過(guò)孔一詞通常指印刷電路板中的電鍍孔。盡管某些應(yīng)用要求通孔過(guò)孔應(yīng)足夠?qū)挘匀菁{通孔器件的引線，但高速電路板設(shè)計(jì)主要將其用作更改信號(hào)層時(shí)的布線過(guò)孔，或用作將 SMT 元件連接到所需參考平面以及將具有相同電位的參考平面進(jìn)行相互連接的連接過(guò)孔。

連接到過(guò)孔的層通過(guò)與過(guò)孔周?chē)暮副P(pán)（過(guò)孔焊盤(pán)）直接接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)連接。不得連接的層由間隙環(huán)進(jìn)行隔離。每個(gè)過(guò)孔都有一個(gè)接地電容，可使用以下公式來(lái)近似計(jì)算該電容：

方程式 1.

其中

• D₂ = 接地平面中間隙孔的直徑（以 in 為單位）。
• D₁ = 過(guò)孔周?chē)暮副P(pán)的直徑（以 in 為單位）。
• T = 印刷電路板的厚度（以 in 為單位）。
• ε_r = 電路板的介電常數(shù)。
• C = 過(guò)孔的寄生電容（以 pF 為單位）。

電容隨尺寸成正比增加，因此高速設(shè)計(jì)中的布線過(guò)孔必須盡可能小，以避免因容性負(fù)載過(guò)重而導(dǎo)致信號(hào)衰減。

在將去耦電容器連接到接地平面或互連接地平面時(shí)，過(guò)孔電感變得比其電容更重要?？赏ㄟ^(guò)以下公式來(lái)近似計(jì)算該電感的大?。?/p>

方程式 2.

其中

• L = 過(guò)孔電感（以 nH 為單位）。
• h = 過(guò)孔長(zhǎng)度（以 in 為單位）。
• d = 過(guò)孔直徑（以 in 為單位）。

該公式涉及對(duì)數(shù)，因此更改過(guò)孔直徑對(duì)電感的影響很小。通過(guò)改變過(guò)孔長(zhǎng)度或并聯(lián)使用多個(gè)過(guò)孔，可使過(guò)孔電感產(chǎn)生很大的變化。因此，可以為每個(gè)器件端子使用兩個(gè)并聯(lián)過(guò)孔以將去耦電容器接地。對(duì)于接地平面之間的低電感連接，應(yīng)在電路板上以固定間隔使用多個(gè)過(guò)孔。

盡管強(qiáng)烈建議不要更改高速布線層，但如果仍需要更改，請(qǐng)確保實(shí)現(xiàn)連續(xù)的返回電流路徑。在圖 4-13 中，左側(cè)的圖顯示了單層更改的返回電流流動(dòng)情況，右側(cè)的圖顯示了多層更改的返回電流流動(dòng)情況。

圖 4-13 單層更改和多層更改的返回電流路徑

電流從接地平面的底部變化到頂部的能力是由內(nèi)部間隙環(huán)的金屬疊層提供的。因此，當(dāng)信號(hào)通過(guò)過(guò)孔并在同一平面的另一側(cè)繼續(xù)傳輸時(shí)，不存在返回電流不連續(xù)性。

如果通過(guò)跨越多個(gè)參考平面將信號(hào)布線從一個(gè)層更改為另一個(gè)層，則會(huì)使返回電流路徑的設(shè)計(jì)復(fù)雜化。在有兩個(gè)接地平面的情況下，必須在信號(hào)過(guò)孔附近放置一個(gè)接地至接地過(guò)孔，以確保實(shí)現(xiàn)連續(xù)的返回電流路徑（圖 4-13 中右側(cè)的圖）。

如果多個(gè)參考平面具有不同的電壓電位（例如圖 4-14 中的電源平面和接地平面），則返回路徑的設(shè)計(jì)會(huì)變得比較棘手，因?yàn)檫@需要第三個(gè)過(guò)孔和一個(gè)解耦電容器。返回電流從電源平面的底部開(kāi)始，在此處返回電流最靠近信號(hào)電流。然后返回電流流過(guò)電源過(guò)孔，流過(guò)去耦電容器進(jìn)入接地過(guò)孔，并返回至接地平面的頂部。

圖 4-14 單層更改和多層更改的返回電流路徑

包含多個(gè)過(guò)孔和去耦電容器的電流返回路徑具有高電感，因此會(huì)影響信號(hào)完整性并使 EMI 增加。如果可能，應(yīng)避免在高速布線布局期間更改層，因?yàn)檫@通常會(huì)降低電路板性能，使設(shè)計(jì)復(fù)雜化并增加制造成本。