PCB部落格 - PCB板設計中高頻電路的特殊對策

原因是什麼 電路板 隨著現代電子工業的快速發展，對設計提出了更高的要求, 數位和高頻電路正朝著高速方向發展, 低消耗, 小尺寸, 抗干擾能力强. Protel 99SE設計系統充分利用了Windows XP和Windows 2000平臺的優勢, 以及為客戶提供超强的設計環境 PCB板 模塊使設計工作能够更有效地實現其設計要求. 適用於從事高頻電路的設計師, 它不再是一個簡單的路由速率要求 PCB板s, 但要求設計師具備扎實的理論知識和豐富的設計經驗 PCB板 基於電路工作特性的設計. 並從實際工作環境等方面考慮其設計, 只有這樣，我們才能創造一個理想 PCB板. 本文主要針對高頻電路在設計過程中的佈局和佈線 PCB板 設計, 以Protel 99SE軟件為例, 討論高頻電路在設計過程中的對策和設計技巧 PCB板 設計.

1. 高頻 PCB板 layout
Layout operation is very important in the entire PCB板 設計. 佈局是佈線操作的基礎. 實現完美的組件佈局, 設計者需要從電路工作特性和佈線的角度來考慮元件的佈局. Protel 99SE具有自動佈局功能，具有聚類和統計佈局兩種功能, 但它不能完全滿足高頻電路的工作要求. 設計師還需要考慮可製造性, 機械結構, 散熱, EMI of PCB (Electromagnetic interference), 可靠性, 綜合考慮了信號完整性和佈局的其他方面. 只有這樣，生活才能更美好, 穩定性, EMC (electromagnetic compatibility) of the PCB板 有效改進, 而且佈局可以變得更加完美. 用於高頻電路的佈局, designers should first consider the layout of those components that are closely matched with the structure and fixed in position (such as power sockets, 指示燈, 連接器和開關, 等.), 然後在電路上佈置特殊部件. (such as heating elements, 變形金剛, 炸薯條, 等.), 並佈置一些小裝置. 同時, 考慮到佈線的要求, 高頻組件的放置應盡可能緊湊, 訊號線的接線應盡可能短, 以盡可能减少訊號線的交叉干擾.

1. Mechanical structure
Power sockets, 指示燈, 連接器和開關都屬於這類組件, 這些都是與機械尺寸相關的定位挿件. 通常, 電源和電源之間的介面 PCB板 放置在 PCB板, 以及與邊緣的距離 PCB板 一般不小於2mm； 指示燈發光二極體應根據需要準確放置； 開關和一些微調組件, 比如可調電感器, 可調電阻器, 等. 應該放在靠近邊緣的地方 PCB板 便於調整和連接； 需要頻繁更換的部件必須放置在部件較少的位置，以便於更換. 質量超過15g的部件應使用支架固定, 大型和重型組件不應直接放置在PCB上.

2. Heat dissipation
High-power tubes, 變形金剛, 整流管和其他加熱設備在高頻工作時會產生大量熱量. 佈局中應充分考慮通風和散熱. 此類組件應放置在設備的邊緣 PCB板 或者在通風的地方. 加熱元件應放在板的上部, 加熱元件不應放置在雙面板的底層. 大功率整流管和調節管應配備散熱器，並遠離變壓器. 怕熱的部件, 比如電解電容器, 還應遠離加熱設備, 否則電解液會變幹, 導致阻力增大和效能差, 這會影響電路的穩定性.

3. Layout of special components
Due to the 50Hz leakage magnetic field generated inside the power supply equipment, 當它與低頻放大器的某些部件交叉連接時, 它會干擾低頻放大器. 所以, 它們必須被隔離或遮罩. 根據原理圖，放大器的所有級別可以排列成一條直線. 這種佈置的優點是，每個電平的接地電流在該電平閉合併流動, 這不會影響其他電路的工作. 輸入級和輸出級應盡可能遠離，以减少它們之間的寄生耦合干擾. 考慮各單元功能電路之間的訊號傳輸關係, 低頻電路和高頻電路也應分開, 類比電路和數位電路應該分開. 集成電路應該放在電路的中心 PCB板, 以便於每個引脚與其他設備之間的接線連接. 電感器和變壓器等設備具有磁耦合，應相互垂直放置，以减少磁耦合. 此外, 它們都有强磁場, 並在其周圍設定適當的大空間或磁遮罩，以减少對其他電路的影響.

