高頻PCB設計研究
本文主要從Protel99se的手工布局和高頻PCB布線兩個方面研究高頻PCB設計中的一些問題。
1布局設計雖然Protel99se具有自動布局功能，但它不能完全滿足高頻電路的工作需要，往往要依靠設計人員的經驗，根據具體情況，先用手動布局方法進行優化調整一些元件的位置，并結合自動布局來完成PCB的整體設計。
布局的合理性直接影響產品的使用壽命，穩定性，EMC（電磁兼容性）等，必須從電路板的整體布局，布線可以導電和PCB制造，機械結構，散熱，EMI （電磁干擾），可靠性，信號完整性等方面綜合考慮。一般先放置與機械尺寸相關的部件的固定位置，然后放置特殊和較大的部件，最后放置小部件。
同時，要考慮到接線的要求，高頻元件應盡可能緊湊，信號線接線可盡可能短，從而減少信號線的交叉干擾等。
1.1與機械尺寸相關的定位插件的放置接口，指示器等之間的電源插座，開關，PCB與定位插件的機械尺寸有關。通常，電源和PCB之間的接口放置在PCB的邊緣，與PCB的邊緣相距3mm~5mm;表示應根據需要準確放置發光二極管;開關和一些微調元件，如可調電感器，可調電阻器等，應靠近PCB邊緣放置，以方便調整和連接;
需要經常更換的部件必須放置在比設備更小的位置，以便于更換。
1.2特殊元件的放置大功率管，變壓器，整流器等加熱裝置，在高頻狀態下產生較多的熱量，所以在布局時應充分考慮通風散熱，這些元件放置在PCB上空氣容易流通的地方。大功率整流管和調節管應配備散熱器，并遠離變壓器。
電解電容器等對熱元件的恐懼也應遠離加熱裝置，否則電解液會被烘干，導致電阻增大，性能不佳，影響電路的穩定性。在安裝方便時，還應考慮容易出故障的部件，如調節管，電解電容器，繼電器等。
對于經常需要測量的測試點，應注意確保在安排組件時易于接觸測試桿。由于電源內部會產生50Hz的漏磁場，因此當低頻放大器連接到低頻放大器的某些部分時，它會干擾低頻放大器。因此，它們必須分開或屏蔽。各級放大器最好根據原理圖以直線形式排列，因此這種方法的優點是各級接地電流在電流水平閉合流動，不影響其他電路的工作。
輸入和輸出電平應盡可能遠地保持，以減少它們之間的寄生耦合干擾。考慮到每個單元的功能電路之間的信號傳輸關系，低頻電路和高頻電路也應該分開，模擬電路和數字電路應該分開。
集成電路應放置在PCB的中心，這樣每個引腳都可以輕松連接到其他器件的接線。電感器，變壓器和其他器件具有磁耦合，并且應該在彼此之間使用正交放置以減少磁耦合。
另外，它們都有強大的磁場，周圍應有適當的大空間或磁屏蔽，以減少對其他電路的影響。在PCB的關鍵部位配置相應的高頻去耦電容，如在PCB電源的輸入端應為10μf~100μf的電解電容，在集成電路附近的電源引腳應為0.01 pF瓷片電容。某些電路還需要配備適當的高頻或低頻扼流圈，以減少高頻和低頻電路之間的影響。
它還會影響電路的工作性能。
部件的間距應該是合適的，它們的間距應考慮在它們之間穿透或發射的可能性。
具有推挽電路和橋接電路的放大器應注意元件電氣參數的對稱性和結構的對稱性，使對稱元件的分布參數盡可能一致。完成主要組件的手動布局后，應使用組件鎖定方法，以便這些組件不會在自動布局中移動。
也就是說，執行Editchange命令或選擇鎖定組件的屬性以鎖定它，不再移動它。
1.3普通組件的放置
對于普通元件，如電阻器，電容器等，從排列組件整齊劃分，占地面積大小，布線可導電性和焊接方便性等等，可以采用自動布局的方式。
2布線設計布線是在合理布局的基礎上實現高頻PCB設計的總體要求。接線包括兩種方式，自動接線和手動接線。一般來說，無論鍵信號線的數量如何，首先，信號線都是手動接線，仔細檢查這些信號線接線完成接線后，通過固定檢查，然后另外接線進行自動接線。
也就是說，使用手動和自動布線組合來完成PCB布線。在高頻PCB的布線過程中，應特別注意以下幾個方面。
