设计高频PCB电路板需要注意哪些原则?

本文介绍了高频PCB电路板的设计重点,包括电源与地的统一、消除反射和串扰、噪声抑制。同时,强调了高频电路板材料的选择标准,如低介质损耗、低吸水性、稳定介电常数等。还提到了加工过程中的注意事项,如严格的线宽控制、PTH孔铜处理和特殊的成型要求。通过这些知识,读者能更深入理解高频电路板的制造工艺。

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一般情况,高频可定义为频率在1GHz以上;高频电路板对材料、工艺制作要求比普通的要高很多。那么,高频PCB电路板是怎么做出来的呢?下面小编就与大家一起分享一下:

首先,了解一下高频电路板设计中的关注点是什么?

在高频电路设计中,电源以层的形式设计,这样回路总可以沿着阻抗最小的路径走。此外电源板还得为PCB上所有产生和接收的信号提供一个信号回路,这样可以最小化信号回路,从而减小噪声。

我们应该遵循下面的原则:

  • 1、电源与地的统一,稳定。

  • 2、仔细考虑的布线和合适的端接可以消除反射。

  • 3、仔细考虑的布线和合适的端接可以减小容性和感性串扰。

  • 4、需要抑制噪声来满足EMC要求。

其次,看一下高频电路板制作材料都有什么要求?

  • 1、介质损耗必须小,否则会影响到信号传送的品质;介质损耗越小,则信号损耗越小。

  • 2、吸水性要低,吸水性高就会在受潮时影响介电常数与介质损耗。

  • 3、介电常数必须小且稳定,高介电常数容易造成信号传输延迟。

  • 4、与铜箔的热膨胀系数尽量一致,否则会在冷热变化中造成铜箔分离。

  • 5、其它耐热性、抗化学性、冲击强度、剥离强度等必须良好。

目前较多采用的高频板材是氟糸介质基板,如聚四氟乙稀(PTFE),平时称为特氟龙。

最后,高频电路板加工需要注意的要点:

  • 1、阻抗控制要求比较严格,相对线宽控制很严格,一般公差百分之二左右。

  • 2、由于板材特殊,所以PTH沉铜的附着力不高,通常需要借助等离子处理设备等先对过孔及表面进行粗化处理,以增加PTH孔铜和阻焊油墨的附着力。

  • 3、做阻焊前不能磨板,不然附着力会很差,只能用微蚀药水等粗化。

对于高频电路设计,当前已经有了很好的CAD类软件,其强大的功能足以克服人们在设计经验方面的不足及繁琐的参数检索与计算,再配合功能强大的网络分析仪,按理应该是稍具经验者便能完成质量较好的射频部件。但是,实际中却不是这回事。   一.关于CAD辅助设计软件与网络分析仪 对于高频电路设计,当前已经有了很好的CAD类软件,其强大的功能足以克服人们在设计经验方面的不足及繁琐的参数检索与计算,再配合功能强大的网络分析仪,按理应该是稍具经验者便能完成质量较好的射频部件。但是,实际中却不是这回事。CAD设计软件依靠的是强大的库函数,包含了世界上绝大部分无线电器件生产商提供的元器件参数与基本性能指标。不少射频工程师错误地认为:只要利用该工具软件进行设计,就不会有多大问题。但实际结果却总是与愿望相反,原因是他们在错误认识下放弃高频电路设计基本概念的灵活应用及基本设计原则的应用经验积累,结果在软件工具的应用中常犯下基本应用错误。射频电路设计CAD软件属于透明可视化软件,利用其各类高频基本组态模型库来完成对实际电路工作状态的模拟。至此,我们已经可以明白其中的关键环节棗高频基本组态模型有两类,一类属于集中参数形态之元器件模型,另一类属于常规设计中的局部功能模型。于是存在如下方面问题:   (1)元器件模型与CAD软件长期互动发展,日趋完善,实际中可以基本相信模型的*真度。但元器件模型所考虑的应用环境(尤其是元器件应用的电环境)均为典型值。多数情况下,必须利用经验确定系列应用参数,否则其实际结果有时甚至比不借助CAD软件的设计结果相差更远。   (2)CAD软件中建立的常规高频基本组态模型,通常限于目前应用条件下可预知的方面,而且只能局限于基本功能模型(否则产品研发无须用人,仅靠CAD一手包办而诞生各类产品)。   (3)特别值得注意的是:典型功能模型的建立,是以典型方式应用元器件并以典型完善的工艺方式构造(包括PCB构造)下完成的,其性能也达到“典型”的较高水平。但在实际中,就是完全模仿,也与模型状态相差甚远。原因是:尽管选用的元器件及其参数一致,但它们的组合电环境却无法一致。在低频电路或数字电路中,这种相差毫厘的情况妨碍不大,但在射频电路中,往往发生致命的错误。   (4)在利用CAD软件进行设计中,软件的容错设计并不理睬是否发生与实际情况相违背的错误参数设置,于是,按照其软件运行路径给出一理想的结果,实际中却是问题百出的结果。可以知道其关键错误环节在于没有利用射频电路设计的基本原则去正确应用CAD软件。   (5)CAD软件仅仅属于设计辅助工具,利用其具备的实时模拟功能、强大的元器件模型库及其函数生成功能、典型应用模型库等等方面来简化人们的繁琐设计与计算工作,到目前为为止,尚远远无法在具体设计方面代替人工智能。
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