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Protel 99 SE高周波PCBボード設計に関する研究について
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Protel 99 SE高周波PCBボード設計に関する研究について

Protel 99 SE高周波PCBボード設計に関する研究について

2022-05-12
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Author:ipcb

電子技術の進歩, の複雑さと応用範囲 PCBボード (printed circuit boardsの略称) は迅速に発展している。高周波に従事するデザイナー PCBボードは対応する基本的な理論的知識を持たなければならない, また、高周波の生産に豊富な経験を持っている必要があります PCBボードs. 即ち, それが回路図や図面の設計図であるかどうか PCBボード, それは、それが位置する高周波仕事環境から考慮されなければなりません, 理想のために PCBボード 設計可能. 本稿では、高周波PCBのマニュアルレイアウトと配線の2つの観点から、Protel.


PCBボード


1.1 レイアウトデザイン
Protel 99 SEには自動レイアウト機能があります。高周波回路の作業ニーズを完全に満たすことはできない. デザイナーの経験や特定の状況に応じて, まず、手動レイアウトの方法を使用して、いくつかのコンポーネントの位置を最適化して調整します, それから、自動レイアウトを結合することは、全体のデザインを完了します PCBボード. レイアウトが合理的であるか、直接生命に影響しないかどうか, 安定, 製品のEMC (electromagnetic compatibility) などの回路基板の全体的なレイアウトから考えなければならない, 配線のアクセシビリティとその製造性 PCBボード, 機械構造, 放熱, EMI ( Electromagnetic interference), 信頼性, 信号の完全性およびその他の態様は包括的に考慮される. 一般に, 機械寸法に関連した固定位置のコンポーネントは、最初に置かれます, 次に、特殊コンポーネントと大きなコンポーネントが配置されます, 小さなコンポーネントが配置されます. 同時に, 配線の要求を考慮に入れる, 高周波成分の配置は、できるだけコンパクトでなければならない, そして、信号線の配線は、できるだけ短くなければならない, 信号線の交差干渉を低減する.


1.1 機械的寸法に関連した位置決めインサートの配置

パワー ソケット, スイッチ, インターフェース PCBボードs, 指示灯, etc. すべての位置決めプラグインは機械的次元に関連しているか. 通常, 電源と電源のインターフェース PCBボード が PCBボード, そして、その縁から3mm~5mmの距離がなければならないPCBボード; インジケータ発光ダイオードは、必要に応じて正確に配置されるべきであるスイッチといくつかの微調整部品, 調整可能なインダクタンス, 調整可能な抵抗などは、 PCBボード調整及び接続を容易にする交換される必要があるコンポーネントは、簡単に交換するためにより少ないコンポーネントで位置に置かれなければなりません.


1.2 特殊部品の配置

ハイパワーチューブ、変圧器, 高周波で働くとき、整流器チューブと他の暖房装置は多くの熱を発生させます, したがって、換気と放熱は、レイアウトで完全に考慮されるべきです, そして、そのようなコンポーネントは PCBボード 空気が循環しやすいところ. 場所. 高出力整流器チューブと調整チューブは、放射器を備えなければなりません, 変圧器から遠ざかるべきである. 熱を恐れている部品, 電解コンデンサなど, また、加熱装置から遠ざけるべきである, さもなければ、電解質は乾燥する, 増加した抵抗とパフォーマンスが悪い結果, これは回路の安定性に影響する. 失敗しやすいコンポーネント, チューブを調整する, 電解コンデンサ, リレーなどのメンテナンスの容易さを考慮して置くべきである. しばしば測定される必要があるテストポイント, テストロッドを簡単に接触させることができるようにコンポーネントを配置するときに注意しなければなりません. 電源装置内部で発生する50 Hzの漏洩磁界により, 低周波増幅器の一部に接続されている場合, 低周波増幅器に干渉する. したがって, 彼らは孤立しているか、または遮蔽されなければならない. 増幅器の全レベルは、回路図に従って直線に配置することができる. この構成の利点は、各レベルの接地電流が閉じられ、このレベルで流れることである, 他の回路の働きには影響しない. 入力段および出力段は、それらの間の寄生結合干渉を低減するために、できるだけ遠くでなければならない. 各ユニットの機能回路間の信号伝達関係を考える, 低周波回路及び高周波回路も分離しなければならない, そして、アナログ回路とデジタル回路は分離されなければならない. 集積回路は、図1の中心に配置されるべきである PCBボード, 各ピンと他のデバイス間の配線接続を容易にするために. インダクタおよび変圧器のような装置は、磁気結合を有し、磁気結合を減少させるために互いに直交するように配置されるべきである. 加えて, 彼らはすべて強い磁場を持っている, そして、他の回路に対する影響を減らすために、それらの周囲に適切に大きいスペースまたは磁気遮蔽があるべきです.

