定性。
1.2文章结构1.2 文章结构本文主要围绕着节点的寄生电容展开讨论，共分为三个部分，即引言、正文和结论。
引言部分首先对节点的寄生电容进行概述，介绍其定义和重要性，并提出本文的目的。
接下来，本文将深入探讨影响节点寄生电容的因素以及测量节点寄生电容的方法。
正文部分将详细讨论节点的寄生电容的定义，解释其在电路设计中的作用和影响。
走线寄生效应分析
③信号的幅值降低来之寄生电容。
图12走线的寄生效应产生分布电容在电路板上两条平行的走线或者距离近的走线，因图23走线寄生效应:产生分布电感电路板上的走线可以等效为一段电感，走线的长度和宽度的不同可以等效为不同的感抗的电感，这就是平时说的寄生电感。
如图3，PCB板的走线的长度的增加，电感就会随着增大，双面基板尤其明显。
因此，其中一个有效减少走线电感的方法是让PCB的走线尽量的短和粗。
这种寄生电感产生对于包含数字SWITCH电路的正常运行影响特别显著。
复的任务，并逐渐过度到智能化，使他们具备分析和调整环境的能力。
随着智能领域研究的深入和实施，智能机器中国战略新兴产业，2016（28）：71-75.[2]沈小波，韩舒淋.人工智能等技术重塑机器人产业后者迎来大机会[J].信息与电脑（理论版），2016（17）：8-14. [3]吴伟国.面向作业与人工智能的仿人机器人研究进展尔滨工业大学学报，2015（7）：1-19.图34走线寄生效应:线阻抗对串扰的影响PCB板走线的特性阻抗越大，串扰越强。
图45走线寄生效应:平行走线对串扰的影响刚才看到平行走线上产生的寄生电容，那这个对信号影响有多大呢。
如图5，PCB平行走线越长，线间距（越小，所接器件的速度越快（74AS>74HC>74LS），则串扰越大。
图6适用于高速时钟线、控制线。
6.2层间串扰往往比线间串扰更大，因此不同层的布线尽可能正交或大角度交叉图76.3电源平面不能重叠，应用公共地线隔离（防止系统噪声与电源耦合）图86.4对于不得不走的高频平行长线，以加接地线来进行隔离图9参考文献:李琛.冲击波压力传感器寄生效应抑制方法[D].南京理工大学，2017.李力南，钱鹤.RF集成电感的设计与寄生效[J].固体电子学研究与进展，2002（02）图5。
过孔的寄生电容
过孔的寄生电容寄生电容的定义寄生电容是指在电路中存在的一种非额定电容，通常由于电导体和绝缘体之间的电容形成。
在过孔中，存在着寄生电容，它会对电路的性能和信号传输造成影响。
过孔的结构和功能过孔的结构过孔是一种用于连接电路板上的不同层次或不同电路之间的通孔结构。
它由两个或多个通过电路板的金属化水平（水平方向）电镀孔（内径金属化）连接起来。
通常，过孔的内径被涂有导电材料，如铜。
过孔的功能过孔的主要功能是在电路板上提供电气和机械连接。
它可以用于连接不同层次的电路，如信号层和电源层，以及连接电路板上的表面组件。
过孔还可以用于连接多层电路板中的不同电路，使电路板具有更高的集成度和更好的功能。
寄生电容的原理寄生电容的产生是由于过孔的结构本身，以及过孔周围的绝缘材料和金属导线之间的电容效应。
当通过过孔传输信号时，会在过孔区域产生电场，导致电场线通过过孔周围的绝缘材料和金属导线。
这就形成了寄生电容。
寄生电容的影响寄生电容会对电路的性能和信号传输造成影响，主要表现在以下几个方面：1. 高频信号损耗寄生电容对于高频信号而言，会产生阻抗，从而导致信号传输的损耗。
这会使得高频信号的频率响应受到限制，降低电路的工作频率范围。
2. 信号串扰寄生电容会导致信号之间的串扰。
当信号通过过孔时，寄生电容会形成一个耦合路径，使得信号之间相互干扰。
这会降低电路的抗干扰能力，导致信号的失真和误码率的增加。
3. 信号延迟由于寄生电容的存在，信号在通过过孔时会产生一定的延迟。
这会对时序敏感的电路产生影响，特别是在高速通信和数据传输应用中。
寄生电容的分析和减少针对过孔的寄生电容，可以采取以下方法进行分析和减少：1. 仿真和模拟可以使用电磁仿真软件对过孔的寄生电容进行分析和模拟。
