Cadence高速电路板设计与实践（第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周润景 著

图书标签:

• 高速电路板设计
• Cadence
• PCB设计
• 信号完整性
• 电源完整性
• 电磁兼容性
• PCB实践
• 电子工程
• 电路设计
• 第二版

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121298585

版次：2

商品编码：12035090

包装：平装

丛书名： 电子工程师成长之路

开本：16开

出版时间：2016-09-01

用纸：胶版纸

页数：356

字数：570000

正文语种：中文

内容简介

　　本书以Cadence Allegro SPB 16.6软件为基础，从设计实践的角度出发，以具体电路为范例，以PCB设计流程为顺序，由浅入深地介绍元器件建库、原理图设计、信号完整性设计、布局、布线、规则设置、后处理等PCB设计的全过程。本书主要内容包括原理图输入、元器件数据集成管理环境的使用、PCB信号完整性设计基础知识、PCB设计，以及后期电路设计处理需要掌握的各项技能等。无论是前端开发（原理图设计），还是PCB设计、PCB布线实体的架构，本书都有全面详细的讲解，极具参考和学习价值。为便于读者阅读、学习，特提供本书范例的下载资源，请访问http：//yydz.phei.com.cn网站，到“资源下载”栏目下载。

作者简介

　　周润景教授，中国电子学会高级会员，IEEE/EMBS会员，国家自然科学基金项目"高速数字系统的信号与电源完整性联合设计与优化”等多项***、省部级科研项目负责人，主要从事模式识别与智能系统、控制工程的研究与教学工作，具有丰富的教学与科研经验。

目录

第1章 Cadence Allegro SPB 16．6简介
1．1 概述
1．2 功能特点
1．3 设计流程
第2章 Capture原理图设计工作平台
2．1 Design Entry CIS软件功能介绍
2．2 原理图工作环境
2．3 设置图纸参数
2．4 设置打印属性
第3章 制作元器件及创建元器件库
3．1 OrCAD\Capture元器件类型与元器件库
3．2 创建新工程
3．3 创建复合封装元器件
3．4 创建其他元器件
习题
第4章 创建新设计
4．1 原理图设计规范
4．2 Capture基本名词术语
4．3 放置元器件
4．4 创建分级模块
4．5 修改元器件序号与元器件值
4．6 连接电路图
4．7 添加网络组
4．8 标题栏的处理
4．9 添加文本和图像
4．10 CIS抓取网络元器件
习题
第5章 PCB设计预处理
5．1 编辑元器件的属性
5．2 Capture到Allegro PCB Editor的信号属性分配
5．3 建立差分对
5．4 Capture中总线（Bus）的应用
5．5 元器件的自动对齐与排列
5．6 原理图绘制后续处理
5．6．1 设计规则检查
5．6．2 回注（Back Annotation）
5．6．3 自动更新元器件或网络的属性
5．6．4 生成网络表
5．6．5 生成元器件清单和交互参考表
5．6．6 元器件属性参数的输出与输入
习题
第6章 Allegro的属性设置
6．1 Allegro的界面介绍
6．2 设置工具栏
6．3 定制Allegro环境
6．4 定义和运行脚本
6．5 属性参数的输入与输出
习题
第7章 焊盘制作
7．1 基本概念
7．2 热风焊盘的制作
7．3 贯通孔焊盘的制作
7．4 贴片焊盘的制作
第8章 元器件封装的制作
8．1 封装符号基本类型
8．2 集成电路封装的制作
8．3 连接器（IO）封装的制作
8．4 分立元器件（DISCRETE）封装的制作
8．4．1 贴片式分立元器件封装的制作
8．4．2 直插式分立元器件封装的制作
8．4．3 自定义焊盘封装制作
8．4．4 使用合并Shape创建组合几何图形
习题
第9章 PCB的建立
9．1 建立PCB
9．1．1 使用PCB向导（Board Wizard）建立4层PCB
9．1．2 建立PCB机械符号
9．2 建立Demo设计文件
9．3 输入网络表
习题
第10章 PCB设计基础
10．1 PCB相关问题
10．2 地平面与地跳跃
10．3 PCB的电气特性
10．4 PCB布局/布线注意事项
10．4．1 元器件的布局
10．4．2 PCB叠层设置
10．4．3 线宽和线间距
第11章 设置设计约束
11．1 间距约束设置
11．2 物理规则设置
11．3 设定设计约束（Design Constraints）
11．4 设置元器件/网络属性
习题
第12章 布局
12．1 规划PCB
12．2 手工摆放元器件
12．3 按Room快速摆放元器件
12．4 原理图与Allegro交互摆放
12．5 交换
12．6 排列对齐元器件
12．7 使用PCB Router自动布局
习题
第13章 敷铜
13．1 基本概念
13．2 为平面层建立形状（Shape）
13．3 分割平面
13．4 分割复杂平面
习题
第14章 布线
14．1 布线的基本原则
14．2 布线的相关命令
14．3 定义布线的格点
14．4 手工布线
14．5 扇出（Fanout By Pick）
14．6 群组布线
14．7 自动布线的准备工作
14．8 自动布线
14．9 控制并编辑线
14．9．1 控制线的长度
14．9．2 差分布线
14．9．3 添加T点
14．9．4 45°角布线调整（Miter By Pick）
14．9．5 改善布线的连接
14．10 优化布线（Gloss）
习题
第15章 后处理
15．1 重新命名元器件序号
15．2 回注（Back Annotation）
15．3 文字面调整
15．4 建立丝印层
15．5 建立孔位图
15．6 建立钻孔文件
15．7 建立Artwork文件
15．8 输出底片文件
15．9 浏览Gerber文件
习题
第16章 Allegro其他高级功能
16．1 设置过孔的焊盘
16．2 更新元器件封装符号
16．3 Net和Xnet
16．4 技术文件的处理
16．5 设计重用
16．6 DFA检查
16．7 修改env文件
习题
附录A 使用LP Wizard自动生成元器件封装
A．1 制作QFN封装
A．2 制作BGA封装