4. Electromagnetic interference
Our commonly used methods to eliminate electromagnetic interference include reducing loops, 過濾, 遮罩, 盡可能降低高頻設備的速度, 以及提高資料的介電常數 PCB板. 例如, 集成電路的去耦電容器應盡可能靠近. 大體上, 0.1uF電容器用於10MHz以下的工作頻率, 和0.01uF電容器用於10MHz以上的工作頻率. 某些部件或導線之間存在高電位差, 應新增距離，以避免放電. 高電壓部件應佈置在調試過程中手不易觸及的地方. 容易相互干擾的部件不應靠得太近, 輸入和輸出組件應盡可能遠離，以避免迴響干擾. 為了减小高頻分量的分佈參數, generally placed nearby (irregularly arranged) general circuits (low-frequency circuits) should be arranged according to the rules, 便於安裝和焊接.

2. 高頻 PCB板 wiring
High-frequency circuits tend to have high integration and high wiring density. 多層電路板的使用不僅是佈線所必需的, 同時也是减少干擾的有效手段. 這個 PCB板 Protel 99SE系統可提供32層訊號, 16機械層和阻焊層., 錫膏層和70多個工作層供用戶選擇. 合理地選擇層數可以大大减小結構的尺寸 PCB板, 可以充分利用中間層設定遮罩, 能更好地實現就近接地, 能有效降低寄生電感, 可以有效縮短訊號的傳輸長度, 大大减少了訊號之間的干擾. 交叉干擾, 等. 這些都有利於提高高頻電路的可靠性. 一些資料表明，使用相同資料時，四層板的雜訊比雙面板低20dB, 但是層數越高, 製造過程越複雜，成本越高.

1. General principles of wiring
The wires between the pins of high-frequency circuit devices should be as short as possible, 盡可能少地彎曲. 電線應該都是直的, 儘量避免急彎和尖角. 需要轉彎, 過渡時應使用圓弧或虛線. 該要求僅用於提高低頻電路中鋁箔的固定强度, 但在高頻電路中滿足這一要求可以减少高頻訊號的外部發射和互耦. 在高頻電路佈線中, 水准和垂直佈線交替在相鄰層上進行. 同一層中的並行佈線無法避免, 但是，可以在PCB的背面鋪設大面積地線，以减少干擾. 用於常用的雙面板, 許多層可以使用一個插入的電源板來實現這一點.

2. Power and ground wiring
In order to prevent the ground resistance interference caused by the local current in the multi-level circuit, the circuits at all levels should be grounded at one point (or as concentrated as possible). 當高頻電路高於30 MHz時, 大面積或小面積也應接地. 易受干擾的設備和電線可能被地線包圍. 各種訊號軌跡不能形成環路, 接地線不能形成電流回路. 電源線和地線應相互靠近，以儘量減少封閉區域，减少電磁干擾. 大體上, 接線時, 導線寬度在12-80密耳之間, 電源線一般為20mil-40mil, 接地線一般大於40毫米. 如果可能的話, 電線應該盡可能寬. 當類比地線, 數位地線, 等. 連接到公共接地線, 使用高頻扼流圈連接. 在高頻扼流圈的實際裝配中, 通常使用在中心孔中帶有金屬絲的高頻鐵氧體磁珠. 電路原理圖上一般不表示, 並且生成的網絡錶不包含此類組件, 在佈線過程中，它的存在將被忽略. 鑒於這一現實，, 在原理圖中，它可以被視為一個電感器. 在PCB組件庫中為其定義一個單獨的組件包, 接線前，手動將其移動到靠近公共接地接頭的適當位置.

3. Wiring of integrated chips
A high-frequency decoupling capacitor should be set near each integrated circuit block. 由於Protel 99SE軟件在自動放置元件時沒有考慮去耦電容器和去耦集成電路之間的位置關係, 如果兩者之間的距離太遠，讓軟件將其放置在適當的位置, 解耦效果不好. 此時, 必須通過手動移動部件使其閉合，預先干預兩個部件的位置.

4. Copper coating
The main purpose of copper coating is to improve the anti-interference ability of the circuit, 同時, 這對太陽能電池的散熱非常有利 PCB板 以及 PCB板. 銅塗層也可以起到遮罩作用. 然而, 不能使用大面積帶狀銅箔, 因為當 PCB板 使用時間太長, 將產生大量熱量, 而且銅箔條容易膨脹和脫落. 銅箔, 並將電網連接至電路的接地網, 從而使格栅具有更好的遮罩效果. 網格的大小由要遮罩的干擾頻率决定.

3. Conclusion
The design process of high-frequency circuit PCB板 這是一個複雜的過程. 除了上面討論的設計策略之外, 它還包括信號完整性, 包括訊號串擾, 以及如何抑制譟音. 所以, 設計師在設計時需要有一個全面的計畫, 在設計週期的每個階段使用不同的方法和科技，以確保設計的準確性, 從而設計出合理的 高頻PCB板 表現優異.