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高頻電路pcb設(shè)計(jì)(下)

  3 元器件的布局
  由于SMT一般采用紅外爐熱流焊來(lái)實(shí)現(xiàn)元器件的焊接,因而元器件的布局影響到焊點(diǎn)的質(zhì)量,進(jìn)而影響到產(chǎn)品的成品率。而對(duì)于射頻電路PCB設(shè)計(jì)而言,電磁兼容性要求每個(gè)電路模塊盡量不產(chǎn)生電磁輻射,并且具有一定的抗電磁干擾能力,因此,元器件的布局還直接影響到電路本身的干擾及抗干擾能力,這也直接關(guān)系到所設(shè)計(jì)電路的性能。因此,在進(jìn)行射頻電路PCB設(shè)計(jì)時(shí)除了要考慮普通PCB設(shè)計(jì)時(shí)的布局外,主要還須考慮如何減小射頻電路中各部分之間相互干擾、如何減小電路本身對(duì)其它電路的干擾以及電路本身的抗干擾能力。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),對(duì)于射頻電路效果的好壞不僅取決于射頻電路板本身的性能指標(biāo),很大部分還取決于與CPU處理板間的相互影響,因此,在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí),合理布局顯得尤為重要。
  布局總原則:元器件應(yīng)盡可能同一方向排列,通過(guò)選擇PCB進(jìn)入熔錫系統(tǒng)的方向來(lái)減少甚至避免焊接不良的現(xiàn)象;根據(jù)經(jīng)驗(yàn)元器件間最少要有0.5mm的間距才能滿(mǎn)足元器件的熔錫要求,若PCB板的空間允許,元器件的間距應(yīng)盡可能寬。對(duì)于雙面板一般應(yīng)設(shè)計(jì)一面為SMD及SMC元件,另一面則為分立元件。
  布局中應(yīng)注意:
  *首先確定與其它PCB板或系統(tǒng)的接口元器件在PCB板上的位置,必須注意接口元器件間的配合問(wèn)題(如元器件的方向等)。
  *因?yàn)檎粕嫌闷返捏w積都很小,元器件間排列很緊湊,因此對(duì)于體積較大的元器件,必須優(yōu)先考慮,確定出相應(yīng)位置,并考慮相互間的配合問(wèn)題。
  *認(rèn)真分析電路結(jié)構(gòu),對(duì)電路進(jìn)行分塊處理(如高頻放大電路、混頻電路及解調(diào)電路等),盡可能將強(qiáng)電信號(hào)和弱電信號(hào)分開(kāi),將數(shù)字信號(hào)電路和模擬信號(hào)電路分開(kāi),完成同一功能的電路應(yīng)盡量安排在一定的范圍之內(nèi),從而減小信號(hào)環(huán)路面積;各部分電路的濾波網(wǎng)絡(luò)必須就近連接,這樣不僅可以減小輻射,而且可以減少被干擾的幾率,根據(jù)電路的抗干擾能力。
  *根據(jù)單元電路在使用中對(duì)電磁兼容性敏感程度不同進(jìn)行分組。對(duì)于電路中易受干擾部分的元器件在布局時(shí)還應(yīng)盡量避開(kāi)干擾源(比如來(lái)自數(shù)據(jù)處理板上CPU的干擾等)。
  4 布線(xiàn)
  在基本完成元器件的布局后,就可開(kāi)始布線(xiàn)了。布線(xiàn)的基本原則為:在組裝密度許可情況下后,盡量選用低密度布線(xiàn)設(shè)計(jì),并且信號(hào)走線(xiàn)盡量粗細(xì)一致,有利于阻抗匹配。
  對(duì)于射頻電路,信號(hào)線(xiàn)的走向、寬度、線(xiàn)間距的不合理設(shè)計(jì),可能造成信號(hào)信號(hào)傳輸線(xiàn)之間的交*干擾;另外,系統(tǒng)電源自身還存在噪聲干擾,所以在設(shè)計(jì)射頻電路PCB時(shí)一定要綜合考慮,合理布線(xiàn)。
