中心議題：

• 高頻電路在PCB設計過程中的對策及設計技巧

解決方案：

• 高頻電路的PCB布局設計技巧
• 高頻電路的PCB布線設計技巧

隨著現代電子工業的高速發展，數字、高頻電路正向高速
、低耗
、小體積
、高抗幹擾性方向發展，這樣就給PCB （印製電路板、印刷線路板）設計提出了更高的要求。而Protel 99SE 設計係統完全利用了Windows XP和Windows2000 平台的優勢，其核心PCB 模塊的超強設計環境使得設計工作能更有效地實現其設計要求。對於從事高頻電路設計人員來說，已不再是簡單的要求PCB 的布通率，而是要求設計人員在有紮實的理論知識及豐富的PCB 設計經驗基礎上
，從電路的工作特點和實際工作環境等方麵去考慮其設計，隻有這樣我們才能製作出理想的PCB 來。

本文針對高頻電路在PCB設計過程中的布局
、布線兩個方麵，以Protel 99SE軟件為例
，來探討一下高頻電路在PCB 設計過程中的對策及設計技巧。

一、高頻PCB 布局

布局操作在整個PCB設(she)計(ji)中(zhong)是(shi)很(hen)重(zhong)要(yao)的(de)，布(bu)局(ju)是(shi)布(bu)線(xian)操(cao)作(zuo)的(de)基(ji)礎(chu)，要(yao)達(da)到(dao)完(wan)美(mei)的(de)元(yuan)器(qi)件(jian)布(bu)局(ju)
，設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)就(jiu)需(xu)要(yao)從(cong)電(dian)路(lu)工(gong)作(zuo)特(te)點(dian)和(he)走(zou)線(xian)的(de)角(jiao)度(du)來(lai)思(si)考(kao)元(yuan)件(jian)的(de)布(bu)局(ju)。

Protel 99SE 有自動布局的功能
，具有集群式和統計式布局二種功能，但它並不能完全滿足高頻電路的工作要求，設計人員還需從PCB 的可製造性、機械結構、散熱
、EMI（電磁幹擾）
、可靠性、信號的完整性等方麵綜合考慮布局，隻有這樣才能有效地提高PCB的壽命、穩定性、EMC（電磁兼容）
，才能使得布局更加完美。

對於高頻電路的布局，設計人員應首先考慮對那些與結構緊密配合並且位置固定的元器件（例如電源插座、指示燈、連接件和開關等）進行布局，之後對線路上的特殊元件進行布局（例如發熱元件、變壓器
、芯片等），最zui後hou對dui一yi些xie小xiao器qi件jian進jin行xing布bu局ju。同tong時shi
，要yao兼jian顧gu布bu線xian方fang麵mian的de要yao求qiu，高gao頻pin元yuan器qi件jian的de放fang置zhi要yao盡jin量liang緊jin湊cou，信xin號hao線xian的de布bu線xian才cai能neng盡jin可ke能neng短duan

，從cong而er盡jin可ke能neng降jiang低di信xin號hao線xian的de交jiao叉cha幹gan擾rao。

1
、機械結構方麵
電源插座、指示燈、連接件和開關等都屬於此類元器件，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 ,與 PCB 邊緣要的距離一般不小於2mm;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

，以便於調整和連接；需要經常更換的元器件必須放置在器件比較少的位置
，以易於更換。質量超過15g 的元器件應當用支架固定
，又大又重的元件不宜直接安放到PCB 上。

2 、散熱方麵
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，在布局時應充分考慮通風和散熱，將這類元器件放置在 PCB bianyuanhuotongfengchu
，shufangdebanzi

，fareyuanjianyingfangdaobanzishangbu，shuangmianbandedicengbudefangzhifareyuanjian。dagonglvzhengliuguanhetiaozhengguandengyingzhuangyousanreqi
，bingyaoyuanlibianyaqi。dianjiedianrongqizhileiparedeyuanjianyeyingyuanlifareqijian
，fouzedianjieyehuibeikaogan
，zaochengqidianzuzengda

，xingnengbiancha
，yingxiangdianludewendingxing。

3、特殊元件的布局
由於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幹擾。因此，必須將它們隔離開或者進行屏蔽處理。