通过仿真，可以了解不同布线方式、孔径和电路板结构对寄生电容的影响，从而选择最佳设计方案。
2. 布线规划和优化在电路板布线时，应合理规划过孔位置和数量，并与其他布线规则相协调。
PCB过孔的寄生电容和电感
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。
pcb走线寄生电容计算
pcb走线寄生电容计算当我们设计PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）时，经常会遇到一个非常重要的问题：走线寄生电容（Parasitic Capacitance）的计算。
走线寄生电容可以对电路性能产生重要的影响，因此我们需要充分了解并合理计算它。
什么是走线寄生电容呢？在PCB上，电线之间或电线与地平面（也称为地层）之间会存在一定的电容。
这是由于电线和地平面之间的介质形成的，并且会导致高频信号的损耗，从而影响电路的性能。
因此，我们需要通过计算来评估和控制这种电容。
计算走线寄生电容的方法有很多种，以下是一种常用的方法：首先，我们需要确定走线的几何形状。
也就是说，我们需要知道电线的宽度、长度和高度。
通常来说，电线的宽度和高度对电容的影响更大。
然后，我们需要计算电容公式，这可以通过公式 C = ε * A / d 来完成。
其中，C代表电容，ε代表介质的介电常数，A代表走线的有效面积，d代表电线与地平面之间的距离。
通过这个公式，我们可以计算出电容的数值。
在实际计算过程中，我们还需要考虑其他因素。
例如，当两条走线平行时，它们之间的电容值通常会比较大。
这被称为互联电容，它会对信号的传输速率产生直接影响。
此外，为了减小走线寄生电容的影响，我们还可以采取一些措施。
比如，使用更宽的走线可以减小电容的数值；将走线与地平面之间的距离缩小也可以减小电容。
当然，要根据实际情况和设计需求来决定如何控制走线寄生电容。
不同的应用场景可能有不同的要求。
综上所述，走线寄生电容的计算对于PCB设计来说非常重要。
通过了解走线的几何形状、采用相应的公式以及考虑其他因素，我们可以控制和优化走线寄生电容，从而提高电路的性能。
在设计PCB时，务必要将走线寄生电容考虑在内，以确保电路的稳定性和可靠性。
寄生电容与寄生电感
寄生电容与寄生电感<寄生电容>寄生的含义就是本来没有在那个地方设计电容，但由于布线构之间总是有互容，互感就好像是寄生在布线之间的一样，所以叫寄生电容。
寄生电容一般是指电感、电阻、芯片引脚等在高频情况下表现出来的电容特性。
实际上，一个电阻等效于一个电容、一个电感和一个电阻的串连，在低频情况下表现不是很明显，而在高频情况下，等效值会增大，不能忽略。
在计算中我们要考虑进去。
ESL就是等效电感，ESR就是等效电阻。
不管是电阻，电容，电感，还是二极管，三极管，MOS管，还有IC，在高频的情况下我们都要考虑到它们的等效电容值，电感值。
学术解释1、另一方面传感器除有极板间电容外，极板与周围体（各种元件甚至人体）也产生电容联系，这种电容称为寄生电容。
它不但改变了电容传感器的电容量，而且由于传感器本身电容量很小，寄生电容极不稳定，这也导致传感器特性不稳定,对传感器产生严重干扰。
2、分布在导线之间、线圈与机壳之间以及某些元件之间的分布电容等,这些电容称为寄生电容，他们的数值虽小，但是却是引起干扰的重要原因。
应用动态读写存贮器（DRAM），以其速度快、集成度高、功耗小、价格低在微型计算机中得到极其广泛地使用。
但动态存储器同静态存储器有不同的工作原理。
它是靠内部寄生电容充放电来记忆信息，电容充有电荷为逻辑1，不充电为逻辑0。
实际上,由于频率的不断提高,致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重,对器件造成更大的电应力(表现为过电压、过电流毛刺)。
