PCB 블로그 - Protel 99 SE 고주파 PCB 보드 설계 검토

전자 기술의 진보에 따라 PCB 보드 (인쇄 회로 기판) 의 복잡성과 응용 범위가 빠르게 발전하고 있습니다.고주파 PCB 보드에 종사하는 디자이너는 반드시 상응하는 기초 이론 지식을 갖추어야 하며, 동시에 풍부한 고주파 PCB 보드 생산 경험도 갖추어야 한다.즉, 원리도를 그리든 PCB 보드의 설계든 이상적인 PCB 보드를 설계할 수 있도록 고주파 작업 환경을 고려해야 한다.이 글은 주로 고주파 PCB의 수동 레이아웃과 케이블 연결 두 가지 측면에서 Protel 99 SE를 기반으로 한 고주파 PCB 설계의 일부 문제를 연구했다.

1ã 레이아웃 설계는 Protel 99 SE의 자동 레이아웃 기능에도 불구하고 고주파 회로의 작업 요구를 완전히 충족시킬 수 없습니다.일반적으로 설계자의 경험에 의존하고 구체적인 상황에 따라 먼저 수동 레이아웃 방법을 사용하여 일부 구성 요소의 위치를 최적화하고 조정한 다음 자동 레이아웃과 결합하여 PCB 보드의 전체 설계를 완성해야 한다.레이아웃이 합리적인지 여부는 제품의 수명, 안정성, EMC(전자기 호환성) 등에 직접적인 영향을 미치므로 회로기판의 전체적인 레이아웃, 배선의 접근성 및 PCB판의 제조가능성, 기계구조, 방열, EMI(전자기 간섭), 신뢰성,,신호 무결성 등을 종합적으로 고려했다.일반적으로 기계 크기와 관련된 고정 위치의 부품을 먼저 배치한 다음 특수하고 큰 부품을 배치한 다음 작은 부품을 배치한다.또한 경로설정의 요구 사항을 고려하여 고주파 컴포넌트의 배치는 가능한 한 컴팩트해야 하며 신호선의 경로설정은 가능한 한 짧아야 신호선의 교차 간섭을 줄일 수 있습니다.

1.1 기계 크기와 관련된 포지셔닝 플러그인의 배치 전원 콘센트, 스위치, PCB 보드 사이의 인터페이스, 표시등 등은 모두 기계 크기와 관련된 포지셔닝 플러그인이다.일반적으로 전원과 PCB 보드의 인터페이스는 PCB 보드의 가장자리에 배치되며 PCB 보드의 가장자리와 3mm~5mm 떨어져 있어야 합니다.표시기 발광 다이오드는 필요에 따라 정확하게 배치해야 한다;스위치와 일부 미세 조정 소자, 예를 들면 감전 조절, 저항 조절 등은 PCB 판의 가장자리에 가까이 배치하여 조정과 연결을 용이하게 해야 한다;자주 교체해야 하는 부품은 쉽게 교체할 수 있도록 부품이 적은 위치에 배치해야 합니다.

1.2 특수 부품은 고주파 작업 시 많은 열을 발생시키는 고출력 튜브, 변압기, 정류관 등의 가열 장치를 배치하므로 공기 흐름이 쉬운 PCB 보드에 배치할 때 통풍과 열을 충분히 고려해야 한다.위치고출력 정류관과 조절관은 라디에이터를 갖추고 변압기를 멀리해야 한다.열을 두려워하는 부품, 예를 들면 전해콘덴서도 가열장치를 멀리해야 한다. 그렇지 않으면 전해액이 건조하여 저항이 증가하고 성능이 좋지 않아 회로의 안정성에 영향을 줄 수 있다.조절관, 전해축전기, 계전기 등 고장이 발생하기 쉬운 부품은 유지보수가 쉬운 것을 고려해야 한다.측정이 자주 필요한 테스트 포인트의 경우 테스트 스틱이 쉽게 닿을 수 있도록 어셈블리를 배치할 때 주의해야 합니다.전원 장치 내부에 50헤르츠의 자기 누수가 발생하기 때문에 저주파 증폭기의 일부에 연결되면 저주파 증폭기가 방해됩니다.따라서 격리되거나 차단되어야 합니다.원리도에 따르면 증폭기의 모든 전평은 한 직선에 배열될 수 있다.이러한 배치의 장점은 각 레벨의 접지 전류가 이 레벨에서 병합되어 흐르기 때문에 다른 회로의 작업에 영향을 주지 않는다는 것이다.입력 레벨과 출력 레벨은 가능한 한 멀리 떨어져서 그들 사이의 기생 결합 방해를 줄여야 한다.각 단위의 기능회로간의 신호전송관계를 고려할 때 저주파회로와 고주파회로도 분리해야 하며 아날로그회로와 디지털회로도 분리해야 한다.집적 회로는 각 핀과 다른 장치 간의 케이블 연결을 용이하게 하기 위해 PCB 보드의 중심에 배치해야 합니다.센서와 변압기 등의 장치는 자기 결합을 가지고 있으므로 서로 수직으로 배치하여 자기 결합을 줄여야 한다.또한, 그들은 모두 강한 자기장을 가지고 있으며, 주위에는 다른 회로에 미치는 영향을 줄이기 위해 적당히 큰 공간이나 자기 차폐가 있어야 한다.

