印制線路板高頻電路的布線技巧

Protel 軟件在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用已相當(dāng)普遍，然而不少設(shè)計(jì)者僅僅關(guān)注于Protel 軟件的布通率，對(duì)Protel 軟件為適應(yīng)器件特性的變化所做的改進(jìn)并未用于設(shè)計(jì)中，這不僅使得軟件資源浪費(fèi)較嚴(yán)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(jiǎn)介高頻電路布線一般要求的同時(shí)，以Protel for Windows V1.5 軟件為例來(lái)介紹一下高頻電路布線時(shí)，Protel 軟件能提供的一些特殊對(duì)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(gè)銅線層和4 個(gè)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(lái)設(shè)置屏蔽、能更好地實(shí)現(xiàn)就近接地、能有效地降低寄生電感、能有效縮短信號(hào)的傳輸長(zhǎng)度、能大幅度地降低信號(hào)間的交叉干擾等等。所有這些都對(duì)高頻電路的可靠工作有利，有資料顯示同種材料時(shí)，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(fù)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(zhuǎn)折可用45 度折線或圓弧轉(zhuǎn)折。這種要求在低頻電路中僅僅用于提高鋼箔的固著強(qiáng)度，而在高頻電路中滿足這一要求卻可以減少高頻信號(hào)對(duì)外的發(fā)射和相互間的耦合。用Protel 布線時(shí)可在以下兩處預(yù)先設(shè)置：一是在Options 菜單的Track Mode 子菜單中預(yù)約以45 /90 Line 或90 ArcLine 方式布線;二是在Auto 菜單的Setup Autorouter 項(xiàng)所打開(kāi)的RoutingPasses 對(duì)話框中選定Add Arcs， 以便自動(dòng)布線結(jié)束時(shí)使轉(zhuǎn)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(dòng)市線前對(duì)個(gè)別重點(diǎn)的高速網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行布線預(yù)約，首先打開(kāi)Netlst 菜單的Edit Net ，子菜單會(huì)出現(xiàn)一個(gè)Change Net 對(duì)話框，把此對(duì)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(shí)用Auto 中Placement Tools Shove 和Auto 中的Density(密度檢查) 來(lái)對(duì)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(duì)所選定的需最短化的重點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行布線長(zhǎng)度測(cè)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(guò)程中所用的過(guò)孔Via 越少越好，據(jù)測(cè)一個(gè)過(guò)孔可帶來(lái)約0.5 pF 的分布電容，減少過(guò)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(xiàng)所打開(kāi)的RoutingPasses 對(duì)話框中有一個(gè)Advanced 欄目，把其中的Smoothing 設(shè)為接通即可。

　　(5) 高頻電路布線要注意信號(hào)線近距離平行走線所引入的交叉干擾。若無(wú)法避免平行分布，可在平行信號(hào)線的反面布置大面積地來(lái)大幅度減少干擾，同一層內(nèi)的平行走線幾乎無(wú)法避免，但是在相鄰的兩個(gè)層走線的方向務(wù)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(xiàng)所打開(kāi)的Routing Lagers 對(duì)話框中允許對(duì)每一層的走線方向進(jìn)行預(yù)定，供預(yù)選的方向有三種Horizontal Vertical 和No Prefer ence ，不少用戶習(xí)慣選用No Preference 無(wú)特定取向，認(rèn)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(jìn)行，同一層內(nèi)的平行走線無(wú)法避免，但可以在印板反面大面積敷設(shè)地線來(lái)降低干擾這是針對(duì)常用的雙面板而言，多層板可利用中間的電源層來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能。Protel 軟件過(guò)去只提供了簡(jiǎn)單的Fill 功能來(lái)應(yīng)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(xiàng)中提供了更強(qiáng)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(shí)就把多邊形取為整個(gè)印板的一個(gè)面，并把此柵格條與電路的GND 網(wǎng)絡(luò)連通，那么該功能將能實(shí)現(xiàn)整塊電路板的某一面的鋪銅操作，經(jīng)過(guò)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(duì)散熱、印板強(qiáng)度等有很大好處，另外在電路板金屬機(jī)箱上的固定處若加上鍍錫柵條，不僅可以提高固定強(qiáng)度，保障接觸良好，更可利用金屬機(jī)箱構(gòu)成合適的公共線。在軟件菜單中打開(kāi)此功能后可見(jiàn)到一個(gè)Place Polygon Plane 對(duì)話框，它會(huì)問(wèn)你是否要把所放置的多邊形柵格條與網(wǎng)絡(luò)接通connect net， 若接通該項(xiàng)退出對(duì)話框時(shí)將提示你給出欲接通的網(wǎng)絡(luò)名，給定接通GND 網(wǎng)絡(luò)將能起到屏蔽層的作用，同時(shí)還會(huì)問(wèn)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(huì)有較好的屏蔽效果同時(shí)柵格網(wǎng)的尺寸習(xí)慣稱作為目的確定依據(jù)所要重點(diǎn)屏蔽的干擾頻率而定。

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

　　(7) 各類信號(hào)走線不能形成環(huán)路地線也不能形成電流環(huán)路。Protel 自動(dòng)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(shí)形成環(huán)路。具體可打開(kāi)Netlist 菜單的Edit Net ，子菜單出現(xiàn)一個(gè)Change Net 對(duì)話框，把此對(duì)話框中的Optimize Method 布線優(yōu)化模式選為Daisy Chain即可。

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