Protel 99 SE高頻PCB設計的研究

隨著電子技術的進步,PCB(印制電路板)的復雜程度、適用范圍有了飛速的發展。從事高頻PCB的設計者必須具有相應的基礎理論知識,同時還應具有豐富的高頻PCB的制作經驗。也就是說,無論是原理圖的繪制,還是PCB的設計,都應當從其所在的高頻工作環境去考慮,才能夠設計出較為理想的PCB。本文主要從高頻PCB的手動布局、布線兩個方面,基于Protel99SE對在高頻PCB設計中的一些問題進行研究。

1布局的設計

Protel99SE雖然具有自動布局的功能,但并不能完全滿足高頻電路的工作需要,往往要憑借設計者的經驗,根據具體情況,先采用手工布局的方法優化調整部分元器件的位置,再結合自動布局完成PCB的整體設計。布局的合理與否直接影響到產品的壽命、穩定性、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、機械結構、散熱、EMI(電磁干擾)、可靠性、信號的完整性等方面綜合考慮。

一般先放置與機械尺寸有關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,要兼顧布線方面的要求,高頻元器件的放置要盡量緊湊,信號線的布線才能盡可能短,從而降低信號線的交叉干擾等。

1.1與機械尺寸有關的定位插件的放置

電源插座、開關、PCB之間的接口、指示燈等都是與機械尺寸有關的定位插件。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;指示發光二極管應根據需要準確地放置;開關和一些微調元器件,如可調電感、可調電阻等應放置在靠近PCB邊緣的位置,以便于調整和連接;需要經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、整流管等發熱器件,在高頻狀態下工作時產生的熱量較多,所以在布局時應充分考慮通風和散熱,將這類元器件放置在PCB上空氣容易流通的地方。大功率整流管和調整管等應裝有散熱器,并要遠離變壓器。電解電容器之類怕熱的元件也應遠離發熱器件,否則電解液會被烤干,造成其電阻增大,性能變差,影響電路的穩定性。

易發生故障的元器件,如調整管、電解電容器、繼電器等,在放置時還要考慮到維修方便。對經常需要測量的測試點,在布置元器件時應注意保證測試棒能夠方便地接觸。

由于電源設備內部會產生50Hz泄漏磁場,當它與低頻放大器的某些部分交連時,會對低頻放大器產生干擾。因此,必須將它們隔離開或者進行屏蔽處理。放大器各級最好能按原理圖排成直線形式,如此排法的優點是各級的接地電流就在本級閉合流動,不影響其他電路的工作。輸入級與輸出級應當盡可能地遠離,減小它們之間的寄生耦合干擾。

考慮各個單元功能電路之間的信號傳遞關系,還應將低頻電路和高頻電路分開,模擬電路和數字電路分開。集成電路應放置在PCB的中央,這樣方便各引腳與其他器件的布線連接。