基于PROTEL的高速PCB设计

1问题的明确提出　　在高速电路设计中，电路板线路上的电感与电容不会使导线等效沦为一条传输线。端接元件的布局不准确或高速信号的错误布线都会引发传输线效应问题，从而使系统输入不准确的数据、电路工作不长时间甚至几乎不工作。

基于传输线模型，归纳起来，传输线不会对电路设计带给信号光线、串扰、电磁干扰、电源与短路噪声等不当效应。　　为了设计出有需要可靠性工作的高速PCB电路板，必需对设计展开充份精细的考虑到，解决问题布局布线时有可能产生的一些不可信的问题，延长产品的研发周期，提升市场竞争力。

探究用于PROTEL设计软件构建高速电路印制电路板设计的过程中，必须留意的一些布局与布线方面的涉及原则问题，获取一些简单的、经过检验的高速电路布局、布线技术，提升了高速电路板设计的可靠性与有效性。结果表明，该设计延长了产品研发周期，强化市场竞争能力。　　2高频系统的布局设计　　在电路的PCB设计中，布局是一个最重要的环节，布局结果的优劣将直接影响布线的效果和系统的可靠性，这在整个印制电路板设计中最耗时也最好。高频PCB的简单环境使得高频系统的布局设计很难用教给的理论知识来展开，它拒绝布板的人必需有非常丰富的高速PCB制板经验，这样才能在设计过程中少走弯路，提升电路工作的可靠性与有效性。

在布局的过程中，应该从机械结构、风扇、电磁干扰、将来布线的方便性、美观性等方面综合考虑到。　　首先，在布局之前先对整个电路展开功能区分，将高频电路与低频电路分离、仿真电路与数字电路分离，每个功能电路以芯片为中心尽可能附近布置，其连线越高就越好，以防止导线过长所造成的传输延后，提升电容的去耦效果。

此外，还要留意管脚与电路元件以及其他管子之间的比较方位和方向，以增加相互之间的影响。所有的高频元器件不应靠近机壳和其他金属板以增大宿主耦合。　　其次，布局时应留意元器件之间的热影响和电磁影响，这些影响对高频系统最为相当严重，不应采行靠近或隔绝、风扇和屏蔽措施。大功率整流管和调整管等应当装有散热器，并要靠近变压器。

电解电容器之类的怕热元件应当靠近痉挛元件，否则电解液不会被烤干，导致电阻减小、性能变差，影响电路的稳定性。在布局时应当尚存充足的空间来决定防水结构，并避免引进各种宿主耦合。为避免印刷电路板上线圈之间的电磁耦合，两个线圈不应呈圆形直角摆放，为了增大耦合系数。

还可以使用立板隔绝的方法。最差必要用其元件的引线焊在电路上，引线越高就越好，不要用接插件和焊片，因为邻接焊片间不存在分布电容和产于电感。晶体振荡器、RIN、仿真电压、参照电压信号回头线周围防止摆放低噪声元器件。

　　最后，在确保内在质量和可靠性的同时，顾及整体的美观，展开合理的电路板规划，元器件不应平行或横向板面，并和主要的板边平行或横向。元器件在板面上产于不应尽可能均匀分布，密度完全一致。这样，不但美观而且装焊更容易，更容易批量生产。　　3高频系统的布线　　在高频电路中，相连导线的电阻、电容、电感和互感的产于参数是不可忽视的，从抗干扰的角度考虑到，合理布线就是要设法增大电路中的线压、分布电容、杂散电感，把由此产生的杂散磁场减少到大于的程度，从而使电路的分布电容、漏磁通、电磁互感以及其他由噪声所引发的阻碍获得诱导。

　　PROTEL设计工具在国内的应用于早已非常广泛，然而，不少设计者意味着注目于布通亲率，对PROTEL设计工具为适应环境器件特性的变化所做到的改良未用作设计中，这不仅使得设计工具资源浪费更为相当严重，更加使得很多新的器件的出色性能无法充分发挥。　　下面讲解PROTEL99SE工具能获取的一些类似功能。　　(1)高频电路器件管脚间的引线刀柄越多越少，最差使用仅有直线，必须刀柄时，能用45折线或圆弧刀柄，这样可以增加高频信号对外升空和相互间的耦合。

用PROTEL布线时可在Design菜单rules中的RoutingCorners中自由选择45-Degrees或Rounded。也可以用shift+space键展开线形的较慢转换。　　(2)高频电路器件管脚间的引线越高就越好。

　　PROTEL99符合布线最短化的最有效地的手段是在自动布线前对个别重点的高速网络的展开布线购票。在Design菜单rules中的RoutingTopology　　中自由选择shortest。　　(3)高频电路器件管脚间的引线层间交错越多越少。

即元件相连过程中所用的过孔越多越少。　　一个过孔可带给大约0.5pF的分布电容,增加过孔数能明显提升速度。

　　(4)高频电路布线，要留意信号线入距离平行走线所引进的交叉阻碍即串扰。若无法防止平行产于，可在平行信号线的相反布置大面积地　　来大幅增加阻碍。

同一个层内的平行回头线完全无法防止，但是在邻接的两个层，走线的方向切勿取为互相横向，这在PROTEL中难于做但却更容易忽略。在Design菜单rules中的RoutingLayers中Toplayer自由选择Horizontal，BottomLayer自由选择Vertical。除此之外，在place中获取了Polygonplane　　的功能，即多边形栅格铜箔面，如果在摆放时，就把多边形取为整个印制电路板的一个面，并把此的屋铜与电路的GND相连，这样就能提升高频抗干扰能力，还对风扇、印板强度等有较小的益处。

　　(5)对尤其最重要的信号线或局部单元实行地线围困的措施。在Tools中获取了outlineselectedobjects，利用此功能可以自动地对所指定的最重要信号线展开包地处置(如振荡电路LT和X1)。　　(6)一般电路电源线与接地线设置要比信号线长，可以利用Design菜单中的Classes对网络展开分类，分成电源网络与信号网络，融合布线规则的设置就可以便利的展开电源线与信号线的线宽转换。

　　(7)各类回头线无法构成环路，地线也无法构成电流环路。如果产生环路电路，将在系统中产生相当大的阻碍。回应可以使用菊花链的布线方式，能有效地防止布线时构成环路、分枝或者构成树桩，但是也不会带给不更容易布线的问题。　　(8)根据各种芯片的资料和设计，估计该电源线路所通过的电流，确认所必须的导线宽度。

根据经验公式可以获得：W(线宽)L(mm/A)I(A)。　　根据电流大小，尽可能增大电源线宽度，增加环路电阻。同时，使电源线、地线的南北与数据传送的方向完全一致，这样有助强化外用噪声能力。

必须时，电源线、接地线上可得用铜线绕制铁氧体而出的高频扼流器件，用来切断高频噪声的传导。　　(9)同一网络的布线宽度应当保持一致，线宽的变化不会造成线路特性阻抗的不均匀分布，当传输的速度较高时，就不会经常出现光线，在设计中应当尽量避免。

同时增大平行线的线宽，当线的中心距不多达3倍线宽时，则可维持70%的电场不相互阻碍，称作3W原则。这样可以解决平行线带给的分布电容与产于电感的影响。

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