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），zuihouduiyixiexiaoqijianjinxingbuju。tongshi，yaojiangubuxianfangmiandeyaoqiu，gaopinyuanqijiandefangzhiyaojinliangjincou，xinhaoxiandebuxiancainengjinkenengduan，congerjinkenengjiangdixinhaoxiandejiaochaganrao。

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
、變bian壓ya器qi等deng器qi件jian具ju有you磁ci耦ou合he

，彼bi此ci之zhi間jian應ying采cai用yong正zheng交jiao放fang置zhi，以yi減jian小xiao磁ci耦ou合he。另ling外wai，它ta們men都dou有you較jiao強qiang的de磁ci場chang，在zai其qi周zhou圍wei應ying有you適shi當dang大da的de空kong間jian或huo進jin行xing磁ci屏ping蔽bi
，以yi減jian小xiao對dui其qi他ta電dian路lu的de影ying響xiang。
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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
高gao頻pin電dian路lu器qi件jian管guan腳jiao間jian的de導dao線xian越yue短duan越yue好hao，彎wan折zhe越yue少shao越yue好hao，導dao線xian最zui好hao采cai用yong全quan直zhi線xian，應ying盡jin量liang避bi免mian急ji劇ju的de彎wan曲qu和he尖jian角jiao出chu現xian，需xu要yao轉zhuan折zhe，應ying用yong圓yuan弧hu或huo折zhe線xian過guo渡du。這zhe種zhong要yao求qiu在zai低di頻pin電dian路lu中zhong僅jin僅jin用yong於yu提ti高gao鋼gang箔bo的de固gu著zhe強qiang度du，而er在zai高gao頻pin電dian路lu中zhong滿man足zu這zhe一yi要yao求qiu卻que可ke以yi減jian少shao高gao頻pin信xin號hao對dui外wai的de發fa射she和he相xiang互hu間jian的de耦ou合he。高gao頻pin電dian路lu布bu線xian中zhong最zui好hao在zai相xiang鄰lin層ceng分fen別bie取qu水shui平ping和he豎shu直zhi布bu線xian交jiao替ti進jin行xing
，同tong一yi層ceng內nei的de平ping行xing走zou線xian無wu法fa避bi免mian，但dan可ke以yi在zaiPCB 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zai12-80mil 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、數shu字zi地di線xian等deng接jie往wang公gong共gong地di線xian時shi要yao用yong高gao頻pin扼e流liu環huan節jie，在zai實shi際ji裝zhuang配pei高gao頻pin扼e流liu環huan節jie時shi用yong的de往wang往wang是shi中zhong心xin孔kong穿chuan有you導dao線xian的de高gao頻pin鐵tie氧yang體ti磁ci珠zhu
，在zai電dian路lu原yuan理li圖tu上shang對dui它ta一yi般ban不bu予yu表biao達da，由you此ci形xing成cheng的de網wang絡luo表biao就jiu不bu包bao含han這zhe類lei元yuan件jian，布bu線xian時shi就jiu會hui因yin此ci而er忽hu略lve它ta的de存cun在zai
，針zhen對dui此ci現xian實shi，可ke在zai原yuan理li圖tu中zhong把ba它ta當dang作zuo電dian感gan，在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 ruanjianzaizidongfangzhiyuanjianshibingbukaolvtuioudianrongyubeituioudejichengdianlujiandeweizhiguanxi，renyouruanjianfangzhi，shiliangzhexiangjutaiyuan，tuiouxiaoguobuhao，zheshibixuyongshougongyidongyuanjiandebanfashixianganyuliangzheweizhi
，shizhikaojin。

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 PCB的(de)使(shi)用(yong)中(zhong)時(shi)間(jian)太(tai)長(chang)時(shi)會(hui)產(chan)生(sheng)較(jiao)大(da)熱(re)量(liang)，此(ci)時(shi)條(tiao)狀(zhuang)銅(tong)箔(bo)容(rong)易(yi)發(fa)生(sheng)膨(peng)脹(zhang)和(he)脫(tuo)落(luo)現(xian)象(xiang)
，因(yin)此(ci)


，在(zai)敷(fu)銅(tong)時(shi)最(zui)好(hao)采(cai)用(yong)柵(zha)格(ge)狀(zhuang)銅(tong)箔(bo)，並(bing)將(jiang)此(ci)柵(zha)格(ge)與(yu)電(dian)路(lu)的(de)接(jie)地(di)網(wang)絡(luo)連(lian)通(tong)，這(zhe)樣(yang)柵(zha)格(ge)將(jiang)會(hui)有(you)較(jiao)好(hao)的(de)屏(ping)蔽(bi)效(xiao)果(guo)，柵(zha)格(ge)網(wang)的(de)尺(chi)寸(cun)由(you)所(suo)要(yao)重(zhong)點(dian)屏(ping)蔽(bi)的(de)幹(gan)擾(rao)頻(pin)率(lv)而(er)定(ding)。

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pinPCB 來。