Protel 99 SE高頻PCB設計的研究

電感器、變壓器等器件具有磁耦合,彼此之間應采用正交放置,以減小磁耦合。另外,它們都有較強的磁場(chǎng),在其周?chē)鷳羞m當大的空間或進(jìn)行磁屏蔽,以減小對其他電路的影響。

在PCB的關(guān)鍵部位要配置適當的高頻退耦電容,如在PCB電源的輸入端應接一個(gè)10μF～100μF的電解電容,在集成電路的電源引腳附近都應接一個(gè)0.01pF左右的瓷片電容。有些電路還要配置適當的高頻或低頻扼流圈,以減小高低頻電路之間的影響。這一點(diǎn)在原理圖設計和繪制時(shí)就應給予考慮,否則也將會(huì )影響電路的工作性能。

元器件排列時(shí)的間距要適當,其間距應考慮到它們之間有無(wú)可能被擊穿或打火。

含推挽電路、橋式電路的放大器,布置時(shí)應注意元器件電參數的對稱(chēng)性和結構的對稱(chēng)性,使對稱(chēng)元器件的分布參數盡可能一致。

在對主要元器件完成手動(dòng)布局后,應采用元器件鎖定的方法,使這些元器件不會(huì )在自動(dòng)布局時(shí)移動(dòng)。即執行Editchange命令或在元器件的Properties選中Locked就可以將其鎖定不再移動(dòng)。

1.3普通元器件的放置

對于普通的元器件,如電阻、電容等,應從元器件的排列整齊、占用空間大小、布線(xiàn)的可通性和焊接的方便性等幾個(gè)方面考慮,可采用自動(dòng)布局的方式。

2布線(xiàn)的設計

布線(xiàn)是在合理布局的基礎上實(shí)現高頻PCB設計的總體要求。布線(xiàn)包括自動(dòng)布線(xiàn)和手動(dòng)布線(xiàn)兩種方式。通常,無(wú)論關(guān)鍵信號線(xiàn)的數量有多少,首先對這些信號線(xiàn)進(jìn)行手動(dòng)布線(xiàn),布線(xiàn)完成后對這些信號線(xiàn)布線(xiàn)進(jìn)行仔細檢查,檢查通過(guò)后將其固定,再對其他布線(xiàn)進(jìn)行自動(dòng)布線(xiàn)。即采用手動(dòng)和自動(dòng)布線(xiàn)相結合來(lái)完成PCB的布線(xiàn)。

在高頻PCB的布線(xiàn)過(guò)程中應特別注意以下幾個(gè)方面問(wèn)題。

2.1布線(xiàn)的走向

電路的布線(xiàn)最好按照信號的流向采用全直線(xiàn),需要轉折時(shí)可用45°折線(xiàn)或圓弧曲線(xiàn)來(lái)完成,這樣可以減少高頻信號對外的發(fā)射和相互間的耦合。高頻信號線(xiàn)的布線(xiàn)應盡可能短。要根據電路的工作頻率,合理地選擇信號線(xiàn)布線(xiàn)的長(cháng)度,這樣可以減少分布參數,降低信號的損耗。制作雙面板時(shí),在相鄰的兩個(gè)層面上布線(xiàn)最好相互垂直、斜交或彎曲相交。避免相互平行,這樣可以減少相互干擾和寄生耦合。

高頻信號線(xiàn)與低頻信號線(xiàn)要盡可能分開(kāi),必要時(shí)采取屏蔽措施,防止相互間干擾。對于接收比較弱的信號輸入端,容易受到外界信號的干擾,可以利用地線(xiàn)做屏蔽將其包圍起來(lái)或做好高頻接插件的屏蔽。同一層面上應該避免平行走線(xiàn),否則會(huì )引入分布參數,對電路產(chǎn)生影響。若無(wú)法避免時(shí)可在兩平行線(xiàn)之間引入一條接地的銅箔,構成隔離線(xiàn)。

在數字電路中,對于差分信號線(xiàn),應成對地走線(xiàn),盡量使它們平行、靠近一些,并且長(cháng)短相差不大。

2.2布線(xiàn)的形式

在PCB的布線(xiàn)過(guò)程中,走線(xiàn)的最小寬度由導線(xiàn)與絕緣層基板之間的粘附強度以及流過(guò)導線(xiàn)的電流強度所決定。當銅箔的厚度為0.05mm、寬度為1mm～1.5mm時(shí),可以通過(guò)2A電流。溫度不會(huì )高于3℃,除一些比較特殊的走線(xiàn)外,同一層面上的其他布線(xiàn)寬度應盡可能一致。在高頻電路中布線(xiàn)的間距將影響分布電容和電感的大小,從而影響信號的損耗、電路的穩定性以及引起信號的干擾等。在高速開(kāi)關(guān)電路中,導線(xiàn)的間距將影響信號的傳輸時(shí)間及波形的質(zhì)量。因此,布線(xiàn)的最小間距應大于或等于0.5mm,只要允許,PCB布線(xiàn)最好采用比較寬的線(xiàn)。

印制導線(xiàn)與PCB的邊緣應留有一定的距離(不小于板厚),這樣不僅便于安裝和進(jìn)行機械加工,而且還提高了絕緣性能。

布線(xiàn)中遇到只有繞大圈才能連接的線(xiàn)路時(shí),要利用飛線(xiàn),即直接用短線(xiàn)連接來(lái)減少長(cháng)距離走線(xiàn)帶來(lái)的干擾。

含有磁敏元件的電路其對周?chē)艌?chǎng)比較敏感,而高頻電路工作時(shí)布線(xiàn)的拐彎處容易輻射電磁波,如果PCB中放置了磁敏元件,則應保證布線(xiàn)拐角與其有一定的距離。

同一層面上的布線(xiàn)不允許有交叉。對于可能交叉的線(xiàn)條,可用“鉆”與“繞”的辦法解決,即讓某引線(xiàn)從其他的電阻、電容、三極管等器件引腳下的空隙處“鉆”過(guò)去,或從可能交叉的某條引線(xiàn)的一端“繞”過(guò)去。在特殊情況下,如果電路很復雜,為了簡(jiǎn)化設計,也允許用導線(xiàn)跨接解決交叉問(wèn)題。

當高頻電路工作頻率較高時(shí),還需要考慮布線(xiàn)的阻抗匹配及天線(xiàn)效應問(wèn)題。