放(fang)大(da)器(qi)各(ge)級(ji)最(zui)好(hao)能(neng)按(an)原(yuan)理(li)圖(tu)排(pai)成(cheng)直(zhi)線(xian)形(xing)式(shi)，如(ru)此(ci)排(pai)法(fa)的(de)優(you)點(dian)是(shi)各(ge)級(ji)的(de)接(jie)地(di)電(dian)流(liu)就(jiu)在(zai)本(ben)級(ji)閉(bi)合(he)流(liu)動(dong)
，不(bu)影(ying)響(xiang)其(qi)他(ta)電(dian)路(lu)的(de)工(gong)作(zuo)。輸(shu)入(ru)級(ji)與(yu)輸(shu)出(chu)級(ji)應(ying)盡(jin)可(ke)能(neng)地(di)遠(yuan)離(li)，減(jian)小(xiao)它(ta)們(men)之(zhi)間(jian)的(de)寄(ji)生(sheng)耦(ou)合(he)幹(gan)擾(rao)。考(kao)慮(lv)各(ge)個(ge)單(dan)元(yuan)功(gong)能(neng)電(dian)路(lu)之(zhi)間(jian)的(de)信(xin)號(hao)傳(chuan)遞(di)關(guan)係(xi)，還(hai)應(ying)將(jiang)低(di)頻(pin)電(dian)路(lu)和(he)高(gao)頻(pin)電(dian)路(lu)分(fen)開(kai)
，模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)和(he)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)分(fen)開(kai)。集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)應(ying)放(fang)置(zhi)在(zai) PCB 的中央，這樣方便各引腳與其他器件的布線連接。

電感器、bianyaqidengqijianjuyouciouhe，bicizhijianyingcaiyongzhengjiaofangzhi，yijianxiaociouhe。lingwai，tamendouyoujiaoqiangdecichang，zaiqizhouweiyingyoushidangdadekongjianhuojinxingcipingbi，yijianxiaoduiqitadianludeyingxiang。
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4 、電磁幹擾
我們常用的消除電磁幹擾的方法有減小環路
、濾波、屏蔽、盡量降低高頻器件的速度
、增加PCB 的介電常數等方法。

如集成電路的去耦電容要盡量就近放置，一般工作頻率在10MHz 以下的用0.1uF 的電容，10MHz 以上的用0.01uF 的電容。

某些元件或導線間(jian)有(you)較(jiao)高(gao)的(de)電(dian)位(wei)差(cha)，應(ying)加(jia)大(da)距(ju)離(li)
，以(yi)免(mian)放(fang)電(dian)。帶(dai)高(gao)壓(ya)元(yuan)件(jian)應(ying)盡(jin)量(liang)布(bu)置(zhi)在(zai)調(tiao)試(shi)時(shi)手(shou)不(bu)易(yi)觸(chu)及(ji)的(de)地(di)方(fang)。易(yi)互(hu)相(xiang)幹(gan)擾(rao)的(de)元(yuan)器(qi)件(jian)不(bu)能(neng)靠(kao)得(de)太(tai)近(jin)，輸(shu)入(ru)、輸出元器件應盡可能遠離，避免反饋幹擾。高頻元器件為減小分布參數
，一般就近安放（不規則排列）一般電路（低頻電路）應按規則排列

，便於裝焊。

二、高頻PCB 布線

高頻電路往往集成度較高、布線密度大
，采用多層板既是布線所必須的也是降低幹擾的有效手段，Protel 99SE 的PCB係統能提供32 個信號層
、16 個機械層以及防焊層、錫膏層等70 多個工作層供用戶選擇。合理選擇層數能大幅度降低PCB 尺chi寸cun，能neng充chong分fen利li用yong中zhong間jian層ceng來lai設she置zhi屏ping蔽bi能neng更geng好hao地di實shi現xian就jiu近jin接jie地di，能neng有you效xiao地di降jiang低di寄ji生sheng電dian感gan
，能neng有you效xiao縮suo短duan信xin號hao的de傳chuan輸shu長chang度du能neng大da幅fu度du地di降jiang低di信xin號hao間jian的de交jiao叉cha幹gan擾rao等deng等deng。 所有這些都對高頻電路工作的可靠性有利，有資料顯示，同種材料時
，四層板要比雙麵板的噪聲低 20dB,但是板層數越高，製造工藝越複雜，成本越高。

1 、布線一般原則
gaopindianluqijianguanjiaojiandedaoxianyueduanyuehao，wanzheyueshaoyuehao，daoxianzuihaocaiyongquanzhixian，yingjinliangbimianjijudewanquhejianjiaochuxian

，xuyaozhuanzhe
，yingyongyuanhuhuozhexianguodu。zhezhongyaoqiuzaidipindianluzhongjinjinyongyutigaogangbodeguzheqiangdu，erzaigaopindianluzhongmanzuzheyiyaoqiuquekeyijianshaogaopinxinhaoduiwaidefashehexianghujiandeouhe。gaopindianlubuxianzhongzuihaozaixianglincengfenbiequshuipingheshuzhibuxianjiaotijinxing，tongyicengneidepingxingzouxianwufabimian，dankeyizaiPCB 反麵大麵積敷設地線來降低幹擾
，針對常用的雙麵板，多層板可利用中間的電源層來實現這一功能。