为了提高系统的可靠性,有些制造商开发了“用户专用”功率模块(ASPM),它把一台整机的几乎所有硬件都以芯片的形式安装到一个模块中,使元器件之间不再有传统的引线连接,这样的模块经过严格、合理的热、电、机械方面的设计,达到优化完美的境地。
它类似于微电子中的用户专用集成电路(ASIC)。
只要把控制软件写入该模块中的微处理器芯片,再把整个模块固定在相应的散热器上,就构成一台新型的开关电源装置。
pcb走线电容效应
pcb走线电容效应
PCB走线电容效应是指在PCB（Printed Circuit Board，印刷
电路板）上的走线之间会存在一定的电容效应。
这种电容效应是由
于两条走线之间的电场耦合而产生的。
当两条走线之间存在电压差时，就会形成电场，从而导致走线之间存在电容。
这种电容效应在
高频电路设计中尤为重要，因为在高频电路中，走线之间的电容会
对信号的传输和干扰产生影响。
PCB走线电容效应的大小受到多种因素的影响。
首先是走线之
间的距离，走线之间的距离越近，电容效应就越大。
其次是走线的
宽度和厚度，走线的宽度和厚度会影响走线之间的电场分布，从而
影响电容效应的大小。
此外，介质常数也会对电容效应产生影响，
不同的介质常数会导致不同大小的电容效应。
在PCB设计中，设计者需要考虑和控制走线之间的电容效应，
特别是在高频电路中。
一些常见的方法包括增加走线间距、采用不
同的走线堆叠方式、使用地层或者屏蔽层来减小电容效应等。
此外，也可以通过仿真软件来模拟和分析走线之间的电容效应，从而优化PCB设计。
总的来说，PCB走线电容效应是PCB设计中需要考虑的重要因素之一，它对于高频电路的性能和稳定性都有一定的影响。
设计者需要综合考虑各种因素，合理地控制走线之间的电容效应，以确保PCB设计的性能和可靠性。
pcb走线寄生电容的计算
pcb走线寄生电容的计算
PCB走线中的寄生电容是指由于导线与其它导体之间的电场耦合而产生的电容效应。
寄生电容是一种非感性元件，通常会对高频电路的性能产生一定影响。
在PCB设计中，计算走线寄生电容可以采用以下的方法：
1. 首先，确定需要计算的两个导体之间存在寄生电容。
这可能是由于走线与地平面、相邻走线、引脚等元件之间的电场耦合效应引起的。
2. 然后，需要确定两个导体之间的有效长度和相对位置。
这将影响到电容的大小。
3. 通过使用合适的公式来计算寄生电容的数值。
对于平行板电容，可以使用以下公式：
C = ε * A / d
其中，C是电容值，ε是介电常数，A是两个导体间的有效面积，d 是两个导体间的有效距离。
4. 如果需要考虑走线与其它导体之间的耦合效应，可以采用更为复杂的公式进行计算，如微带线或共面波导的寄生电容计算公式。
5. 最后，根据电路设计的需求，可以评估寄生电容的影响，并进行相应的优化措施。
这可能包括调整走线的位置、压缩走线间的距离、增加地平面等。
需要注意的是，走线寄生电容的计算只是PCB设计中的一部分，还需要综合考虑其它寄生效应、电磁兼容性等因素，以确保设计的性能和可靠性。
高压电容PCB寄生容量的计算
C89和C91的高压电容容量只有3pF，采用PCB布线时候上下层焊盘的寄生电容代替高压电容电子料从而达到cost down的目的而不影响功能。
PCB布线设计时寄生电容的计算方法在PCB上布两条靠近的走线或者焊盘，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。
符号为。
相对电容率，又称为相对介电常数，定义为电容率与真空电容率（介电常数与真空介电常数）的比例∶介电常数：最后得出：本人专案的高压电容的计算：介电常数：环氧树脂－玻璃（FR4） 4.4-5.2距离d：FR-4板材厚度1.6mm目标寄生电容C：3pF面积S=/(c*d)=5/(3*1.6)=1mm2理论上计算按照上面公式进行，距离d和面积S是已知的，介电常数是和理论上的值出入很大，同样的FR-4板材如果不同的厂商其差异会比较大，一定和理论参数4.4-5.2差很远，所以layout时尽量把PAD画大点比如画到5 mm2 都是可以的。
