PCB（印制电路板）中的寄生电容主要由导体（走线、焊盘、平面层）之间的绝缘介质（通常是FR4材料）形成。其计算取决于具体结构和电场分布。以下是常见场景的计算方法及关键公式：

1. 平行板电容（理想模型）

当两导体平面平行且尺寸远大于间距时（如电源/地平面）：

C = \varepsilon_r \varepsilon_0 \frac{A}{d}

• C：寄生电容（法拉，F）
• εᵣ：介质的相对介电常数（FR4约为4.2~4.8）
• ε₀：真空介电常数（8.854×10⁻¹² F/m）
• A：平行导体重叠面积（m²）
• d：介质厚度（两导体间距，m）

示例：
FR4板（εᵣ=4.5）中，10cm×10cm的电源/地层间距0.2mm：

C = 4.5 \times 8.854 \times 10^{-12} \times \frac{(0.1 \times 0.1)}{0.0002} \approx 2.0 \, \text{nF}

2. 相邻平行走线间的电容

两条平行走线间的电容（微带线或带状线结构）：

C \approx \frac{\varepsilon_r \varepsilon_0 \ell K}{s}

• ℓ：平行走线长度（m）
• s：走线中心间距（m）
• K：几何修正因子（通常取0.8~1.2，取决于w/h和s/h）
  • w：走线宽度（m）
  • h：介质厚度（m）

精确公式：

C = \frac{\varepsilon_r \varepsilon_0 \ell}{\pi} \ln \left( \frac{2h}{s} + \sqrt{1 + \left( \frac{2h}{s}\right)^2} \right) \quad \text{(微带线简化模型)}

3. 走线与参考平面间的电容

微带线（顶层走线）：

C \approx \varepsilon_r \varepsilon_0 \ell \left( \frac{w}{h} + 0.77 \right)

带状线（内层走线）：

C \approx 2 \varepsilon_r \varepsilon_0 \ell \left( \frac{w}{h} \right) \quad \text{(双参考平面)}

4. 过孔寄生电容

C_{\text{via}} \approx \frac{1.41 \varepsilon_r t D_1}{D_2 - D_1}

• t：PCB板厚（m）
• D₁：焊盘直径（m）
• D₂：反焊盘直径（m）

关键影响因素

1. 介电常数（εᵣ）
   • FR4的εᵣ随频率升高而下降（1MHz时≈4.5，1GHz时≈4.2）。
2. 边缘场效应
   实际电容比平行板模型大20%~50%，需通过场求解器（如ANSYS HFSS）精确计算。
3. 叠层结构
   多层板的参考平面位置显著影响电容值。

降低寄生电容的方法

• 增加导线间距（s↑ → C↓）
• 减小走线宽度（w↓ → C↓）
• 增大介质厚度（d↑ → C↓）
• 选择低εᵣ材料（高频板材如Rogers，εᵣ≈2.2~3.5）
• 避免长距离平行走线

计算工具推荐

1. 在线计算器
   • EEWeb PCB电容计算器
   • Cheever EMC微带线计算器
2. 仿真软件
   • Keysight ADS（高频精确建模）
   • Cadence Sigrity（电源完整性分析）

注意：复杂结构需通过3D电磁场仿真验证，理论公式误差可达±30%。高频设计（>1GHz）建议实测或全波仿真。