PCB의 핵심 부분은 적절한 고주파 디커플링 콘덴서를 구성해야 합니다.예를 들어, 10 ° F에서 100 ° F의 커패시터는 PCB 전원 공급 장치의 입력 포트에 연결되어야 하고 0.01pF는 집적 회로의 전원 핀 근처에 연결되어야 합니다.세라믹 콘덴서.일부 회로는 또한 고주파 회로와 저주파 회로 사이의 영향을 줄이기 위해 적절한 고주파 또는 저주파 제어 코일을 갖추고 있습니다.원리도를 설계하고 그릴 때 이 점을 고려해야 한다. 그렇지 않으면 회로의 성능에 영향을 줄 수 있다.부품 간의 간격은 적절해야 하며 간격은 부품 간에 뚫거나 불을 붙일 가능성이 있는지 고려해야 합니다.푸시 회로와 브리지 회로가 있는 증폭기의 경우 소자 전기 매개변수의 대칭성과 구조의 대칭성에 주의하여 대칭 소자의 분포 매개변수가 가능한 한 일치하도록 해야 한다.주요 부품의 수동 레이아웃이 완료되면 자동 레이아웃 중에 부품이 이동하지 않도록 부품을 잠그는 방법을 사용해야 합니다.즉, 변경 편집 명령을 실행하거나 부품의 특성에서 잠금을 선택하여 부품을 더 이상 이동하지 않도록 잠급니다.

1.3 일반 부품의 배치는 흔히 볼 수 있는 부품, 예를 들어 저항기, 콘덴서 등에 대해 부품의 질서정연한 배열, 차지하는 공간의 크기, 배선의 접근성과 용접의 편리성 등 몇 가지 측면에서 고려하고 자동 배치 방법을 사용해야 한다.

2.배선 설계 배선은 합리적인 배치를 바탕으로 고주파 PCB 보드 설계의 일반적인 요구를 실현하는 것이다.라우팅에는 자동 및 수동 라우팅이 포함됩니다.일반적으로 중요한 신호선의 수에 관계없이 이러한 신호선은 먼저 수동으로 경로설정됩니다.연결이 완료되면 이 신호선의 연결을 자세히 검사하십시오.검사에 합격하면 고정한 다음 다른 경로설정을 자동으로 경로설정합니다.즉, 수동과 자동 케이블링을 결합하여 PCB 보드의 케이블링을 완료합니다.

고주파 PCB 보드를 경로설정하는 동안 다음 사항에 특히 주의해야 합니다.

2.1 방향 회로의 배선은 신호의 흐름에 따라 전체 직선을 사용하고 회전이 필요할 때 45도 점선이나 원호 곡선으로 완성하면 고주파 신호의 외부 발사와 상호 결합을 줄일 수 있다.고주파 신호선의 접선은 가능한 한 짧아야 한다.회로의 작업 주파수에 따라 신호선 배선의 길이를 합리적으로 선택하면 분포 파라미터를 낮추고 신호 손실을 줄일 수 있다.양면 패널을 제작할 때 경로설정은 인접한 두 레이어에서 교차하도록 수직, 기울기 또는 구부러집니다.상호 병렬화를 피하면 상호 간섭과 기생 결합을 줄일 수 있다.고주파 신호선과 저주파 신호선은 가능한 한 분리하고 필요할 경우 차단 조치를 취해 상호 간섭을 방지해야 한다.수신이 약한 신호 입력 단자의 경우 외부 신호의 방해를 받기 쉬우므로 접지선을 차폐물로 삼아 고주파 커넥터를 포위하거나 차단할 수 있다.동일한 수평면에서 병렬로 연결되지 않도록 해야 합니다. 그렇지 않으면 분포 매개변수가 도입되어 회로에 영향을 미칩니다.불가피하면 두 평행선 사이에 접지 동박을 도입해 격리선을 형성할 수 있다.디지털 회로에서 차동 신호선의 경우 쌍으로 경로설정하여 최대한 평행하고 가깝게 만들어야 하며 길이 차이가 적습니다.

