高速PCB設(shè)計(jì)-PROTEL篇（上）

探討使用PROTEL設(shè)計(jì)軟件實(shí)現(xiàn)高速電路印制設(shè)計(jì)的過程中，需要注意的一些布局與布線方面的相關(guān)原則問題，提供一些實(shí)用的、經(jīng)過驗(yàn)證的高速電路布局、布線技術(shù)，提高了高速設(shè)計(jì)的可靠性與有效性。結(jié)果表明，該設(shè)計(jì)縮短了產(chǎn)品研發(fā)周期，增強(qiáng)市場競爭能力。1問題的提出隨著系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜性和集成度的大規(guī)模提高，時(shí)鐘速度和器件上升時(shí)間越來越快，高速電路設(shè)計(jì)成為設(shè)計(jì)過程的重要部分。在高速電路設(shè)計(jì)中，線路上的電感與電容會使導(dǎo)線等效成為一條傳輸線。端接元件的布局不正確或高速信號的錯(cuò)誤布線都會引起傳輸線效應(yīng)問題，從而使系統(tǒng)輸出不正確的數(shù)據(jù)、電路工作不正常甚至完全不工作?；趥鬏斁€模型，歸納起來，傳輸線會對電路設(shè)計(jì)帶來信號反射、串?dāng)_、電磁干擾、電源與接地噪聲等不良效應(yīng)。為了設(shè)計(jì)出能夠可靠性工作的高速PCB，必須對設(shè)計(jì)進(jìn)行充分細(xì)致的考慮，解決布局布線時(shí)可能產(chǎn)生的一些不可靠的問題，縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，提高市場競爭力。2高頻系統(tǒng)的布局設(shè)計(jì)在電路的PCB設(shè)計(jì)中，布局是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，布局結(jié)果的好壞將直接影響布線的效果和系統(tǒng)的可靠性，這在整個(gè)印制設(shè)計(jì)中最耗時(shí)也最難。高頻PCB的復(fù)雜環(huán)境使得高頻系統(tǒng)的布局設(shè)計(jì)很難用學(xué)到的理論知識來進(jìn)行，它要求布板的人必須有豐富的高速PCB制板經(jīng)驗(yàn)，這樣才能在設(shè)計(jì)過程中少走彎路，提高電路工作的可靠性與有效性。在布局的過程中，應(yīng)當(dāng)從機(jī)械結(jié)構(gòu)、散熱、電磁干擾、將來布線的方便性、美觀性等方面綜合考慮。首先，在布局之前先對整個(gè)電路進(jìn)行功能劃分，將高頻電路與低頻電路分開、模擬電路與數(shù)字電路分開，每個(gè)功能電路以芯片為中心盡量靠近布置，其連線越短越好，以避免導(dǎo)線過長所導(dǎo)致的傳輸延遲，提高電容的去耦效果。此外，還要注意管腳與電路元件以及其他管子之間的相對位置和方向，以減少相互之間的影響。所有的高頻元器件應(yīng)遠(yuǎn)離機(jī)殼和其他金屬板以減小寄生耦合。其次，布局時(shí)應(yīng)注意元器件之間的熱影響和電磁影響，這些影響對高頻系統(tǒng)尤為嚴(yán)重，應(yīng)采取遠(yuǎn)離或隔離、散熱和屏蔽措施。大功率整流管和調(diào)整管等應(yīng)該裝有散熱器，并要遠(yuǎn)離變壓器。電解電容器之類的怕熱元件應(yīng)該遠(yuǎn)離發(fā)熱元件，否則電解液會被烤干，造成電阻增大、性能變差，影響電路的穩(wěn)定性。在布局時(shí)應(yīng)該留有足夠的空間來安排防護(hù)結(jié)構(gòu)，并防止引入各種寄生耦合。為防止印刷上線圈之間的電磁耦合，兩個(gè)線圈應(yīng)呈直角放置，為了減小耦合系數(shù)。還可以采用立板隔離的方法。最好直接用其元件的引線焊接在電路上，引線越短越好，不要用接插件和焊片，因?yàn)橄噜徍钙g存在分布電容和分布電感。晶體振蕩器、RIN、模擬電壓、參考電壓信號走線周圍避免放置高噪聲元器件。最后，在保證內(nèi)在質(zhì)量和可靠性的同時(shí)，兼顧整體的美觀，進(jìn)行合理的規(guī)劃，元器件應(yīng)平行或垂直板面，并和主要的板邊平行或垂直。元器件在板面上分布應(yīng)盡量均勻，密度一致。這樣，不但美觀而且裝焊容易，易于批量生產(chǎn)。