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高频PCB设计研究

编辑:PCB    来源:未知    发布时间:2019-06-15 10:46    浏览量:
高频PCB设计研究
 
本文主要从Protel99se的手工布局和高频PCB布线两个方面研究高频PCB设计中的一些问题。
 
1布局设计虽然Protel99se具有自动布局功能,但它不能完全满足高频电路的工作需要,往往要依靠设计人员的经验,根据具体情况,先用手动布局方法进行优化调整一些元件的位置,并结合自动布局来完成PCB的整体设计。
 
布局的合理性直接影响产品的使用寿命,稳定性,EMC(电磁兼容性)等,必须从电路板的整体布局,布线可以导电和PCB制造,机械结构,散热,EMI (电磁干扰),可靠性,信号完整性等方面综合考虑。一般先放置与机械尺寸相关的部件的固定位置,然后放置特殊和较大的部件,最后放置小部件。
 
同时,要考虑到接线的要求,高频元件应尽可能紧凑,信号线接线可尽可能短,从而减少信号线的交叉干扰等。
 
1.1与机械尺寸相关的定位插件的放置接口,指示器等之间的电源插座,开关,PCB与定位插件的机械尺寸有关。通常,电源和PCB之间的接口放置在PCB的边缘,与PCB的边缘相距3mm~5mm;表示应根据需要准确放置发光二极管;开关和一些微调元件,如可调电感器,可调电阻器等,应靠近PCB边缘放置,以方便调整和连接;
 
需要经常更换的部件必须放置在比设备更小的位置,以便于更换。
 
1.2特殊元件的放置大功率管,变压器,整流器等加热装置,在高频状态下产生较多的热量,所以在布局时应充分考虑通风散热,这些元件放置在PCB上空气容易流通的地方。大功率整流管和调节管应配备散热器,并远离变压器。
 
电解电容器等对热元件的恐惧也应远离加热装置,否则电解液会被烘干,导致电阻增大,性能不佳,影响电路的稳定性。在安装方便时,还应考虑容易出故障的部件,如调节管,电解电容器,继电器等。
 
对于经常需要测量的测试点,应注意确保在安排组件时易于接触测试杆。由于电源内部会产生50Hz的漏磁场,因此当低频放大器连接到低频放大器的某些部分时,它会干扰低频放大器。因此,它们必须分开或屏蔽。各级放大器最好根据原理图以直线形式排列,因此这种方法的优点是各级接地电流在电流水平闭合流动,不影响其他电路的工作。
 
输入和输出电平应尽可能远地保持,以减少它们之间的寄生耦合干扰。考虑到每个单元的功能电路之间的信号传输关系,低频电路和高频电路也应该分开,模拟电路和数字电路应该分开。
 
集成电路应放置在PCB的中心,这样每个引脚都可以轻松连接到其他器件的接线。电感器,变压器和其他器件具有磁耦合,并且应该在彼此之间使用正交放置以减少磁耦合。
 
另外,它们都有强大的磁场,周围应有适当的大空间或磁屏蔽,以减少对其他电路的影响。在PCB的关键部位配置相应的高频去耦电容,如在PCB电源的输入端应为10μf~100μf的电解电容,在集成电路附近的电源引脚应为0.01 pF瓷片电容。某些电路还需要配备适当的高频或低频扼流圈,以减少高频和低频电路之间的影响。
它还会影响电路的工作性能。
 
部件的间距应该是合适的,它们的间距应考虑在它们之间穿透或发射的可能性。
 
具有推挽电路和桥接电路的放大器应注意元件电气参数的对称性和结构的对称性,使对称元件的分布参数尽可能一致。完成主要组件的手动布局后,应使用组件锁定方法,以便这些组件不会在自动布局中移动。
 
也就是说,实行Editchange命令或选择锁定组件的属性以锁定它,不再移动它。
 
1.3普通组件的放置
 
对于普通元件,如电阻器,电容器等,从排列组件整齐划分,占地面积大小,布线可导电性和焊接方便性等等,可以采用自动布局的方式。
 
2布线设计布线是在合理布局的基础上实现高频PCB设计的总体要求。接线包括两种方式,自动接线和手动接线。一般来说,无论键信号线的数量如何,首先,信号线都是手动接线,仔细检查这些信号线接线完成接线后,通过固定检查,然后另外接线进行自动接线。
 