2.2 배선의 형태는 PCB판의 배선 과정에서 흔적선의 폭은 도선과 절연층 기판 사이의 접착 강도와 흐르는 도선의 전류 강도에 의해 결정된다.동박의 두께가 0.05mm, 너비가 1mm~1.5mm일 때 2A의 전류를 통과할 수 있다.온도는 3 보다 높지 않을 것이다.일부 특수한 흔적선을 제외하고 같은 층의 기타 흔적선의 너비는 가능한 한 일치해야 한다.고주파 회로에서 배선의 간격은 분포 용량과 전감의 크기에 영향을 주어 신호의 손실, 회로의 안정성 및 신호로 인한 간섭에 영향을 줄 수 있다.고속 스위치 회로에서 도선의 간격은 신호의 전송 시간과 파형의 질에 영향을 줄 것이다.따라서 경로설정 간격은 0.5mm보다 크거나 같아야 하며 PCB 보드 경로설정은 허용되는 경우 상대적으로 넓은 회선을 사용해야 합니다.인쇄 컨덕터와 PCB 보드 가장자리 사이에는 일정한 거리 (판의 두께보다 작지 않음) 가 있어야 하며, 이는 설치와 가공에 편리할 뿐만 아니라 절연 성능도 향상시킨다.경로설정 중에 큰 원으로만 연결할 수 있는 선을 만났을 때 플라이라인, 즉 단락과 직접 연결하여 장거리 경로설정으로 인한 간섭을 줄입니다.자기 민감 소자를 함유한 회로는 주변 자기장에 더욱 민감하며, 고주파 회로가 작동할 때 배선의 구석은 전자파를 방사하기 쉽다.동일한 레이어의 경로설정은 교차를 허용하지 않습니다.교차 가능한 회선의 경우 "드릴링" 및 "드릴링" 방법을 사용하여 해결할 수 있습니다. 즉, 저항기, 콘덴서, 삼극관 등 다른 장치의 핀에서 컨덕터를 "드릴링" 하거나 교차 가능한 선에서 "드릴링" 할 수 있습니다. 컨덕터의 한쪽 끝은 그 위에 "감깁니다.특수한 경우 회로가 매우 복잡하면 설계를 단순화하기 위해크로스오버 문제를 해결하기 위해 점퍼 사용도 허용됩니다.고주파 회로의 작동 주파수가 높을 때는 배선의 임피던스 정합과 안테나 효과도 고려해야 한다.

2.3 전력 케이블과 접지 케이블의 연결은 서로 다른 작업 전류의 크기에 따라 전력선의 폭을 최대한 늘려야 한다.고주파 PCB 보드는 가능한 한 넓은 지선을 사용하고 PCB 보드의 가장자리에 배치해야합니다. 이렇게 하면 외부 신호의 회로 간섭을 줄일 수 있습니다.전압은 접지 전압에 더 가깝다.접지 방식은 구체적인 상황에 따라 선택해야 한다.저주파 회로와는 다릅니다.고주파 회로의 접지선은 가까운 접지 또는 여러 접지에 있어야 한다.접지선은 접지 임피던스를 최소화하기 위해 짧고 굵어야 합니다.허용 전류는 작동 전류 기준의 3배까지 요구됩니다.스피커의 접지선은 PCB 보드의 출력 증폭기 출력급의 접지점에 연결되어야 하며, 임의로 접지해서는 안 된다.경로설정하는 동안 적절한 경로설정을 적시에 잠그고 경로설정이 반복되지 않도록 해야 합니다.즉, electNet 편집 명령을 실행한 다음 미리 경로설정된 특성에서 잠금을 선택하여 더 이상 이동하지 않도록 잠급니다.

