高频PCB设计及布线规则

摘要：对于高频电子产品，其PCB板在设计过程中，铜箔布线设计合理与否，将直接影响到整个电路电气性能发挥，而电路电气性能将决定电子产品的整机性能发挥。

EDA是PCB板布线的重要一环，合理与否亦影响产品性能，高频线路板板材选择关乎整机性能稳定发挥，高频线路特殊技术处理是整机高频状态下工作稳定有效保证。

以下我就多年PCB设计中感受谈几点体会，与同行共勉： 下载论文网 　　关键词：高频电路；铜箔；布线规则；板材 　　一、高频PCB板设计几点参考 　　关于高频PCB板，我们通常指其所载电路信号频率工作于十几MHz及以上线路板。

在其设计过程中，为了更好的保证并稳定发挥线路高频性能，在整个线路板设计过程中，应着重考虑几点： 　　（一）着重考虑电源地线呈现高频阻抗特性对线路影响 　　（二）着重考虑线路板在布线过程中所产生的寄生电感，分布电容等因素影响 　　（三）线路设计特殊技术处理 　　（四）高频线路板板材选择 　　（1）尽可能降低寄生电感及分布电容影响。

由电子线路高频特性可知，在高频电路中，元器件的连接走线具有寄生电感成份，而且铜箔走线越长，其寄生电感量就越大，并伴随有分布电容而形成低通滤波器，造成线路高频特性变差， 　　同时线路因上述因素易引发寄生振荡。

故走线时，原则上要求铜箔走线粗而短，以尽量减小寄生电感及分布电容所造成影响，电子元器件排布遵循上述走线原则。

对于引脚式电子元器件，当工作频率很高时，其引脚电感成份不可以忽略，在设计时应尽可能考虑多使用贴片器件，以最大限度降低影响，如果不便使用片式元件，则应尽量缩短器件引脚长度，器件贴近板面组装。

上图所示为一典型共射单级放大电路，在高频状态下，器件排列应作如下考虑： 　　a.对于C3，C4由于引脚接地，它们走线连接可适当放宽。

b.由于R5的存在，为了减小电源高频阻抗，C4应贴近R5组装，而为了减小射极高频阻抗，C3应布置组装在高频放大管Q1旁边。

（2）减小地线高频阻抗值 　　在低频电路设计中中，我们常常采用一点接地方式，从而使各接地点成为同电位。

在高频电路中也同样要使各接地点电位相同。

由于高频电路特点，一点接地较为困难，所以在高频电路中，如何降低公共接地阻抗，显得很重要。

下图所示电路对低频电路而言，接地不会出现问题。

但对于高频电路，由于地线存在阻抗，造成各接地点无法等电位。

在高频电路中常采用大面积铜箔接地处理，从而降低接地阻抗值，以消除接地阻抗影响。

上图中红色线条部分在进行铜箔处理时应特别关注 　　由无线电学可知，信号频率越高，其波长越短，因此，对于几十兆赫以上信号，大多应采用铜片或镀锡片将电路相互隔离，在同一电路中，为防止电路间耦合，也可采用屏蔽装置接地，从而降低接地阻抗。

（3）高频线路设计特殊技术处理。

现代电子产品，由于工作在高频状态下，通常在电源线上串入电感或磁环，加入贯穿电容，以防止高频信号经电源线耦合入电路，从而造成整机性能不稳定，抗干扰性下降等。

（4）高频PCB板材选择 　　对于高频线路板的板材选择，应该从以下几点考虑： 　　1、主要考虑其DK及DF值，高频下DK值低板材稳定性高 　　2、同时考虑板材应具有高的热传导能力以及高的介电常数等 　　在选择时，可考虑如无玻纤强化的薄的碳氢化合物粘合片，无卤素板材，高性能环氧树脂板等 　　二、布线规则及技巧 　　PCB板设计是完成电子产品制造重要环节。

在整个PCB板设计制作过程中，以铜箔布线设计最为复杂及精细，工作量大，设计过程中疏漏点较多。

根据PCB板层数决定PCB布线分单面布线，双面布线及多层布线。

而根据电子线路电气性能，PCB布线分信号布线，电源布线及各种接地布线。

在设计过程中，布线方式分自动布线及交互布线，下面我就自己设计过程中经验积累谈几点体会： 　　（一）数电与模电共地处理。

现在有很多PCB板不再是单一处理数字信号或模拟信号，而是由二者混合构成。

因此在布线时就要着重考虑二者间相互干扰问题尤其是地线噪声干扰问题。

数字电路频率高，模拟电路敏感度强，对信号来说，高频信号线尽量远离敏感的模拟器件，对地线来说，整个PCB对外界只有一个结点，所以必须在PCB内部处理数模共地问题，而在板内部数字地与模拟地是分开的，它们之间互不连接，只是在PCB与外界连接的接口处（如插头等）。

（二）电源及地线层铜箔布线处理。

在PCB设计过程中，电源及地线处理妥当与否，对电子产品质量起很大作用。

所以对电源及地线布线处理要认真对待，特别是在中高频电路中，要把电源及地线所产生的噪音干扰降低到最低程度，以保证产品质量。

在布线过程中，尽可能加宽电源及地线铜箔宽度，并遵循地线最宽，电源线次之，信号线最窄。

通常信号线0.2—0.3mm特别地方可达0.05—0.07mm，电源线宽为1.2—2.5mm，地线在电源线基础上可适当再加宽。

在数字电路中PCB可用粗的地导线组成一个回路，形成一个地网来使用（模拟电路地不可以这样使用）。

必要时电源与地线之间应加上去耦电容，以消除寄生影响。

（三）设计规则检查（DRC）。

布线规则设计完成后，要认真检查布线设计是否符合设计者所规定的规则，同时也需确认所制定规则是否符合印制板生产工艺要求，一般进行以下几方面检查：线与线，线与元件焊盘，线与过孔，元件焊盘与过孔，过孔与过孔之间距离是否合理。

电源线，地线的宽度是否合适，电源线与地线间是否紧耦合，是否有余量等。

模拟电路和数字电路是否有各自独立地线。

加在PCB中图形，标注，图标是否会造成信号短路等。

对一些不理想线型修改等。

（四）多层板中信号线处理。

在多层印制板布线时，由于在信号线层没有布完的线已经不多，再多加层数会造成材料浪费，并给后续生产增加工作量，成本也相应增加，为解决这个矛盾，可以考虑在电源（地线）层上进行布线。

参考文献： 　　[1]电子制作2002.3 吴文忠 唐艺灵.地环路干扰原因及对策 　　[2]电子制作2005.11 邱永军.调频产品设计与制作。