也就是说,使用手动和自动布线组合来完成PCB布线。在高频PCB的布线过程中,应特别注意以下几个方面。
其他应该在原理图设计和图纸中考虑
2.1接线方向电路接线最好按照信号流量采用全线,需要进行过渡,可采用45°折线或弧形曲线完成,从而减少高频信号的外部发射和相互耦合。高频信号线的布线应尽可能短。根据电路的工作频率,合理选择信号线布线的长度,可以减小分布参数,减少信号损耗。制作双面印版时,最好在相邻的两个层面上垂直,对角或相互弯曲。
 
避免相互并行,这可以减少相互干扰和寄生耦合。高频信号线和低频信号线应尽可能分开,必要时采取屏蔽措施,防止相互干扰。对于接收相对较弱的信号输入,容易被外部信号干扰,可以使用地线作为屏蔽围绕它或做好屏蔽高频连接器。应避免在同一水平上进行并联布线,否则将引入分布参数以对电路产生影响。
 
如果不可避免,可以在两条平行线之间引入接地铜箔以形成隔离线。
 
在数字电路中,对于差分信号线,线应该成对,尽可能使它们平行,接近一些,并且差的长度不小。
 
2.2布线形式在PCB的布线过程中,布线的最小宽度取决于导线和绝缘层基板之间的粘合强度以及流过导线的电流强度。当铜箔的厚度为0.05mm且宽度为1mm~1.5mm时,可以通过2A电流。温度不会高于3℃,同一级别的其他布线宽度应尽可能一致,除了一些比较特殊的线路。高频电路中的布线间距会影响分布电容和电感的大小,从而影响信号的损耗,电路的稳定性和信号引起的干扰。在高速开关电路中,导线的间距将影响信号的传输时间和波形的质量。
 
因此,布线的最小间距应大于或等于0.5mm,只要允许,PCB布线最好使用相对较宽的线路。
 
印刷电线和PCB边缘应留有一定距离(不小于板厚),这不仅便于安装和加工,而且还提高了绝缘性能。
 
只接触大圆周围的布线可以连接到线路,使用飞线,即直接与短线连接,以减少长距离布线造成的干扰。
 
包含磁传感器的电路对周围的磁场敏感,而高频电路容易在布线的角落辐射电磁波,如果磁传感器放置在PCB中,则应保证布线角离它一定距离。同一级别的布线不允许相交。对于可能相交的线路,您可以使用“钻孔”和“缠绕”方法来解决,即让其他电阻器,电容器,晶体管和其他设备的领导者领先于“钻头”脚下的间隙,或者从一个“围绕”过去的领导者的一端可能的交叉。
 
在特殊情况下,如果电路很复杂,为了简化设计,还允许用电线交叉连接以解决交叉问题。
 
当高频电路工作频率高时,还需要考虑阻抗匹配和布线的天线效应。
 
2.3电源线和地线的接线要求根据不同工作电流的大小,尝试增加电源线的宽度。高频PCB应尽量使用大面积地线和PCB边缘布局,可以减少外部信号对电路的干扰,同时,PCB接地线和外壳可以很好的接触,这样就可以了PCB接地电压更接近地电压。根据具体情况选择接地方式,与低频电路不同,高频电路接地线应采用接近接地或多点接地方式,接地线短而粗,以尽量减少接地阻抗,其允许电流要求可达到工作电流标准的3倍。
 
扬声器的接地线应位于PCB放大器输出级的接地点,不得任意接地。在里面3.2铜压缩铜镀层的主要目的是提高电路的抗干扰能力,同时对PCB的散热和PCB强度有很大的好处,铜接地可以起到屏蔽作用。但是不能使用大面积的带状铜箔,因为在使用PCB时间过长会产生较大的热量,此时带状铜箔容易发生膨胀和脱落现象,因此,应用铜时最好使用光栅铜箔,与电网和电路接地网络连接,使电网具有更好的屏蔽效果,
 
光栅网格的大小取决于键屏蔽的干扰频率。完成布线,衬垫和穿孔设计后,应实行DRC(设计规则检查)。在检查结果中,详细描述了设计图和定义规则之间的差异,并且可以识别不符合要求的网络。
 
但是,您应首先在布线之前设置DRC参数,然后才能运行DRC,即实行toolsdesignrulecheck命令。
 
4结束语高频电路PCB的设计过程复杂,涉及的因素很多,可能与高频电路的工作性能直接相关。因此,设计人员需要在实际工作中不断学习和探索,不断积累经验,并结合新的EDA(电子设计自动化)技术设计出具有优异性能的高频电路PCB。
 

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