2 、電源線與地線布線
多級電路為防止局部電流產生地阻幹擾
，各級電路應分別一點接地（或盡量集中接地）
，高頻電路在3 0 M H z 以(yi)上(shang)時(shi)，則(ze)采(cai)用(yong)大(da)麵(mian)積(ji)接(jie)地(di)，這(zhe)時(shi)各(ge)級(ji)的(de)內(nei)部(bu)元(yuan)件(jian)也(ye)應(ying)集(ji)中(zhong)一(yi)小(xiao)塊(kuai)區(qu)域(yu)接(jie)地(di)。易(yi)受(shou)幹(gan)擾(rao)器(qi)件(jian)和(he)線(xian)中(zhong)可(ke)用(yong)地(di)線(xian)包(bao)圍(wei)，各(ge)類(lei)信(xin)號(hao)走(zou)線(xian)不(bu)能(neng)形(xing)成(cheng)環(huan)路(lu)
，地(di)線(xian)也(ye)不(bu)能(neng)形(xing)成(cheng)電(dian)流(liu)環(huan)路(lu)
，電(dian)源(yuan)線(xian)和(he)地(di)線(xian)應(ying)靠(kao)近(jin)
，盡(jin)量(liang)減(jian)小(xiao)圍(wei)出(chu)的(de)麵(mian)積(ji)，以(yi)降(jiang)低(di)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)。一(yi)般(ban)在(zai)布(bu)線(xian)時(shi)，導(dao)線(xian)寬(kuan)度(du)在(zai)12-80mil 之間
，電源線一般取20mil-40mil,地線一般取40mil 以上，在可能的情況下，導線盡量寬些。

模擬地線、shuzidixiandengjiewanggonggongdixianshiyaoyonggaopineliuhuanjie，zaishijizhuangpeigaopineliuhuanjieshiyongdewangwangshizhongxinkongchuanyoudaoxiandegaopintieyangticizhu，zaidianluyuanlitushangduitayibanbuyubiaoda，youcixingchengdewangluobiaojiububaohanzheleiyuanjian，buxianshijiuhuiyincierhulvetadecunzai，zhenduicixianshi
，kezaiyuanlituzhongbatadangzuodiangan，zaiPCB 元件庫中單獨為它定義一個元件封裝，布線前把它手工移動到靠近公共地線彙合點的合適位置上。

3 、集成芯片的布線
每個集成電路塊的附近應設置一個高頻退耦電容，由於 Protel 99SE 軟(ruan)件(jian)在(zai)自(zi)動(dong)放(fang)置(zhi)元(yuan)件(jian)時(shi)並(bing)不(bu)考(kao)慮(lv)退(tui)耦(ou)電(dian)容(rong)與(yu)被(bei)退(tui)耦(ou)的(de)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)間(jian)的(de)位(wei)置(zhi)關(guan)係(xi)

，任(ren)由(you)軟(ruan)件(jian)放(fang)置(zhi)，使(shi)兩(liang)者(zhe)相(xiang)距(ju)太(tai)遠(yuan)
，退(tui)耦(ou)效(xiao)果(guo)不(bu)好(hao)，這(zhe)時(shi)必(bi)須(xu)用(yong)手(shou)工(gong)移(yi)動(dong)元(yuan)件(jian)的(de)辦(ban)法(fa)事(shi)先(xian)幹(gan)預(yu)兩(liang)者(zhe)位(wei)置(zhi)，使(shi)之(zhi)靠(kao)近(jin)。

4 
、敷銅
敷銅的主要目的是提高電路的抗幹擾能力
，同時對於 PCB 散熱和 PCB 的強度有很大好處
，敷銅接地又能起到屏蔽的作用。但是不能使用大麵積條狀銅箔，因為在 PCBdeshiyongzhongshijiantaichangshihuichanshengjiaodareliang，cishitiaozhuangtongborongyifashengpengzhanghetuoluoxianxiang
，yinci
，zaifutongshizuihaocaiyongzhagezhuangtongbo，bingjiangcizhageyudianludejiediwangluoliantong，zheyangzhagejianghuiyoujiaohaodepingbixiaoguo，zhagewangdechicunyousuoyaozhongdianpingbideganraopinlverding。

三
、結束語

高頻電路PCB的設計過程一個複雜的過程，除了以上探討的設計對策，還包括信號串擾在內的信號完整性
、如(ru)何(he)抑(yi)製(zhi)噪(zao)聲(sheng)等(deng)問(wen)題(ti)，因(yin)此(ci)需(xu)要(yao)設(she)計(ji)者(zhe)在(zai)設(she)計(ji)的(de)時(shi)候(hou)要(yao)有(you)全(quan)麵(mian)的(de)規(gui)劃(hua)與(yu)考(kao)慮(lv)，在(zai)設(she)計(ji)周(zhou)期(qi)的(de)各(ge)個(ge)階(jie)段(duan)采(cai)用(yong)不(bu)同(tong)的(de)方(fang)法(fa)技(ji)術(shu)來(lai)確(que)保(bao)設(she)計(ji)的(de)精(jing)準(zhun)
，從(cong)而(er)設(she)計(ji)出(chu)合(he)理(li)的(de)，性(xing)能(neng)優(you)良(liang)的(de)高(gao)頻(pin)PCB 來。