等到PCB板材回来再用LCR测试仪精确测试电容值是比较合理的。
1、我们常用的PCB介质是FR4材料的，相对空气的介电常数是4.2-4.7。
这个介电常数是会随温度变化的，在0-70度的温度范围内，其最大变化范围可以达到20%。
介电常数的变化会导致线路延时10%的变化，温度越高，延时越大。
介电常数还会随信号频率变化，频率越高介电常数越小。
100M以下可以用4.5计算板间电容以及延时。
2、一般的FR4材料的PCB板中内层信号的传输速度为180ps/inch(1inch=1000mil=2.54cm)。
表层一般要视情况而定，一般介于140与170之间。
3、实际的电容可以简单等效为L、R、C串联，电容有一个谐振点，在高频时(超过这个谐振点)会呈现感性，电容的容值和工艺不同则这个谐振点不同，而且不同厂家生产的也会有很大差异。
这个谐振点主要取决于等效串联电感。
现在的比如一个100nF的贴片电容等效串联电感大概在0.5nH左右，ESR(等效串联电阻)值为0.1欧，那么在24M左右时滤波效果最好，对交流阻抗为0.1欧。
资料5：寄生参数
这个设计就是失败的。所以这就意味着我们必须增加导线宽度才能满
足这一要求。
14
通过电流密度选择导线宽度
通过电流密度可以选择导线宽度，电流大小还影响单元间的布 线方案。
翻开工艺手册,我们经常能看到每层金属线能够承载的电流。 通过这个参数我们可以计算所需要的金属层宽度。例如,有一 根信号线需要承载 1毫安的电流,而工艺手册注明每微米可以 走 0.5毫安的电流, 那么这根金属层的宽度至少要2微米。
MOS晶体管的寄生效应
由于MOS管的寄生效应的存在（多晶硅栅电阻），寄生参数会使得器件变慢。
多晶（poly）
P
P
N
P-
减少MOS管寄生参数的唯一技术是减少多晶硅栅的串联电阻。
任何其他内在的器件寄生参数一个也没有办法改变。如果我们降低了多晶硅栅的 串联电阻，就降低了栅的RC时间常数，从而改善了器件的速度。我们可以通过把 多晶硅栅分成多个“指形”结构，然后用导线将它们并联起来可以降低电阻。
M3
M2
M1
P-
器件
16
寄生电感
寄生电感
• 当电路是在一个真正的高频的情况下工作时, 导线也开始存在 了电感效应。 解决寄生电感的方法就是试着去模拟它, 把它 当成电路中的一部分。
• 首先需要尽早的完成布局,好让电路设计者较早的看到导线究 竟能有多长,然后估计出可能引起的电感。版图设计过程中尤 其注意不要因为电感耦合而影响其它部分。
24
15
Metal3 0.50 9.0
Metal4 0.60 7.0
21
连线寄生模型总结
复杂互连线的寄生电容
串联寄生电阻和并联寄生电容的影响： – 电源地上，电阻造成直流和瞬态压降。 – 长信号线上，分布电阻电容带来延迟。 – 在导线长距离并行或不同层导线交叉时，带来相互串扰问题。
寄生电容和寄生电感
要短。尽量减少印制导线的不连续性，导线宽度不
要突变，导线拐弯处一般取钝角或圆弧形，因为直 角或夹角在高频电路中会影响电气性能。禁止环状
走线。
（３）环路最小原则 信号线与其回路构成的环面积要尽可能的小，
环面积越小，对外辐射越少，接收外界的干扰也小。 （４）布线优先次序
在实际工作中一般倾向于使用统一地，而将PCB 分区为模拟部分和数字部分。模拟信号在电路板所有
层的模拟区内布线，而数字信号在数字电路区内布线。
图３
如果系统仅有一个A/D转换器， 如图３中所示，将地分割开，在 A/D转换器下面把模拟地和数字地 部分连接在一起。采取该方法时， 必须保证两个地之间的连接桥宽度 与IC等宽，并且任何信号线都不能 跨越分割间隙。
４．去耦或旁路电容配置
在电路板上加旁路或去耦电容，以及这些电容 在板上的位置，对于数字和模拟设计来说都属于常 识。（作用不同，但用法一致。）其配置规则如下： （１）电源输入端跨接一个10～100uF的电解电容 器，如果印制电路板的位置允许，采用100uF以上 的电解电容器的抗干扰效果会更好。 （２）为每个集成电路芯片配置一个0.01uF的陶瓷 电容器。如遇到印制电路板空间小而装不下时，可 每4～10个芯片配置一个1～10uF钽电解电容器。