3. 용접판과 구리 도금 디자인

3.1 용접 디스크와 구멍은 배선 간격이 설계 전기 간격을 위반하지 않도록 하는 상황에서 용접 디스크의 설계가 더 커야 충분한 링 너비를 확보할 수 있다.일반적으로 용접 디스크의 내부 구멍은 컴포넌트의 지시선 지름보다 약간 크며 너무 크게 설계되어 용접 시 대시 용접이 이루어지기 쉽습니다.패드의 외경 D는 일반적으로 (D+1.2) mm보다 작지 않으며, 여기서 D는 패드의 내경입니다.밀도가 상대적으로 높은 일부 PCB 보드의 경우 (d+1.0) mm의 용접 디스크 값을 가질 수 있습니다. 용접 디스크의 모양은 일반적으로 원형으로 설정되지만 DIP 패키징 집적회로의 용접 디스크는 활주로 모양을 사용하여 제한된 공간에서 용접 디스크의 면적을 늘릴 수 있으며 이는 집적회로의 용접에 도움이됩니다.경로설정과 용접판 사이의 연결은 부드럽게 변환되어야 합니다. 즉, 원형 용접판에 들어가는 경로설정 폭이 원형 용접판의 지름보다 작을 경우 눈물 방울 설계를 사용해야 합니다.용접판 내경 d의 크기가 다르므로 컴포넌트 구멍, 마운트 구멍 및 슬롯 구멍과 같은 실제 컴포넌트 지시선 지름의 크기에 따라 고려해야 합니다.개스킷의 구멍 간격도 실제 부품 설치 방법에 따라 고려해야 합니다.예를 들어, 저항기, 다이오드 및 튜브 콘덴서와 같은 부품에는 수직 및 수평 두 가지 설치 방법이 있습니다.이 두 방법의 구멍 간격은 서로 다릅니다.또한 용접 디스크 구멍 간격의 설계는 부품 간의 간격 요구사항도 고려해야 합니다. 특히 특수 부품 간의 간격은 용접 디스크 간의 구멍 간격을 통해 보장해야 합니다.고주파 PCB 보드에서는 분포 용량을 줄일 뿐만 아니라 PCB 보드의 기계적 강도를 증가시키는 오버홀 수를 최소화해야합니다.결론적으로, 고주파 PCB 보드의 설계에서 용접 디스크와 그 모양, 구멍 지름과 구멍 간격의 설계는 그 특수성을 고려해야 할 뿐만 아니라 생산 공정의 요구도 만족시켜야 한다.표준화 설계는 제품의 원가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라 제품의 품질을 보장하는 동시에 생산 효율을 높일 수 있다.

3.2 구리 도금의 주요 목적은 회로의 방해 방지 능력을 향상시키는 동시에 PCB 판의 열 방출과 PCB 판의 강도에 매우 유리하다.그러나 PCB 보드를 너무 오래 사용하면 많은 열이 발생하기 때문에 넓은 면적의 막대 동박을 사용할 수 없다. 막대 동박은 쉽게 팽창하고 벗겨진다. 동박은 전력망과 회로의 접지망을 연결해 전력망이 더 나은 차단 효과를 낼 수 있도록 한다.메쉬의 크기는 차단할 간섭의 빈도에 따라 결정됩니다.경로설정, 용접 디스크 및 오버홀 설계가 완료되면 DRC(설계 규칙 확인)를 수행합니다.검사 결과에는 부적합한 네트워크를 발견할 수 있는 설계도와 정의 규칙 사이의 차이가 자세히 나열되어 있습니다.그러나 DRC(ToolsDesign Rule Check 명령)를 실행하기 전에 경로설정하기 전에 DRC를 패라메트릭화해야 합니다.

4ã 결론은 고주파 회로 PCB 보드의 설계는 복잡한 과정으로 관련된 요소가 매우 많으며 고주파 회로의 작업 성능과 직접 관련이 있을 수 있습니다.그러므로 설계자는 실제사업에서 끊임없이 연구탐색하고 경험을 쌓으며 EDA(Electronic Design Automation, 전자설계자동화) 신기술과 결부하여 성능이 우수한 고주파회로PCB판을 설계해야 한다.