Protel99 SE高頻PCB設(shè)計(jì)的研究

Protel99 SE高頻PCB設(shè)計(jì)的研究

　隨著電子技術(shù)的進(jìn)步,PCB(印制電路板)的復(fù)雜程度、適用范圍有了飛速的發(fā)展。從事高頻PCB的設(shè)計(jì)者必須具有相應(yīng)的基礎(chǔ)理論知識(shí),同時(shí)還應(yīng)具有豐富的高頻PCB的制作經(jīng)驗(yàn)。也就是說,無論是原理圖的繪制,還是PCB的設(shè)計(jì),都應(yīng)當(dāng)從其所在的高頻工作環(huán)境去考慮,才能夠設(shè)計(jì)出較為理想的PCB。本文主要從高頻PCB的手動(dòng)布局、布線兩個(gè)方面,基于Protel99SE對在高頻PCB設(shè)計(jì)中的一些問題進(jìn)行研究。

　　1布局的設(shè)計(jì)

　　Protel99SE 雖然具有自動(dòng)布局的功能,但并不能完全滿足高頻電路的工作需要,往往要憑借設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn),根據(jù)具體情況,先采用手工布局的方法優(yōu)化調(diào)整部分元器件的位置, 再結(jié)合自動(dòng)布局完成PCB的整體設(shè)計(jì)。布局的合理與否直接影響到產(chǎn)品的壽命、穩(wěn)定性、EMC(電磁兼容)等,必須從電路板的整體布局、布線的可通性和 PCB的可制造性、機(jī)械結(jié)構(gòu)、散熱、EMI(電磁干擾)、可靠性、信號(hào)的完整性等方面綜合考慮。

　　一般先放置與機(jī)械尺寸有關(guān)的固定位置的元器件,再放置特殊的和較大的元器件,最后放置小元器件。同時(shí),要兼顧布線方面的要求,高頻元器件的放置要盡量緊湊,信號(hào)線的布線才能盡可能短,從而降低信號(hào)線的交叉干擾等。

　　1.1與機(jī)械尺寸有關(guān)的定位插件的放置

　　電源插座、開關(guān)、PCB之間的接口、指示燈等都是與機(jī)械尺寸有關(guān)的定位插件。通常,電源與PCB之間的接口放到PCB的邊緣處,并與PCB邊緣要有 3mm～5mm的間距;指示發(fā)光二極管應(yīng)根據(jù)需要準(zhǔn)確地放置;開關(guān)和一些微調(diào)元器件,如可調(diào)電感、可調(diào)電阻等應(yīng)放置在靠近PCB邊緣的位置,以便于調(diào)整和連接;需要經(jīng)常更換的元器件必須放置在器件比較少的位置,以易于更換。

　　1.2特殊元器件的放置

　　大功率管、變壓器、整流管等發(fā)熱器件,在高頻狀態(tài)下工作時(shí)產(chǎn)生的熱量較多,所以在布局時(shí)應(yīng)充分考慮通風(fēng)和散熱,將這類元器件放置在PCB上空氣容易流通的地方。大功率整流管和調(diào)整管等應(yīng)裝有散熱器,并要遠(yuǎn)離變壓器。電解電容器之類怕熱的元件也應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱器件,否則電解液會(huì)被烤干,造成其電阻增大,性能變差,影響電路的穩(wěn)定性。

　　易發(fā)生故障的元器件,如調(diào)整管、電解電容器、繼電器等,在放置時(shí)還要考慮到維修方便。對經(jīng)常需要測量的測試點(diǎn),在布置元器件時(shí)應(yīng)注意保證測試棒能夠方便地接觸。

　　由于電源設(shè)備內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生50Hz泄漏磁場,當(dāng)它與低頻放大器的某些部分交連時(shí),會(huì)對低頻放大器產(chǎn)生干擾。因此,必須將它們隔離開或者進(jìn)行屏蔽處理。放大器各級(jí)最好能按原理圖排成直線形式,如此排法的優(yōu)點(diǎn)是各級(jí)的接地電流就在本級(jí)閉合流動(dòng),不影響其他電路的工作。輸入級(jí)與輸出級(jí)應(yīng)當(dāng)盡可能地遠(yuǎn)離,減小它們之間的寄生耦合干擾。

　　考慮各個(gè)單元功能電路之間的信號(hào)傳遞關(guān)系,還應(yīng)將低頻電路和高頻電路分開,模擬電路和數(shù)字電路分開。集成電路應(yīng)放置在PCB的中央,這樣方便各引腳與其他器件的布線連接。

　　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)母哳l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)母哳l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(huì)影響電路的工作性能。