基于PROTEL的高速PCB設計

摘要： 探討使用PROTEL 設計軟件實(shí)現高速電路印制電路板設計的過(guò)程中，需要注意的一些布局與布線(xiàn)方面的相關(guān)原則問(wèn)題，提供一些實(shí)用的、經(jīng)過(guò)驗證的高速電路布局、布線(xiàn)技術(shù)，提高了高速電路板設計的可靠性與有效性。結果表明，該設計縮短了產(chǎn)品研發(fā)周期，增強市場(chǎng)競爭能力。

關(guān)鍵詞： 高速電路； 布局； 布線(xiàn)

1 問(wèn)題的提出

隨著(zhù)電子系統設計復雜性和集成度的大規模提高，時(shí)鐘速度和器件上升時(shí)間越來(lái)越快，高速電路設計成為設計過(guò)程的重要部分。在高速電路設計中， 電路板線(xiàn)路上的電感與電容會(huì )使導線(xiàn)等效成為一條傳輸線(xiàn)。端接元件的布局不正確或高速信號的錯誤布線(xiàn)都會(huì )引起傳輸線(xiàn)效應問(wèn)題， 從而使系統輸出不正確的數據、電路工作不正常甚至完全不工作?；趥鬏斁€(xiàn)模型，歸納起來(lái)，傳輸線(xiàn)會(huì )對電路設計帶來(lái)信號反射、串擾、電磁干擾、電源與接地噪聲等不良效應。

為了設計出能夠可靠性工作的高速PCB 電路板，必須對設計進(jìn)行充分細致的考慮，解決布局布線(xiàn)時(shí)可能產(chǎn)生的一些不可靠的問(wèn)題， 縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，提高市場(chǎng)競爭力。

2 高頻系統的布局設計

在電路的PCB 設計中， 布局是一個(gè)重要的環(huán)節， 布局結果的好壞將直接影響布線(xiàn)的效果和系統的可靠性， 這在整個(gè)印制電路板設計中最耗時(shí)也最難。高頻PCB 的復雜環(huán)境使得高頻系統的布局設計很難用學(xué)到的理論知識來(lái)進(jìn)行， 它要求布板的人必須有豐富的高速PCB 制板經(jīng)驗， 這樣才能在設計過(guò)程中少走彎路， 提高電路工作的可靠性與有效性。在布局的過(guò)程中，應當從機械結構、散熱、電磁干擾、將來(lái)布線(xiàn)的方便性、美觀(guān)性等方面綜合考慮。

首先， 在布局之前先對整個(gè)電路進(jìn)行功能劃分，將高頻電路與低頻電路分開(kāi)、模擬電路與數字電路分開(kāi)， 每個(gè)功能電路以芯片為中心盡量靠近布置，其連線(xiàn)越短越好，以避免導線(xiàn)過(guò)長(cháng)所導致的傳輸延遲，提高電容的去耦效果。此外，還要注意管腳與電路元件以及其他管子之間的相對位置和方向，以減少相互之間的影響。所有的高頻元器件應遠離機殼和其他金屬板以減小寄生耦合。

其次， 布局時(shí)應注意元器件之間的熱影響和電磁影響，這些影響對高頻系統尤為嚴重，應采取遠離或隔離、散熱和屏蔽措施。大功率整流管和調整管等應該裝有散熱器，并要遠離變壓器。電解電容器之類(lèi)的怕熱元件應該遠離發(fā)熱元件， 否則電解液會(huì )被烤干，造成電阻增大、性能變差，影響電路的穩定性。在布局時(shí)應該留有足夠的空間來(lái)安排防護結構，并防止引入各種寄生耦合。為防止印刷電路板上線(xiàn)圈之間的電磁耦合， 兩個(gè)線(xiàn)圈應呈直角放置，為了減小耦合系數。還可以采用立板隔離的方法。最好直接用其元件的引線(xiàn)焊接在電路上，引線(xiàn)越短越好，不要用接插件和焊片，因為相鄰焊片間存在分布電容和分布電感。晶體振蕩器、RIN、模擬電壓、參考電壓信號走線(xiàn)周?chē)苊夥胖酶咴肼曉骷?/p>

最后，在保證內在質(zhì)量和可靠性的同時(shí)，兼顧整體的美觀(guān)，進(jìn)行合理的電路板規劃，元器件應平行或垂直板面，并和主要的板邊平行或垂直。元器件在板面上分布應盡量均勻，密度一致。這樣，不但美觀(guān)而且裝焊容易，易于批量生產(chǎn)。

3 高頻系統的布線(xiàn)

在高頻電路中，連接導線(xiàn)的電阻、電容、電感和互感的分布參數是不可忽視的， 從抗干擾的角度考慮，合理布線(xiàn)就是要設法減小電路中的線(xiàn)阻、分布電容、雜散電感，把由此產(chǎn)生的雜散磁場(chǎng)降低到最小的程度，從而使電路的分布電容、漏磁通、電磁互感以及其他由噪聲所引起的干擾得到抑制。

PROTEL 設計工具在國內的應用已經(jīng)相當普遍，然而，不少設計者僅僅關(guān)注于“布通率”，對PROTEL設計工具為適應器件特性的變化所做的改進(jìn)并未用于設計中， 這不僅使得設計工具資源浪費較為嚴重，更使得很多新的器件的優(yōu)異性能難以發(fā)揮。

下面介紹PROTEL99 SE 工具能提供的一些特殊功能。

（1）高頻電路器件管腳間的引線(xiàn)彎折越少越好，最好采用全直線(xiàn)，需要彎折時(shí)，可用45°折線(xiàn)或圓弧彎折， 這樣可以減少高頻信號對外發(fā)射和相互間的耦合。用PROTEL 布線(xiàn)時(shí)可在“Design”菜單“rules” 中的“Routing Corners” 中選擇45－Degrees或Rounded。也可以用shift＋space 鍵進(jìn)行線(xiàn)形的快速切換。

（2） 高頻電路器件管腳間的引線(xiàn)越短越好。

PROTEL 99 滿(mǎn)足布線(xiàn)最短化的最有效的手段是在自動(dòng)布線(xiàn)前對個(gè)別重點(diǎn)的高速網(wǎng)絡(luò )的進(jìn)行布線(xiàn)預約。在“Design”菜單“rules”中的“Routing Topology”中選擇shortest。

基于PROTEL的高速PCB設計(2/3)

文章出處：施鳳鳴 發(fā)布時(shí)間： 2011/12/06 | 997 次閱讀 | 0次推薦 | 0條留言

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（3）高頻電路器件管腳間的引線(xiàn)層間交替越少越好。即元件連接過(guò)程中所用的過(guò)孔越少越好。

一個(gè)過(guò)孔可帶來(lái)約0．5pF 的分布電容,減少過(guò)孔數能顯著(zhù)提高速度。