印制線路板高頻電路布線技巧_高都電子PCB技術中心_pcb學

數(shù)字器件正朝著高速、低耗、小體積、高抗干擾性的方向發(fā)展，這一發(fā)展趨勢對印刷電路板的設計提出了很多新要求。Protel 軟件在國內(nèi)的應用已相當普遍，然而不少設計者僅僅關注于Protel 軟件的布通率，對Protel 軟件為適應器件特性的變化所做的改進并未用于設計中，這不僅使得軟件資源浪費較嚴重，更使得很多新器件的優(yōu)異性能難以發(fā)揮，本文擬在簡介高頻電路布線一般要求的同時，以Protel for Windows V1.5 軟件為例來介紹一下高頻電路布線時，Protel 軟件能提供的一些特殊對策。

(1)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，也是降低干擾的有效手段。Protel for Windows V1.5 能提供16 個銅線層和4 個電源層，合理選擇層數(shù)能大幅度降低印板尺寸、能充分利用中間層來設置屏蔽、能更好地實現(xiàn)就近接地、能有效地降低寄生電感、能有效縮短信號的傳輸長度、能大幅度地降低信號間的交叉干擾等等。所有這些都對高頻電路的可靠工作有利，有資料顯示同種材料時，四層板要比雙面板的噪聲低20dB， 但是板層數(shù)越高，制造工藝越復雜，成本越高。

(2)高速電路器件管腳間的引線彎折越少越好。高頻電路布線的引線最好采用全直線，需要轉折可用45 度折線或圓弧轉折。這種要求在低頻電路中僅僅用于提高鋼箔的固著強度，而在高頻電路中滿足這一要求卻可以減少高頻信號對外的發(fā)射和相互間的耦合。用Protel 布線時可在以下兩處預先設置：一是在Options 菜單的Track Mode 子菜單中預約以45 /90 Line 或90 ArcLine 方式布線；二是在Auto 菜單的Setup Autorouter 項所打開的RoutingPasses 對話框中選定Add Arcs， 以便自動布線結束時使轉角圓弧化。

(3)高頻電路器件管腳間的引線越短越好。Protel 滿足布線最短化的最有效手段是在自動市線前對個別重點的高速網(wǎng)絡進行布線預約，首先打開Netlst 菜單的Edit Net ，子菜單會出現(xiàn)一個Change Net 對話框，把此對話框中的OptimizeMethod 布線優(yōu)化模式選為Shortest 最短化即可，其次從整體考慮元件布局時用Auto 中Placement Tools Shove 和Auto 中的Density(密度檢查) 來對比調(diào)整使元件排列緊湊，并配合Netlist菜單中的Length 功能和Info 菜單中的Lengthof selection 功能對所選定的需最短化的重點網(wǎng)絡進行布線長度測量。

(4) 高頻電路器件管腳間的引線層間交替越少越好。所謂引線的層間交替越少越好是指元件連接過程中所用的過孔Via 越少越好，據(jù)測一個過孔可帶來約0.5 pF 的分布電容，減少過孔數(shù)能顯著提高速度，Protel 軟件專門提供了這一功能它在Auto 菜單的Setup Autorouter 項所打開的RoutingPasses 對話框中有一個Advanced 欄目，把其中的Smoothing 設為接通即可。

(5) 高頻電路布線要注意信號線近距離平行走線所引入的交叉干擾。若無法避免平行分布，可在平行信號線的反面布置大面積地來大幅度減少干擾，同一層內(nèi)的平行走線幾乎無法避免，但是在相鄰的兩個層走線的方向務必取為相互垂直，這在Protel 中不難辦到，但卻容易忽視，在Auto 菜單的SetupAutorouter 項所打開的Routing Lagers 對話框中允許對每一層的走線方向進行預定，供預選的方向有三種Horizontal Vertical 和No Prefer ence ，不少用戶習慣選用No Preference 無特定取向，認為這樣布通率高，但是在高頻電路布線中最好在相鄰層分別取水平和豎直布線交替進行，同一層內(nèi)的平行走線無法避免，但可以在印板反面大面積敷設地線來降低干擾這是針對常用的雙面板而言，多層板可利用中間的電源層來實現(xiàn)這一功能。Protel 軟件過去只提供了簡單的Fill 功能來應付這種需求，現(xiàn)在Windows 下的Protel 除此之外還在Edit 菜單的Place 選項中提供了更強大的放置Polygon Plane的功能，即多邊形柵格條銅箔面。如果在放置它時就把多邊形取為整個印板的一個面，并把此柵格條與電路的GND 網(wǎng)絡連通，那么該功能將能實現(xiàn)整塊電路板的某一面的鋪銅操作，經(jīng)過鋪銅的電路板除能提高剛才所講的高頻抗干擾能力外，還對散熱、印板強度等有很大好處，另外在電路板金屬機箱上的固定處若加上鍍錫柵條，不僅可以提高固定強度，保障接觸良好，更可利用金屬機箱構成合適的公共線。在軟件菜單中打開此功能后可見到一個Place Polygon Plane 對話框，它會問你是否要把所放置的多邊形柵格條與網(wǎng)絡接通connect net， 若接通該項退出對話框時將提示你給出欲接通的網(wǎng)絡名，給定接通GND 網(wǎng)絡將能起到屏蔽層的作用，同時還會問你鋪銅的圖案是用水平條horizonta 、豎直條vertica 、還是柵格兩者都選即可，選用柵格將會有較好的屏蔽效果同時柵格網(wǎng)的尺寸習慣稱作為目的確定依據(jù)所要重點屏蔽的干擾頻率而定。

(6) 對特別重要的信號線或局部單元實施地線包圍的措施。該措施在Protel軟件中也能自動實現(xiàn)，它就是Edit 菜單的Place 下的Outline Select edItems ，即繪制所選對象的外輪廓線，利用此功能可以自動地對所選定的重要信號線進行所謂的包地處理，當然把此功能用于時鐘等單元局部進行包地處理對高速系統(tǒng)也將非常有益。

(7) 各類信號走線不能形成環(huán)路地線也不能形成電流環(huán)路。Protel 自動布線的走線原則除了前面所講的最短化原則外，還有基于X 方向、基于Y 方向和菊花狀daisy 走線方式，采用菊花狀走線能有效避免布線時形成環(huán)路。具體可打開Netlist 菜單的Edit Net ，子菜單出現(xiàn)一個Change Net 對話框，把此對話框中的Optimize Method 布線優(yōu)化模式選為Daisy Chain即可。

(8) 每個集成電路塊的附近應設置一個高頻退耦電容。由于Protel 軟件在自動放置元件時并不考慮退耦電容與被退耦的集成電路間的位置關系，任由軟件放置使兩者相距太遠，退耦效果大打折扣，這時必須用手工移動元件Edit Move component 的辦法，事先干預兩者位置使之靠近。