適切な高周波デカップリングコンデンサは、PCBの主要な部分で構成されるべきである。例えば、PCB電源の入力端には、10×1〜4F〜100・1/4 Fの電解コンデンサを接続し、集積回路の電源ピンの近傍に0.01 pFを接続する必要がある。セラミックコンデンサ.いくつかの回路は、高周波数および低周波数回路間の影響を低減するために、適切な高周波数または低周波数チョークコイルも備える。この点は、回路図の設計と描画の際に考慮すべきである。そうでなければ、回路の性能に影響を及ぼす。コンポーネント間の間隔は適切であるべきであり、間隔はそれらの間にブレークダウンまたは点火の可能性があるかどうかを考慮する必要がある。プッシュプル回路とブリッジ回路を用いた増幅器では、対称成分の分布パラメータが可能な限り一貫しているように、構成要素の電気的パラメータの対称性および構造の対称性に注目する必要がある。主なコンポーネントの手動レイアウトを完了した後に、これらのコンポーネントが自動レイアウトの間、動かないように、コンポーネントロックの方法を採用しなければなりません。つまり、エディット変更コマンドを実行するか、コンポーネントのプロパティでロックを選択してロックし、移動しません。


1.3 共通部品の配置

共通のコンポーネント、抵抗器のような, コンデンサ, etc., それはいくつかの側面から考慮すべきである, コンポーネントの規則的な配置など, 占有空間の大きさ, 配線のアクセシビリティと溶接の利便性だ。そして、自動レイアウトの方法を採用することができます.


2. 配線設計

配線は高周波を実現するための一般的要件であるPCBボードは合理的レイアウトに基づく設計. ルーティングは自動ルーティングと手動ルーティングを含む. 通常, キー信号線の数にかかわらず, これらの信号線は手動で最初にルーティングされる. 配線完了後, これらの信号線の配線は慎重にチェックされる. 検査合格後, 彼らは固定されている, それから、他の配線は自動的にルーティングされる. それで, マニュアルと自動配線の組み合わせを使用してPCBボード.

高周波の配線過程で PCBボード, 特別な注意は以下の局面に支払わなければなりません.


2.1 配線の方向

回路の配線は信号の流れ方向に応じて全直線を採用している。そして、旋削が必要であるとき、高周波信号の外部放射と相互結合を低減できる. 高周波信号線の配線は可能な限り短くなければならない. 回路の動作周波数に従って, 信号線配線の長さは合理的に選択されるべきである, これは、分配パラメータを減らして、信号の損失を減らすことができます. 両面パネルを作るとき, 配線は垂直です, 斜め, または2つの隣接する層に交差するように曲がっている. 互いに平行であるのを避ける, 相互干渉と寄生結合を減らすことができる. 高周波数の信号線と低周波数の信号線は、できるだけ分離しなければならない, そして、相互干渉を防ぐために必要に応じて遮蔽対策を取らなければならない. 弱受信信号入力端子, 外部信号に干渉されやすい, そして、グランドワイヤはそれを囲むシールドまたは高周波コネクタをシールドするために使用できる. 並列配線は同じレベルで避けるべきである, さもなければ、配布パラメタは導入されます, 回路に影響を与える. それが避けられないならば, 接地ラインを形成するために2つの平行線の間に接地銅箔を導入することができる. デジタル回路, 差動信号線, それらはペアで発送されるべきです, それらを並列にして一緒に閉じるようにしてください, 少し差がない.


2.2 配線の形態

PCBの配線工程で、トレースの幅は、ワイヤと絶縁層基板との間の接着強度およびワイヤを流れる電流の強さによって決定される. 銅箔の厚さが0であるとき.0 mmと幅は1mmから1mmです.5 mm, 電流2Aを通過できる. 温度は3立方よりも高くない. いくつかの特別な跡を除いて, 同じレイヤー上の他のトレースの幅は、可能な限り一貫しているべきです. 高周波回路の配線の間隔は、分布キャパシタンスおよびインダクタンスの大きさに影響する, 信号の損失に影響する, 信号による回路の安定性と干渉. 高速スイッチング回路, ワイヤの間隔は、信号の伝送時間及び波形の品質に影響を及ぼす. したがって, 配線の間隔は0以上でなければならない.5 mm, そして許される限り, the PCBボード 配線は比較的広い線を使用する. 印刷されたワイヤとその縁との間に一定の距離がなければならない PCBボード ((板厚以上)), インストールや加工を容易にするだけではない, 絶縁性能を向上させる. 配線内の大きな円にのみ接続できる線に遭遇するとき, フライングリード, それで, 長距離配線による干渉を低減するために直結する. 磁気感応素子を含む回路は周囲の磁場に敏感である, そして、高周波回路が働いているとき、配線の角は電磁波を放射するのが簡単です. 同じレベルのケーブルは、クロスオーバーを許されません. 交差する可能性のある行に対して, “ドリル”と“巻き戻し”の方法を解決するために使用することができます, それで, 抵抗のような他のデバイスのピンの下のギャップからリードする, コンデンサ, 三極, etc., または、リード線の一端が交差することがある行から. 特別に, 回路が非常に複雑であるならば, 設計を簡素化するために, また、クロスオーバー問題を解決するためにワイヤジャンパを使用することもできる. 高周波回路の動作周波数が高い場合, 配線のインピーダンス整合とアンテナ効果も考慮する必要がある.