当工作频率在1～10MHz时，如果采用一点接地 ，其地线长度不应超过波长的1/20，否则应采用多
点接地法。
（２）尽量加粗接地线
若接地线很细，接地电位则随电流的变化而变 化，致使电子设备的定时信号电平不稳，抗噪声性 能变坏。因此应将接地线尽量加粗，使它能通过三 倍于印制电路板的允许电流。如有可能，接地线的 宽度应大于3mm。（一般情况下，地线宽度＞电源 线宽度＞信号线宽度） （３）地线与电源线应配合布置，彼此尽量靠近和
印刷电路板布线产生的寄生元件寄生电阻、寄生电容、寄生电感对电路性能影响PCB
印刷电路板布线产生的寄生元件寄生电阻、寄生电容、寄生电感对电路性能影响PCB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。
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个运放(U4a和U4b)的正相输入端。
数字电位器U2和U3通过与单片机(U1)之间的SPI接口编程。
在此配置中，每个数字电位器配置为8位乘法型D/A转换器。
如果VDD为5V，那么这些D/A转换器的LSB大小等于19.61mV。
这两个数字电位器的抽头都分别连接到两个配置了缓冲器的运放的正相输入端。
PCB布线之寄生元件
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。
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：εT D1/(D2-D1)ε=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=5.08h[ln(4h/d)+1]H=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。
寄生电容的例子及原理
寄生电容的例子及原理寄生电容是指在电路原本设计中没有直接考虑到的电容效应。
在很多电子设备中，由于电路的布局、导线的长度等因素，不可避免地会导致一定程度的寄生电容效应。
寄生电容会对电路的性能产生一定的影响，因此在电路设计中需要予以注意和合理的处理。
寄生电容的例子有很多，下面就举几个常见的例子来说明寄生电容的原理和影响。
1. PCB布线中的寄生电容：在PCB（Printed Circuit Board）布线过程中，电路板上的导线、线路间的间隔等均会形成一定的寄生电容。
这是因为导线之间的电容可以看作是两根导线之间的两个电极之间的电容。
当两根导线的长度较长、厚度较大、直径较大时，它们之间的电容就会增大。
2. 元件引脚和焊盘之间的寄生电容：在电子元器件的引脚和焊盘之间也会存在寄生电容。
因为引脚和焊盘之间也可以看作是两个导体之间的电容。
特别是对于高频电路而言，寄生电容会严重影响电路的性能。
3. 封装中的寄生电容：电子元器件的封装中也会存在一定程度的寄生电容。
比如，集成电路芯片封装中的不同引脚之间、引脚与芯片间的间隔都会形成寄生电容。
寄生电容的原理是由于两个导体之间存在电位差时，它们之间就会形成一定的电场，从而产生电容效应。
电容的大小与导体之间的距离、电介质的介电常数以及导体的面积有关。
因此，当导体之间的距离较小、介电常数较大、面积较大时，寄生电容的值就会较大。
寄生电容会对电路的性能产生一定的影响。
首先，由于寄生电容会形成一个额外的电容分支，它会与其他电容并联，从而改变了电路的等效电容。
这就会导致电路的频率响应特性发生变化，特别是在高频电路中。
其次，寄生电容也会对电路的稳定性和干扰抑制能力产生影响。
在开关电源等高速开关电路中，寄生电容会导致较大的高频电流回路，从而影响电路的稳定性。
另外，在模拟电路和射频电路中，寄生电容会对信号传输和过滤产生干扰，降低电路的性能。