其他應該在原理圖設計和圖紙中考慮
2.1接線方向電路接線最好按照信號流量采用全線，需要進行過渡，可采用45°折線或弧形曲線完成，從而減少高頻信號的外部發射和相互耦合。高頻信號線的布線應盡可能短。根據電路的工作頻率，合理選擇信號線布線的長度，可以減小分布參數，減少信號損耗。制作雙面印版時，最好在相鄰的兩個層面上垂直，對角或相互彎曲。
避免相互并行，這可以減少相互干擾和寄生耦合。高頻信號線和低頻信號線應盡可能分開，必要時采取屏蔽措施，防止相互干擾。對于接收相對較弱的信號輸入，容易被外部信號干擾，可以使用地線作為屏蔽圍繞它或做好屏蔽高頻連接器。應避免在同一水平上進行并聯布線，否則將引入分布參數以對電路產生影響。
如果不可避免，可以在兩條平行線之間引入接地銅箔以形成隔離線。
在數字電路中，對于差分信號線，線應該成對，盡可能使它們平行，接近一些，并且差的長度不小。
2.2布線形式在PCB的布線過程中，布線的最小寬度取決于導線和絕緣層基板之間的粘合強度以及流過導線的電流強度。當銅箔的厚度為0.05mm且寬度為1mm~1.5mm時，可以通過2A電流。溫度不會高于3℃，同一級別的其他布線寬度應盡可能一致，除了一些比較特殊的線路。高頻電路中的布線間距會影響分布電容和電感的大小，從而影響信號的損耗，電路的穩定性和信號引起的干擾。在高速開關電路中，導線的間距將影響信號的傳輸時間和波形的質量。
因此，布線的最小間距應大于或等于0.5mm，只要允許，PCB布線最好使用相對較寬的線路。
印刷電線和PCB邊緣應留有一定距離（不小于板厚），這不僅便于安裝和加工，而且還提高了絕緣性能。
只接觸大圓周圍的布線可以連接到線路，使用飛線，即直接與短線連接，以減少長距離布線造成的干擾。
包含磁傳感器的電路對周圍的磁場敏感，而高頻電路容易在布線的角落輻射電磁波，如果磁傳感器放置在PCB中，則應保證布線角離它一定距離。同一級別的布線不允許相交。對于可能相交的線路，您可以使用“鉆孔”和“纏繞”方法來解決，即讓其他電阻器，電容器，晶體管和其他設備的領導者領先于“鉆頭”腳下的間隙，或者從一個“圍繞”過去的領導者的一端可能的交叉。
在特殊情況下，如果電路很復雜，為了簡化設計，還允許用電線交叉連接以解決交叉問題。
當高頻電路工作頻率高時，還需要考慮阻抗匹配和布線的天線效應。
2.3電源線和地線的接線要求根據不同工作電流的大小，嘗試增加電源線的寬度。高頻PCB應盡量使用大面積地線和PCB邊緣布局，可以減少外部信號對電路的干擾，同時，PCB接地線和外殼可以很好的接觸，這樣就可以了PCB接地電壓更接近地電壓。根據具體情況選擇接地方式，與低頻電路不同，高頻電路接地線應采用接近接地或多點接地方式，接地線短而粗，以盡量減少接地阻抗，其允許電流要求可達到工作電流標準的3倍。
揚聲器的接地線應位于PCB放大器輸出級的接地點，不得任意接地。在里面3.2銅壓縮銅鍍層的主要目的是提高電路的抗干擾能力，同時對PCB的散熱和PCB強度有很大的好處，銅接地可以起到屏蔽作用。但是不能使用大面積的帶狀銅箔，因為在使用PCB時間過長會產生較大的熱量，此時帶狀銅箔容易發生膨脹和脫落現象，因此，應用銅時最好使用光柵銅箔，與電網和電路接地網絡連接，使電網具有更好的屏蔽效果，
光柵網格的大小取決于鍵屏蔽的干擾頻率。完成布線，襯墊和穿孔設計后，應執行DRC（設計規則檢查）。在檢查結果中，詳細描述了設計圖和定義規則之間的差異，并且可以識別不符合要求的網絡。
但是，您應首先在布線之前設置DRC參數，然后才能運行DRC，即執行toolsdesignrulecheck命令。
4結束語高頻電路PCB的設計過程復雜，涉及的因素很多，可能與高頻電路的工作性能直接相關。因此，設計人員需要在實際工作中不斷學習和探索，不斷積累經驗，并結合新的EDA（電子設計自動化）技術設計出具有優異性能的高頻電路PCB。
