Protel 99 SE高頻PCB設(shè)計(jì)的研究

電感器、變壓器等器件具有磁耦合,彼此之間應(yīng)采用正交放置,以減小磁耦合。另外,它們都有較強(qiáng)的磁場,在其周圍應(yīng)有適當(dāng)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(dāng)?shù)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/高頻">高頻退耦電容,如在PCB電源的輸入端應(yīng)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(yīng)接一個(gè)0.01pF左右的瓷片電容。有些電路還要配置適當(dāng)?shù)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/高頻">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(shè)計(jì)和繪制時(shí)就應(yīng)給予考慮,否則也將會影響電路的工作性能。

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

含推挽電路、橋式電路的放大器,布置時(shí)應(yīng)注意元器件電參數(shù)的對稱性和結(jié)構(gòu)的對稱性,使對稱元器件的分布參數(shù)盡可能一致。

在對主要元器件完成手動(dòng)布局后,應(yīng)采用元器件鎖定的方法,使這些元器件不會在自動(dòng)布局時(shí)移動(dòng)。即執(zhí)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(yīng)從元器件的排列整齊、占用空間大小、布線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布線的設(shè)計(jì)

布線是在合理布局的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高頻PCB設(shè)計(jì)的總體要求。布線包括自動(dòng)布線和手動(dòng)布線兩種方式。通常,無論關(guān)鍵信號線的數(shù)量有多少,首先對這些信號線進(jìn)行手動(dòng)布線,布線完成后對這些信號線布線進(jìn)行仔細(xì)檢查,檢查通過后將其固定,再對其他布線進(jìn)行自動(dòng)布線。即采用手動(dòng)和自動(dòng)布線相結(jié)合來完成PCB的布線。

在高頻PCB的布線過程中應(yīng)特別注意以下幾個(gè)方面問題。

2.1布線的走向

電路的布線最好按照信號的流向采用全直線,需要轉(zhuǎn)折時(shí)可用45°折線或圓弧曲線來完成,這樣可以減少高頻信號對外的發(fā)射和相互間的耦合。高頻信號線的布線應(yīng)盡可能短。要根據(jù)電路的工作頻率,合理地選擇信號線布線的長度,這樣可以減少分布參數(shù),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。

高頻信號線與低頻信號線要盡可能分開,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,可以利用地線做屏蔽將其包圍起來或做好高頻接插件的屏蔽。同一層面上應(yīng)該避免平行走線,否則會引入分布參數(shù),對電路產(chǎn)生影響。若無法避免時(shí)可在兩平行線之間引入一條接地的銅箔,構(gòu)成隔離線。

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

2.2布線的形式

在PCB的布線過程中,走線的最小寬度由導(dǎo)線與絕緣層基板之間的粘附強(qiáng)度以及流過導(dǎo)線的電流強(qiáng)度所決定。當(dāng)銅箔的厚度為0.05mm、寬度為1mm～1.5mm時(shí),可以通過2A電流。溫度不會高于3℃,除一些比較特殊的走線外,同一層面上的其他布線寬度應(yīng)盡可能一致。在高頻電路中布線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(wěn)定性以及引起信號的干擾等。在高速開關(guān)電路中,導(dǎo)線的間距將影響信號的傳輸時(shí)間及波形的質(zhì)量。因此,布線的最小間距應(yīng)大于或等于0.5mm,只要允許,PCB布線最好采用比較寬的線。

印制導(dǎo)線與PCB的邊緣應(yīng)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(jī)械加工,而且還提高了絕緣性能。

布線中遇到只有繞大圈才能連接的線路時(shí),要利用飛線,即直接用短線連接來減少長距離走線帶來的干擾。

含有磁敏元件的電路其對周圍磁場比較敏感,而高頻電路工作時(shí)布線的拐彎處容易輻射電磁波,如果PCB中放置了磁敏元件,則應(yīng)保證布線拐角與其有一定的距離。

同一層面上的布線不允許有交叉。對于可能交叉的線條,可用“鉆”與“繞”的辦法解決,即讓某引線從其他的電阻、電容、三極管等器件引腳下的空隙處“鉆”過去,或從可能交叉的某條引線的一端“繞”過去。在特殊情況下,如果電路很復(fù)雜,為了簡化設(shè)計(jì),也允許用導(dǎo)線跨接解決交叉問題。

當(dāng)高頻電路工作頻率較高時(shí),還需要考慮布線的阻抗匹配及天線效應(yīng)問題。