PCB基礎概念

　　目前所生產的電子電路基本上都使用印制電路板（PCB）作為其相互連接的介質和機械基板。高速電路也不例外，而且高速電路一般用多層電路板來實現。作為高速電路的載體，它的結構、電氣性能、機械性能、可加工性，以及加工對于終產品的性能起著很大的作用。

　　如圖1所示，一塊PCB由基板、導電層、走線，元器件、焊盤，以及過孔等要素組成。下面簡單介紹一下各個要素。

　　圖1 PCB的構成要素

　　1．材料

　　大多數PCB的導電層和走線都使用了銅薄膜，借助于熱壓工藝被牢固地黏結在基板上。銅的厚度由每平方英寸的質量來決定，以盎司（OZ）為單位，常用的厚度有1／4oz、1／2Oz、1oz、2oz、3oz和4oz、1oz對應的厚度大約為35μm。銅的厚度影響走線的加工，銅薄膜越厚，加工越低。同時，要保證銅薄膜的厚度大于信號在其中的趨膚深度，不然會加大導體損耗。

　　基板的材料也影響電路的性能，常用的多層電路板的基材有FR4、FR408、聚酰胺、聚酰亞胺、聚酯等，它們在介電常數、介質損耗角、電介質強度、溫度系數、耐濕性，以及機械強度等方面表現出不同的特性，應該根據具體的應用場合適當選取。

　　圖2 過孔的結構

　　一般而言，對PCB上過孔的處理遵循以下原則：

　　盡量少用過孔，一旦選用了過孔，務必處理好它與周邊各實體的間隙，特別是中間各層與過孔不相連的線與過孔之間的間隙。

　　需要的載流量越大，所需的過孔尺寸越大，如電源層和地層與其他層連接所用的過孔就要大一些。

　　板厚和孔徑尺寸比應不大于3，大的比值會使生產加工困難，成本增加。

　　當過孔用于元件孔時，過孔的孔徑要適應元件的引腳尺寸。當過孔只用于做貫連接或內層連接時，孔徑公差，特別是孔徑公差一般是不重要的，所以不用規(guī)定。

　　高速PCB過孔的合理設計對信號完整性至關重要。

　　4．焊盤

　　元件要通過焊盤附著到PCB的表面，焊盤分通孔焊盤和表貼焊盤。通孔焊盤用于焊接直插式元件，表貼焊盤用于焊接表面安裝器件。隨著電子系統(tǒng)變得越來越復雜，元件的布局越來越緊密，表面安裝器件的使用也越來越廣泛。

　　5．走線

　　走線實現PCB上不同元器件的電氣連接，走線是高速電路板上產生電磁兼容性和信號完整性問題的一個重要來源。合理布線包括控制布線的長度、寬度、間距、方向，以及加工。第5章將詳細討論高速PCB的布線。

　　6．電纜和連接器

　　現實的電磁環(huán)境非常復雜，噪聲頻譜覆蓋從幾千Hz到幾十GHz甚至幾百GHz的范圍，電子設備就工作在這樣的電磁環(huán)境之下。電纜會將傳導的電能轉換成磁場，磁場會逃逸到周圍環(huán)境中形成電磁噪聲；同樣，電纜也會接收到各種電磁噪聲，轉換成噪聲信號，從而影響電纜所傳輸的信號。PCB要通過電纜將板上信號連接到其他系統(tǒng)，通?？梢钥紤]使用屏蔽電纜來提高信號的抗干擾性并減少其對外界產生的RF輻射。

　　電纜連接器選擇的正確與否、連接的正確與否直接影響到系統(tǒng)互連的抗電磁干擾，以及控制RF輻射的效果。常用的連接器包括扁平電纜連接器、多排線連接器、同軸電纜連接器和D-sub連接器等。當需要傳輸高速信號時，一定要考慮連接器帶來的阻抗匹配和RF輻射等問題。