为了减小寄生电容的影响，可以采取以下措施：1. 合理的布局设计：在PCB、电路板的布线设计中，合理地减少导线的长度和间距，避免导线交叉和平行布置，从而减小寄生电容的产生。
pcb走线寄生电感计算
pcb走线寄生电感计算## PCB走线寄生电感计算在PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）设计中，走线寄生电感是一个重要的参数。
走线寄生电感产生于导线上的电流与磁场之间的相互作用。
通过准确计算走线的寄生电感，可以有效避免电路中的干扰和损耗，并提高整体的性能。
### 寄生电感的定义和影响寄生电感是指PCB中导线或其它器件引线之间的相互电感现象。
由于电流在导线上流动时会产生磁场，而磁场再次影响导线上的电流，因此就会出现寄生电感。
走线寄生电感的存在会带来以下几个问题：1. **信号的传输损耗**: 寄生电感会导致信号的传输损耗增加，尤其是在高频信号的传输过程中。
2. **信号完整性的损害**: 寄生电感会导致信号的波形受损，引起信号完整性的损害，特别是对于高频信号和快速信号而言。
3. **电磁干扰**: 寄生电感会引起线间或线外的电磁干扰现象，对系统的性能造成不利影响。
### PCB走线寄生电感计算方法为了准确计算PCB走线的寄生电感，可以采用以下方法：1. **所采用的导线类型和布局**: 寄生电感的大小与导线的类型和布局有很大关系，常见的导线类型有直线、曲线、小角度弯曲等。
因此在设计PCB时，应该选择合适的导线类型和布局方式来减小寄生电感。
导线截面的宽度、厚度和导体距离等因素也会对寄生电感产生影响。
2. **计算工具的使用**: 在PCB设计中，可以使用一些计算工具来帮助计算走线的寄生电感。
例如，常见的计算工具有Matlab、SPICE、Ansys等，这些工具可以通过输入PCB的几何参数和频率信息来进行寄生电感的计算。
3. **仿真分析**: 利用电磁场仿真软件，进行走线的电磁场仿真分析，可以得到较为准确的走线寄生电感数值。
通过对仿真结果进行分析，可以根据所需求解的参数对走线进行优化设计，减小寄生电感的影响。
### 如何减小走线寄生电感为了减小走线的寄生电感，可以采取以下方法：1. **合理的布局和分层**: 在PCB设计中，进行合理的布局和分层，将信号线和电源线、地线等有关联的线路进行合理分配。
pcb电路板的寄生电容
pcb电路板的寄生电容PCB电路板是现代电子产品中常见的一种基础组件，它起着连接和支持电子元件的作用。
在PCB电路板中，除了已知的电阻、电感和电容等元件外，还存在着一种特殊的电容，即寄生电容。
寄生电容是指在电路中由于导线、电子器件以及电路板本身之间的绝缘层或介质所形成的电容。
在PCB电路板中，寄生电容的存在不可避免，它会对电路的性能产生一定的影响。
我们来了解一下寄生电容的产生机制。
在PCB电路板中，导线之间和导线与地面之间会存在一定的电容。
这是由于导线之间的绝缘层以及导线与地面之间的绝缘层形成了电容。
当电流在导线上流动时，导线之间的电容会对电路的工作产生影响，从而引起信号的失真或干扰。
寄生电容的大小取决于多个因素。
首先是导线之间的距离。
导线之间的距离越近，寄生电容的数值就越大。
其次是导线的长度。
导线越长，寄生电容的数值也越大。
此外，绝缘层的介电常数也会对寄生电容的大小产生影响。
介电常数越大，寄生电容的数值也越大。
寄生电容的存在会对电路性能产生一定的影响。
首先，它会引起信号的失真。
当高频信号通过PCB电路板时，寄生电容会对信号的传输造成阻碍，导致信号失真。
其次，寄生电容还会引起信号的串扰。
当不同信号通过相邻的导线时，由于寄生电容的存在，信号会相互干扰，从而导致信号的串扰现象。
为了减小寄生电容对电路性能的影响，我们可以采取一些措施。
首先，可以通过增加绝缘层的厚度来减小电容的数值。
其次，可以通过增加导线之间的距离来减小电容的数值。
此外，还可以采用屏蔽技术来减小信号的串扰。
寄生电容是PCB电路板中不可避免的一种电容。