前言/序言

　　在各种电子设计工具中，Cadence具有集仿真、设计、分析于一体的架构，充分考虑了如今电子设计团队合作的方式，有非常完善的团队组织与分工模块，并且在每个模块、工具的衔接上都做得非常完善、到位。对于有一定电子设计基础的设计师来说，Cadence可谓是设计工作的最优之选。
　　Cadence最新的PCB设计解决方案OrCAD 16.6提供了许多新的性能，增强了设计定制能力，并进行了重大的性能改善，从而帮助设计师在更短的设计周期内，以更可控的方式完成产品的设计。OrCAD 16.6实现了一项重大技术突破，即支持设计师从原理图设计阶段开始实现全流程的信号完整性仿真分析。这样的设计流程实现了高度自动化，改善了仿真的易学性和易用性。此外，该设计流程可以有效提高设计分析的效率，尤其对高速数字电路的设计与仿真来说更为突出。
　　OrCAD 16.6 PCB设计解决方案增强了用户定制功能，模拟性能提高了20%，使用户可以更快、更有预见性地创建产品。同时，新型信号集成流引入了更高层次的自动化水平，使得快速设计所需要的预布线拓扑、约束开发和发展的性能导向数字电路模拟具有了更好的可用性和生产率。
　　OrCAD 16.6 PSpice通过改善模拟集合和平均提高20%的模拟速度，提高了用户的生产效率；通过引入多核模拟支持系统，包括大型设计、MOSFETs和BJTs等复杂模型支配的设计，使设计性能得到显著提高。
　　OrCAD 16.6版本的新型扩展信号集成流提供了OrCAD Capture和OrCAD PCB SI产品之间的无缝双向界面。这种新型集成实现了简化预布线拓扑、约束开发的自动化和全面的设计方法，提高生产效率约100%。OrCAD 16.6同时还扩展了Tcl编程功能和OrCAD Capture到PSpice的应用方法。因此，用户可以在标准的“即取即用”解决方案所能提供的范围外扩展和定制其模拟数据和环境。通过Tcl调用模拟数据和环境，用户可以利用自定义等方式和方程式来定制允许任何参数、map用户参数或PSpice程序的模拟。
　　Cadence有非常强大的功能，但限于篇幅无法全面介绍，不过本书还是在一个四层板例程的基础上对PCB设计的基础流程做了相对比较详细的讲解和介绍。
　　本书由周润景、张晨编著，其中张晨编写了第5章和第6章，其余章节由周润景编写。全书由周润景教授统稿。参加本书编写的还有姜攀、托亚、王洪艳、张龙龙、刘晓霞、姜晓黎、何茹、蒋诗俊、贾雯、张红敏、张丽敏、周敬和宋志清。
　　由于作者水平有限，书中不妥之处敬请广大读者批评指正。
　　编者著

