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1、用 MENTOR 绘制 PCB 的一些布线技巧用 MENTOR 绘制 PCB（印刷电路板）是一项必须仔细规划和注重细节的高难度工作，尤其是布线环节是最令设计工程师感到头痛的部分。本文将以 Agere 提供的参考板电路图 sev_3v3 为例，讨论一些实用的布线技巧，希望能对从事此项工作的工程师们有所帮助。由于布线环节主要难点在于 RF（射频）部分，本文也将主要讨论这方面的内容。Sev_3v3 的一些布线特点这是一块 6 层板，MMI（人机界面）模块在第 1 层，BB(基带)与 RF 模块在第 6 层,第 2 层是地，第 4 层也是地。BB 模块的走线主要在第 6 层以及第 5 层。这个板的一个
2、显著特点是 BB 模块与 RF 模块严格分离，这样可以保证两者之间有足够的隔离。同时，为了使RF 尽可能的屏蔽，RF 连线主要走在第 6 层以及在两层地之间的第3 层。具体图例见图 14。 图 1. 第 1 层器件放置图 图 2. 第 1 层 MENTOR 走线图 图 3. 第 6 层器件放置图 图 4. 第 6 层 MENTOR 走线图RF 布局概念在设计 RF 布局时，有几个总的原则必须优先加以满足：尽可能的让高功率 RF 发射电路远离低功率 RF 接收电路。在sev_3v3 中， RF 发射模块 TXVCO（发射压控振荡器） U700 与接收模块 UHFVCO（超高频压控振荡器）U704
3、 之间有两条屏蔽轨迹，做到了很好的隔离。确保 PCB 板上高功率区至少有一整块地，当然，铜皮越多越好。Sev_3v3 在 U700(TXVCO)和 U801(PA)与板框之间存在一整块地，0.822x0.337 平方英寸(20.8x8.55 平方毫米)。恰当和有效的芯片去耦非常重要。许多 RF 芯片对电源的噪音非常敏感，通常每个芯片都需要采用电容来确保滤除所有的电源噪音。这些滤波电容通常都会被放置在距离芯片尽可能近的地方。例如 sev_3v3 中 U700(TXVCO)与它的滤波电容 C704; U701(B4+)与它的滤波电容 C706,C707,C739,C740;U801(PA)与它的滤
4、波电容C802,C809 等等。如何进行分区设计分区可以分解为物理分区和电气分区。物理分区主要涉及元器件布局,朝向和屏蔽等问题；电气分区可以继续分解为电源分配，RF 走线，敏感电路和信号以及接地等的分区。首先我们讨论物理分区的问题。元器件布局是实现一个优秀 RF设计的关键，最有效的技术是首先固定位于 RF 路径上的元器件，并调整其朝向以将 RF 路径的长度减到最小，使输入远离输出，并尽可能远地分离高功率电路和低功率电路。Sev_3v3 中，U704（UHFVCO）和 U701(B4+)放置在一起，组成了输入低功率电路； U700（TXVCO）,U801(PA)和 U800(FEM)则组成了输出
5、高功率电路，两者之间有两条屏蔽轨迹（地）隔开。最有效的电路板堆叠方法是将主接地面（主地）安排在表层下的第二层，并尽可能将 RF 线走在表层上。将 RF 路径上的过孔尺寸减到最小不仅可以减少路径电感，而且还可以减少主地上的虚焊点，并可减少 RF 能量泄漏到层叠板内其他区域的机会。Sev_3v3 中 RF模块在第 6 层（表层） ，走线也尽可能走在这一层；第 2 层，第 4 层是地，RF 也有一些走线走在两层地之间的第 3 层。过孔尺寸为0.004 英寸。前面我们讨论到了芯片的电源去耦问题。一块集成电路或放大器常常带有一个开漏级输出，因此需要一个上拉电感来提供一个高阻抗 RF 负载和一个低阻抗直流
6、电源，同样原则也适用于对这一电感端的电源进行去耦。Sev_3v3 的 U801(PA)就带一个上拉电感L800。有些芯片需要多个电源才能工作，因此你需要多套电容来分别对它们进行去耦处理，例如 U701(B4+)需要两个 VDD_RF 电源对它的四个管脚:VCCIO_ADDAC,VCCLNA1,VCCLNA2 和 VCCDPLL 分别供电，因此相应的去耦电容分别为 C707,C706 和 C740,C706 和 C739 以及C707。因此，布局时要有充分的考虑，尽可能使这些芯片周围有足够的空间。其次我们谈谈电气分区。电气分区原则上大体与物理分区相同，但还包含一些其他因素。手机里大多数电路的直流
7、电流都相当小，因此走线宽度通常不是问题，不过，必须为高功率放大器的电源单独走一条尽可能宽的大电流线，以将传输压降减到最低。Sev_3v3中 U801(PA)第 5 脚（ VREG）是电源引脚，外接电压VDD_TX_VCO,它的连线宽度是 0.01 英寸，而一般走线的宽度是0.004 英寸。为了避免太多电流损耗，需要采用多个过孔来将电流从某一层传递到另一层。高功率放大器的接地相当关键，一定要确保充分接地。U801 的 13 脚（GND） ，就是通过一共多达 18 个通孔，分别接到第 2 层，第 4 层以及第 5 层的地。要确保 VCO(压控振荡器 )的电源已得到充分去耦，由于 VCO的 RF 输
8、出往往是一个相对较高的电平，VCO 输出信号很容易干扰其他电路，因此必须对 VCO 加以特别注意。事实上， VCO 往往布放在 RF 区域的末端。例如 U704(UHFVCO)的电源输入线上有两个去耦电容 C725 和 C726,U700（TXVCO ）有一个电源的去耦电容C704，它们都位于各自 RF 模块的最上端。所有 RF 走线，焊盘和元件周围应尽可能多填接地铜皮，并尽可能与主地相连。一个实心的整块接地面直接放在表层下第一层时，隔离效果最好。在 PCB 板的每一层，应布上尽可能多的地，并把它们连到主地面。尽可能把走线靠在一起以增加地块的数量，并适当调整走线以便你能将地连接过孔布置到表层上的隔离地块。应当避免在 PCB 各层上生成游离地，因为它们会像一个小天线那样拾取或注入噪音。Sev_3v3 的第 2 层与第 4 层都是整层地，其余各层也都有大块的地，在接地上同样做得很出色。本文小结MMI 和 BB 部分的走线基本上就没什么可说的了，只要走得通就可以。遵守一些基本的设计规则和留意一些优秀的设计实例将可帮助你完成 PCB 特别是 RF 的设计工作。成功的设计必须仔细注意整个设计过程中每个步骤及每个细节才有可能实现，这意味着必须在设计开始阶段就要进行彻底的，仔细的规划，并对每个设计步骤的工作进展了然于胸。分享源源不断