  布線(xiàn)時(shí),所有走線(xiàn)應(yīng)遠(yuǎn)離PCB板的邊框(2mm左右),以免PCB板制作時(shí)造成斷線(xiàn)或有斷線(xiàn)的隱患。電源線(xiàn)要盡中能寬,以減少環(huán)路電阻,同時(shí),使電源線(xiàn)、地線(xiàn)的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致,以提高抗干擾能力;所布信號(hào)線(xiàn)應(yīng)盡可能短,并盡量減少過(guò)孔數(shù)目;各元器件間的連線(xiàn)越短越好,以減少分布參數(shù)和相互間的電磁干擾;對(duì)于不相容的信號(hào)線(xiàn)應(yīng)量相互遠(yuǎn)離,而且盡量避免平行走線(xiàn),而在正向兩面的信號(hào)線(xiàn)應(yīng)用互垂直;布線(xiàn)時(shí)在需要拐角的地址方應(yīng)以135°角為宜,避免拐直角。
  布線(xiàn)時(shí)與焊盤(pán)直接相連的線(xiàn)條不宜太寬,走線(xiàn)應(yīng)盡量離開(kāi)不相連的元器件,以免短路;過(guò)孔不*畫(huà)在元器件上,且應(yīng)盡量遠(yuǎn)離不相連的元器件,以免在生產(chǎn)中出現(xiàn)虛焊、連焊、短路等現(xiàn)象。
  在射頻電路PCB設(shè)計(jì)中,電源線(xiàn)和地線(xiàn)的正確布線(xiàn)顯得尤其重要,合理的設(shè)計(jì)是克服電磁干擾的最重要的手段。PCB上相當(dāng)多的干擾源是通過(guò)電源和地線(xiàn)產(chǎn)生的,其中地線(xiàn)引起的噪聲干擾最大。
  地線(xiàn)容易形成電磁干擾的主要原因于地線(xiàn)存在阻抗。當(dāng)有電流流過(guò)地線(xiàn)時(shí),就會(huì)在地線(xiàn)上產(chǎn)生電壓,從而產(chǎn)生地線(xiàn)環(huán)路電流,形成地線(xiàn)的環(huán)路干擾。當(dāng)多個(gè)電路共用一段地線(xiàn)時(shí),就會(huì)形成公共阻抗耦合,從而產(chǎn)生所謂的地線(xiàn)噪聲。因此,在對(duì)射頻電路PCB的地線(xiàn)進(jìn)行布線(xiàn)時(shí)應(yīng)該做到:
  *首先,對(duì)電路進(jìn)行分塊處理,射頻電路基本上可分成高頻放大、混頻、解調(diào)、本振等部分,要為各個(gè)電路模塊提供一個(gè)公共電位參考點(diǎn)即各模塊電路各自的地線(xiàn),這樣信號(hào)就可以在不同的電路模塊之間傳輸。然后,匯總于射頻電路PCB接入地線(xiàn)的地方,即匯總于總地線(xiàn)。由于只存在一個(gè)參考點(diǎn),因此沒(méi)有公共阻抗耦合存在,從而也就沒(méi)有相互干擾問(wèn)題。
  *數(shù)字區(qū)與模擬區(qū)盡可能地線(xiàn)進(jìn)行隔離,并且數(shù)字地與模擬地要分離,最后接于電源地。
  *在各部分電路內(nèi)部的地線(xiàn)也要注意單點(diǎn)接地原則,盡量減小信號(hào)環(huán)路面積,并與相應(yīng)的濾波電路的地址就近相接。
  *在空間允許的情況下,各模塊之間最好能以地線(xiàn)進(jìn)行隔離,防止相互之間的信號(hào)耦合效應(yīng)。
  5 結(jié)論
  射頻電路PCB設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于如何減少輻射能力以及如何提高抗干擾能力,合理的布局與布線(xiàn)是設(shè)計(jì)射頻電路PCB的保證。文中所述方法有利于提高射頻電路PCB設(shè)計(jì)的可靠性,解決好電磁干擾問(wèn)題,進(jìn)而達(dá)到電磁兼容的目的。