它的存在会对电路的性能产生一定的影响，包括信号的失真和串扰等问题。
为了减小寄生电容对电路性能的影响，我们可以采取一些措施来降低电容的数值。
只有在正确处理寄生电容问题的基础上，才能保证电路的正常运行和性能的稳定性。
PCB过孔的寄生电容和电感的计算和使用
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。
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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。
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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
个运放(U4a和U4b)的正相输入端。
数字电位器U2和U3通过与单片机(U1)之间的SPI接口编程。
在此配置中，每个数字电位器配置为8位乘法型D/A转换器。
如果VDD为5V，那么这些D/A转换器的LSB大小等于19.61mV。
这两个数字电位器的抽头都分别连接到两个配置了缓冲器的运放的正相输入端。
在此配置中，运放的输入端是高阻抗的，将数字电位器与电路其它部分隔离开了。
这两个放大器配置为其输出摆幅限制不会超出第二级放大器的输入范围。
图 4 在此示波器照片中，最上面的波形取自JP1(到数字电位器的数字码)，第二个波形取自JP5 (相邻模拟走线上的噪声)，最下面的波形取自TP10(16位D/A转换器输出端的噪声)。
图5 采用这种新的布线，将模拟线路和数字线路隔离开了。
增大走线之间的距离，基本消除了在
前面布线中造成干扰的数字噪声。
图 6 图中示出了采用新布线的16位D/A转换器的单个码转换结果，对数字电位器编程的数字信号
没有造成数字噪声。
为使此电路具有16位D/A转换器的性能，采用第三个数字电位器(U2a)跨接在两个运放(U4a和U4b)的输出端之间。
U3a和U3b的编程设定经数字电位器后的电压值。
如果VDD为5V，可以将U3a和U3b的输出编程为相差19.61mV。
此电压大小经第三个8位数字电位器R3，则自左至右整个电路的LSB大小为
76.3mV。
此电路获得最优性能所需的严格器件规格如表1所示。
此电路有两种基本工作模式。
第一种模式可用于获得可编程、可调节的直流差分电压。
在此模式中，电路的数字部分只是偶尔使用，在正常工作时不使用。
第二种模式是可以将此电路用作任意波形发生器。
在此模式中，电路的数字部分是电路运行的必需部分。
此模式中可能发生电容耦合的危险。
图2所示电路的第一次布线如图3所示。
此电路是在实验室中快速设计出的，没有注意细节。
在检查布线时，发现将数字走线布在了高阻抗模拟线路的旁边。
需要强调的是，第一次就应该正确布线，本文的目的是为了讲解如何识别问题及如何对布线做重大改进。
看一下此布线中不同的走线，可以明显看到哪里可能存在问题。
图中的模拟走线从U3a的抽头连接到U4a放大器的高阻抗输入端。
图中的数字走线传送对数字电位器设置进行编程的数字码。
在测试板上经过测量，发现数字走线中的数字信号耦合到了敏感的模拟走线中，参见图4。
系统中对数字电位器编程的数字信号沿着走线逐渐传输到输出直流电压的模拟线路。
此噪声通过电路的模拟部分一直传播到第三个数字电位器(U5a)。
第三个数字电位器在两个输出状态之间翻转。
解决这个问题的方法主要是分隔开走线，图5示出了改进的布线方案。
改变布线的结果如图6所示。
将模拟和数字走线仔细分开后，电路成为非常“干净”的16位D/A转换器。
图中的波形是第三个数字电位器的单码转换结果76.29mV。
结语
数字和模拟范围确定后，谨慎布线对获得成功的PCB是至关重要的。
尤其是有源数字走线靠近高阻抗模拟走线时，会引起严重的耦合噪声，这只能通过增加走线之间的距离来避免。