元器件布局

在電子產(chǎn)品和設(shè)備中，電路板是一個不可缺少的部件，它起著電路系統(tǒng)的電氣和機(jī)械等的連接作用。如何將電路中的元器件按照一定的要求，在PCB上排列組合起來，是PCB設(shè)計師的主要任務(wù)之一。布局設(shè)計不是簡單的將元器件在PCB上排列起來，或者電路得以連通就行的。實踐證明一個良好的電路設(shè)計，必須有合理的元器件布局，才能使電路系統(tǒng)在實體組合后達(dá)到穩(wěn)定、可靠的工作。反之，如果元器件布局不合理，它將影響到電路板的工作性能，乃至不能工作。尤其是在廣泛采用集成器件的今天，如果集成電路仍用接線板的方式進(jìn)行安裝，那么，不僅電路的體積龐大，而且無法穩(wěn)定的進(jìn)行工作。因此，在產(chǎn)品設(shè)計過程中，布局設(shè)計和電路設(shè)計前具有同樣重要的地位。

下面就射頻PCB設(shè)計注意事項做個簡單的介紹。

一、布局注意事項

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計要求

在PCB布局之前需要弄清楚產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)需要在PCB板上體現(xiàn)出來（結(jié)構(gòu)與PCB接觸部分，即腔殼位置及形狀）。比如腔殼的外邊厚度大小，中間隔腔的厚度大小，倒角半徑大小和隔腔上的螺釘大小等等，換句話說，結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)完成后的PCB上所畫的輪廓（結(jié)構(gòu)部分）進(jìn)行具體設(shè)計的（如果結(jié)構(gòu)已批量開模具，就另當(dāng)別論了）。螺釘類型有M2M2.5M3M4等。一般情況，外邊腔厚度為4mm；內(nèi)腔寬度為3mm（點(diǎn)膠工藝的為2mm）；倒角半徑2.5mm。以PCB板的左下角為原點(diǎn)，隔腔在PCB上的位置需在格點(diǎn)0.5的整數(shù)倍上，最少需要做到格點(diǎn)為0.1的整數(shù)倍上。這樣有利于結(jié)構(gòu)加工，誤差控制比較精確。當(dāng)然，這需要根據(jù)具體產(chǎn)品的類型來設(shè)計。如圖1-2所示：（PCB設(shè)計完成后的結(jié)構(gòu)輪廓圖）

圖1

圖2

2 布局要求

優(yōu)先對射頻鏈路進(jìn)行布局，然后對其它電路進(jìn)行布局。

① 射頻鏈路布局注意事項

根據(jù)原理圖的先后順序（輸入到輸出，包括每個元件的先后位置和元件與元件之間的間距都有講究的。有的元件與元件之間距離不宜過大，比如π網(wǎng)。）進(jìn)行布局，布局成“一”字形或者“L”形。具體如圖3-4所示：

圖3

圖4 在實際的射頻鏈路布局中，因受產(chǎn)品的空間限制，不可能完全實現(xiàn)“一”字型布局，這就迫使我們布局成“U”形。布局成U形并不是不可以，但需要在中間加隔腔將其左右進(jìn)行隔離，做好屏蔽。至于為什么要做屏蔽我就不多講了。U型布局如圖5所示：

圖5 還有一種在橫向也需要添加隔腔。即，用隔腔把一字形左右進(jìn)行隔離。這主要是因為需要隔離部分非常敏感或易干擾其它電路；另外，還有一種可能就是一字形輸入端到輸出端這段電路的增益過大，也需要用隔腔將其分開（若增益過大，腔體太大，可能會引起自激）。如圖6所示：

圖6② 芯片外圍電路布局注意事項射頻器件外圍電路布局嚴(yán)格參照datasheet上面的要求進(jìn)行布局，受空間限制可以進(jìn)行調(diào)整（保證工藝要求的情況下，盡可能靠近芯片放置）；數(shù)字芯片外圍電路布局就不多講了。 若結(jié)構(gòu)中有金屬底板，PCB與底板接觸面盡量不放元器件，避免在金屬底板上面開槽。

圖7

二、布線注意事項根據(jù)50歐姆阻抗線寬進(jìn)行布線（一般都需要做隔層參考），盡量從焊盤中心出線，走線成直線，盡量走在表層。在需要拐彎的地方做成45度角或圓弧走線，推薦將電容或電阻兩邊的焊盤作為拐點(diǎn)。如果遇到器件走線匹配要求的，請嚴(yán)格按照datasheet上面的參考長度及形狀走線。比如，一個放大管與電容之間的走線長度（或電感之間的走線長度）要求等等。如圖8-9所示：

圖8

圖9 在進(jìn)行PCB設(shè)計時，為了使高頻電路板的設(shè)計更合理，抗干擾性能更好，應(yīng)從以下幾方面考慮：

通用做法

合理選擇層數(shù)：在PCB設(shè)計中對高頻電路板布線時，利用中間內(nèi)層平面作為電源和地線層，可以起到屏蔽的作用，有效降低寄生電感、縮短信號線長度、降低信號間的交叉干擾。

走線方式：走線必須按照45°角拐彎或圓弧拐彎，這樣可以減小高頻信號的發(fā)射和相互之間的耦合，及減小信號反射。

走線長度：走線長度越短越好，兩根線并行距離越短越好。

過孔數(shù)量：過孔數(shù)量越多越好。

層間布線方向：層間布線方向應(yīng)該取垂直方向，就是頂層為水平方向，底層為垂直方向，這樣可以減小信號間的干擾。

敷銅：增加接地的敷銅可以減小信號間的干擾。

包地：對重要的信號線進(jìn)行包地處理，可以顯著提高該信號的抗干擾能力，當(dāng)然還可以對干擾源進(jìn)行包地處理，使其不能干擾其他信號。

信號線：信號走線不能環(huán)路，需要按照菊花鏈方式布線。

三、接地處理

1 射頻鏈路接地

射頻部分采用多點(diǎn)接地方式進(jìn)行接地處理。射頻鏈路鋪銅間隙一般20mil到40mil用的比較多。兩邊都需要打接地孔，且間距盡量保持一致。射頻通路上對地電容電阻的接地焊盤，盡量就近打接地孔。器件上的接地焊盤都需要打接地過孔。如圖10所示：

圖10

2腔殼接地孔

為了讓腔殼與PCB板之間更好的接觸。一般打兩排接地孔且交錯放置，如圖11所示。

圖11

3螺釘放置（需要了解結(jié)構(gòu)知識）

為了使PCB與底座和腔殼之間有更緊密的接觸（更好的屏蔽和散熱），需要在PCB板上放置螺釘孔位置。

PCB與腔殼之間螺釘放置方法：隔腔每個交叉的地方放置一個螺釘。在實際設(shè)計中，實現(xiàn)比較難，可以根據(jù)模塊電路功能進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。但不管怎樣，腔殼四個角上必須都有螺釘。如圖12-13所示：

圖12

圖13 PCB與底座之間的螺釘放置方法：腔殼中的每個小腔內(nèi)都需要有螺釘，視腔大小而定螺釘數(shù)量（腔越大，放置的螺釘就越多）。一般原則是在腔的對角上放置螺釘。SMA頭或其他連接器旁邊必須放置螺釘。在SMA頭或連接器插拔過程中不致PCB板變形。如圖14所示（腔內(nèi)螺釘）：

圖14