PCB高频布线工艺和选材
线很短,接地传输线相当于一个感性阻抗(n-pH 量级),同时接地 过孔也近似相当于一个感性阻抗,这影响了对高频信号滤波功效。这是接地过孔 尽可能地靠近管脚的原因。为了减小传输线感性负载,微波电路要求接地管脚的 过孔多于一个,相当于在低频电路中增加接地面电流能力,保证各接地点均为等 0电平。
(4)电源滤波。
TTL、CMOS电路为了减少信号逻辑对电源的影响(过冲),在靠近电源管脚 处加滤波电容。但在高频、微波电路中仅仅采取这种措施还不够。下面以制造工 艺为例说明高频信号对电源的干扰。
图九高频信号对电源产生高频干扰的方式
这两种方式的高频信号均对电源产生高频干扰,并影响其它功能电路。除 了电源管脚加滤波电容外,还需要串联电感的抑制高频干扰。串联电感的选取与 工作频率有关。依据是如果电源脚过滤1M以上的高频干扰,其中C=0.1uF,则选取 L=1uH 电感。在外加电源的集电极开路信号管脚加电感时请慎重,因为此 时的电感相当于一个匹配用的电感。
(5)屏蔽
在微小信号和高频信号的PCB设计中需采取屏蔽措施以减少大信号(如逻辑 电平)干扰或减少高频信号的电磁辐射。如:
A、数字、模拟低频(小于30MHz)小信号PCB 设计中,除了在数字地和 模拟地分割外,还需对小信号布线区铺地,地与信号线间隔大于线宽。
B、数字、模拟高频小信号PCB 设计中,还需在高频部分加屏蔽罩或铺地过 孔隔离措施。
C、高频大信号PCB 设计中,高频部分需以独立的功能模块设计并加屏蔽盒
以减少高频信号对外的辐射。如光纤155M、622M、2Gb/s的收发模块。 多层PCB布板(诺基亚6110),双面放器件,手机PCB设计如图十所示。
图十手机PCB设计示例
6 板材选取举例
以我们设计调试的高频(微波)PCB为例说明板材选取。
(1)2.4GHz扩频数字微波中继板材选取
其结构包括2M数字接口、20M扩频解扩、70M中频调制解调板。我们采用 FR4 板材,四层PCB板,大面积铺地,高频模拟部分电源采用电感扼流圈与数字部分隔离。 2.4GHz射频收发信机采用F4双面板,收发分别用金属盒屏蔽,电源入端滤波。
(2)1.9GHz射频收发信机
其中,功率放大器采用PTFE板材,双面PCB板;射频收发信机采用PTFE板材,四层PCB板。都是采用大面积铺地,功能模块屏蔽罩隔离措施。
(3)140MHz中频收发信机
顶层用0.3mm的S1139板材,大面积铺地,过孔隔离。
(4)70MHz中频收发信机
采用FR4 板材,四层PCB 板。大面积铺地,功能模块隔离带用一串过孔隔 离。
(5)30W功率放大器
采用RO4350 板材,双面PCB 板。大面积铺地,间距约束大于等于50 欧姆 线宽,用金属盒屏蔽,电源入端滤波。
(6)2000MHz微波频率源
采用0.8mm厚的S1139板材,双面PCB板。
无线领域的器件涉及广泛,应用较为复杂,尤其是当前无线通信市场竞争激 烈,产品的价格和面市时间越来越成为竞争焦点,因此,电子工程师的PCB 设 计不能单纯考虑技术的先进性,必须从多方面折中考虑,平衡技术先进性、价格 优势和缩短产品上市时间等关键因素,提高产品的竞争力。