隨著電子技術(shù)的進(jìn)步, PCB (印制電路板)的復(fù)雜程度、適用范圍有了飛速的發(fā)展。從事高頻PCB的設(shè)計者必須具有相應(yīng)的基礎(chǔ)理論知識,同時還應(yīng)具有豐富的高頻PCB的制作經(jīng)驗。也就是說,無論是原理圖的繪制,還是PCB 的設(shè)計,都應(yīng)當(dāng)從其所在的高頻工作環(huán)境去考慮,才能夠設(shè)計出較為理想的PCB。
本文主要詳解PCB布線、焊盤及敷銅的設(shè)計方法,首先從pcb布線的走向、布線的形式、電源線與地線的布線要求介紹了PCB布線的設(shè)計,其次從焊盤與孔徑、PCB設(shè)計中焊盤的形狀和尺寸設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、PCB制造工藝對焊盤的要求介紹了PCB焊盤的設(shè)計,最后從pcb覆銅技巧及設(shè)置介紹了pcb覆銅設(shè)計,具體的跟隨小編來了解一下。
PCB布線的設(shè)計
布線是在合理布局的基礎(chǔ)上實現(xiàn)高頻PCB 設(shè)計的總體要求。布線包括自動布線和手動布線兩種方式。通常,無論關(guān)鍵信號線的數(shù)量有多少,首先對這些信號線進(jìn)行手動布線,布線完成后對這些信號線布線進(jìn)行仔細(xì)檢查,檢查通過后將其固定,再對其他布線進(jìn)行自動布線。即采用手動和自動布線相結(jié)合來完成PCB的布線。
在高頻PCB的布線過程中應(yīng)特別注意以下幾個方面問題。
1、布線的走向
電路的布線最好按照信號的流向采用全直線,需要轉(zhuǎn)折時可用45°折線或圓弧曲線來完成,這樣可以減少高頻信號對外的發(fā)射和相互間的耦合。高頻信號線的布線應(yīng)盡可能短。要根據(jù)電路的工作頻率,合理地選擇信號線布線的長度,這樣可以減少分布參數(shù),降低信號的損耗。制作雙面板時,在相鄰的兩個層面上布線最好相互垂直、斜交或彎曲相交。避免相互平行,這樣可以減少相互干擾和寄生耦合。
高頻信號線與低頻信號線要盡可能分開,必要時采取屏蔽措施,防止相互間干擾。對于接收比較弱的信號輸入端,容易受到外界信號的干擾,可以利用地線做屏蔽將其包圍起來或做好高頻接插件的屏蔽。同一層面上應(yīng)該避免平行走線,否則會引入分布參數(shù),對電路產(chǎn)生影響。若無法避免時可在兩平行線之間引入一條接地的銅箔,構(gòu)成隔離線。
在數(shù)字電路中,對于差分信號線,應(yīng)成對地走線,盡量使它們平行、靠近一些,并且長短相差不大。
2、布線的形式
在PCB的布線過程中,走線的最小寬度由導(dǎo)線與絕緣層基板之間的粘附強(qiáng)度以及流過導(dǎo)線的電流強(qiáng)度所決定。當(dāng)銅箔的厚度為0.05mm、寬度為1mm ——1.5 mm時,可以通過2A電流。溫度不會高于3 ℃,除一些比較特殊的走線外,同一層面上的其他布線寬度應(yīng)盡可能一致。在高頻電路中布線的間距將影響分布電容和電感的大小,從而影響信號的損耗、電路的穩(wěn)定性以及引起信號的干擾等。在高速開關(guān)電路中,導(dǎo)線的間距將影響信號的傳輸時間及波形的質(zhì)量。因此,布線的最小間距應(yīng)大于或等于0.5 mm,只要允許,PCB布線最好采用比較寬的線。
印制導(dǎo)線與PCB的邊緣應(yīng)留有一定的距離(不小于板厚) ,這樣不僅便于安裝和進(jìn)行機(jī)械加工,而且還提高了絕緣性能。
布線中遇到只有繞大圈才能連接的線路時,要利用飛線,即直接用短線連接來減少長距離走線帶來的干擾。
含有磁敏元件的電路其對周圍磁場比較敏感,而高頻電路工作時布線的拐彎處容易輻射電磁波,如果PCB中放置了磁敏元件,則應(yīng)保證布線拐角與其有一定的距離。
同一層面上的布線不允許有交叉。對于可能交叉的線條,可用“鉆”與“繞”的辦法解決,即讓某引線從其他的電阻、電容、三極管等器件引腳下的空隙處“鉆”過去,或從可能交叉的某條引線的一端“繞”過去。在特殊情況下,如果電路很復(fù)雜,為了簡化設(shè)計,也允許用導(dǎo)線跨接解決交叉問題。
當(dāng)高頻電路工作頻率較高時,還需要考慮布線的阻抗匹配及天線效應(yīng)問題。
由于委托方在最后改變了之前的協(xié)議,要求按照他們定義的接口定義以及擺放位置,不得已將布局改成了右邊的圖。實際上由于整個PCB的面積只有9cm x 6cm。很難再根據(jù)客戶的要求更改板子的整體布局,所以最終就沒有改變板子的核心部分,只是對外圍器件做了適當(dāng)?shù)男薷模饕褪峭瓿闪藘蓚€接插件位置及管腳定義的修改。
但新的布局明顯造成了走線上的一些麻煩,原本走的很順暢的線變得有些雜亂,走線長度增加,還不得不使用了很多過孔,走線難度提高了很多。
從這個例子可以明顯看到,布局的差異對于PCB設(shè)計的影響。
3、電源線與地線的布線要求
根據(jù)不同工作電流的大小,盡量加大電源線的寬度。高頻PCB應(yīng)盡量采用大面積地線并布局在PCB的邊緣,可以減少外界信號對電路的干擾;同時,可以使PCB的接地線與殼體很好地接觸,使PCB的接地電壓更加接近于大地電壓。應(yīng)根據(jù)具體情況選擇接地方式,與低頻電路有所不同,高頻電路的接地線應(yīng)該采用就近接地或多點(diǎn)接地的方式,接地線短而粗,以盡量減少地阻抗,其允許電流要求能夠達(dá)到3倍于工作電流的標(biāo)準(zhǔn)。揚(yáng)聲器的接地線應(yīng)接在PCB 功放輸出級的接地點(diǎn),切勿任意接地。
在布線過程中還應(yīng)該及時地將一些合理的布線鎖定,以免多次重復(fù)布線。即執(zhí)行EditselectNet命令在預(yù)布線的屬性中選中Locked就可以將其鎖定不再移動。