2.3 電力ケーブルと地上ケーブルの配線要件

異なる作業電流の大きさに応じて、電力線の幅を大きくしようとする. 高周波 PCBボード できるだけ大きな面積の接地線を使用し、それの端に配置する必要があります PCBボード, これは、回路に外部信号の干渉を減らすことができる電圧は、接地電圧に近い. 接地方法は特定の状況に応じて選択すべきである. 低周波回路とは異なる. 高周波回路の接地線は最寄りの接地点または複数点で接地されるべきである. 接地インピーダンスを最小にするために接地線は短くて厚くなければならない. 許容電流要件は作動電流標準の3倍に達する. スピーカの接地線は、電力増幅器の出力段の接地点に接続されるべきである PCBボード, そして、任意に接地されてはならない. 配線工程中, いくつかの合理的な配線を繰り返し配線を避けるために時間内にロックする必要があります. それで, EditSelectNetコマンドを実行し、ロックを解除する前の配線プロパティでロックを選択します。.


パッド及び銅めっきの設計

3.1 パッドと開口部

配線間隔が設計された電気的間隔に違反しないことを保証する場合、パッドの設計は、十分なリング幅を確保するために大きくなければならない. 一般に, パッドの内部孔は、構成要素のリード直径よりわずかに大きい, そして、デザインが大きすぎる, 溶接中の仮想溶接を容易にすること. パッドの外径Dは、一般に(d+1.2)mm以下である。ここでdはパッドの内径である. 何か PCBボード相対密度が高い。パッドの値は(D+1.0)mmでよい。パッドの形状は、通常、円形であるように設定される, しかし、ディップパッケージ集積回路のパッドはレーストラック形状を採用している, 限られたスペースでパッドの面積を増やすことができます, 集積回路のはんだ付けに有益である. 配線とパッドとの間の接続は滑らかな遷移でなければならない, それで, 円形のパッドに入る配線の幅が円形のパッドの直径より小さいとき, ティアドロップデザインを使用する必要があります. パッドの内径Dのサイズは異なる, また、実際の部品のリード径の大きさによって考慮すべきである, コンポーネントホールのような, 取付穴とスロット穴. パッドのホール間隔は、実際の構成要素の設置方法によって考慮すべきである. 例えば, 抵抗部品, ダイオード, そして、管状コンデンサには2つのインストール方法があります. これら2つの方法の穴間隔は異なります. 加えて, パッドホール間隔の設計は、部品間のギャップ要件も考慮すべきである, 特に特殊部品間の隙間は、パッド間の間隔によって保証される必要がある. 高周波で PCBボード, ビアの数は最小化されるべきである, これは、分布容量を減らすことができない, しかし、機械的強度を高める PCBボード. 要するに, 高周波の設計 PCBボード, パッドの設計と形状, 開口及び孔間隔はその具体性を考慮すべきではない, しかし、生産プロセスの要件を満たす. 標準設計は製品費を減らすことができない, 製品品質を確保しながら生産効率を向上させる.


3.2 銅箔メッキ
銅コーティングの主な目的は、回路の干渉防止能力を向上させることである。それと同時に, それは、熱の散逸に非常に有益です PCBボードとの強さPCBボード. しかし, 大面積ストリップ銅箔は使用できない, 何故なら PCBボード 長すぎる, 大量の熱が発生する, そして、ストリップ銅箔は、膨張して、落ちる傾向があります. 銅箔, そして、グリッドを回路の接地ネットワークに接続する, グリッドがより良い遮蔽効果を持つように. グリッドのサイズは、遮蔽される干渉の周波数によって決定される. ルーティング設計完了後, パッドとビア, DRC(デザインルールチェック)を行うべきです。設計されたグラフと定義された規則との間の違いは、検査結果, そして、要件を満たさないネットワークを見つけることができます. しかし, DRCを実行する前に配線の前にDRCをパラメータ化してください, それで, ツールデザインルールチェックコマンドの実行.


4.結論
高周波PCBボードの設計は複雑なプロセス, 多くの要因を含む, 高周波回路の動作性能に直接関係している. したがって, デザイナーは、継続的に研究し、実際の仕事で探索する必要があります, 経験を蓄積する, そして、新しいEDA(電子設計自動化)技術を結合して、高周波回路を設計します。 PCBボード


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