《精密设计：印制电路板的高速信号完整性解析》 前言 在信息技术飞速发展的今天，电子设备的性能迭代已经成为常态。从智能手机到高性能服务器，再到尖端的通信设备，一切的进步都离不开核心部件——印制电路板（PCB）的不断革新。然而，当电路的工作频率不断攀升，信号传输的速度逼近物理极限时，传统的设计理念和方法已经难以满足需求。电磁干扰（EMI）、串扰（Crosstalk）、反射（Reflection）、损耗（Loss）等一系列高速信号完整性（Signal Integrity, SI）问题，如同隐形的礁石，随时可能让精心设计的电路遭遇性能瓶颈甚至彻底失效。 本书旨在为广大电子工程师、硬件设计师、信号完整性工程师以及对高速PCB设计感兴趣的科研人员，提供一套系统、深入且实用的高速信号完整性设计理论与实践指南。我们不仅仅关注“怎么做”，更注重“为什么这么做”，力求从根本上理解高速信号在PCB上传输的物理机制，从而掌握在设计之初就规避潜在问题的能力，并具备解决复杂SI问题的技巧。 本书内容涵盖了高速信号完整性设计中的关键要素，从基础的传输线理论到复杂的电磁场耦合，从具体的PCB材料选择到精密的叠层结构设计，再到实际的仿真工具运用以及测试验证方法。我们力求内容详实，理论严谨，并辅以丰富的案例分析，帮助读者将抽象的理论概念转化为具体的工程实践。 第一章：高速信号传输的物理基础 理解高速信号完整性，首先需要掌握其背后的物理原理。本章将深入探讨电磁波在传输线上的传播特性。我们将从麦克斯韦方程组出发，回顾并阐述传输线理论的核心概念，包括特性阻抗（Characteristic Impedance）、延迟（Delay）、反射（Reflection）以及损耗（Loss）。 传输线的概念与分类： 详细介绍微带线（Microstrip）、带状线（Stripline）等典型传输线结构，分析它们在不同介质和几何结构下的阻抗特性。 信号的上升/下降时间与带宽： 解释信号的上升/下降时间与高频成分之间的关系，以及信号带宽对PCB设计的影响。 阻抗匹配的意义与重要性： 深入阐述阻抗失配导致反射的原理，以及良好的阻抗匹配如何最大程度地减小信号失真，提高信号质量。 信号的传播延迟与时序： 分析信号在传输线上的传播速度，以及多条信号线之间的延迟差异对时序产生的挑战。 介质损耗与导体损耗： 探讨PCB材料介质损耗（Dielectric Loss）和铜箔导体损耗（Conductor Loss）对高速信号衰减的影响，以及如何选择低损耗材料来缓解这些问题。 第二章：高速信号完整性的关键问题分析 本章将聚焦于高速信号传输中常见的、也是最具挑战性的信号完整性问题，并对其成因和影响进行深入剖析。 反射（Reflection）： 详细讲解阻抗不连续点（如连接器、过孔、焊盘等）如何产生信号反射，反射信号如何叠加在原始信号上，导致过冲（Overshoot）、下冲（Undershoot）和振铃（Ringing）。 串扰（Crosstalk）： 分析相邻信号线之间由于电磁场耦合产生的串扰现象，包括前向串扰（Forward Crosstalk）和后向串扰（Backward Crosstalk），以及串扰对接收端信号的干扰。 损耗（Losses）： 细致阐述介质损耗和导体损耗在不同频率下的表现，特别是趋肤效应（Skin Effect）和介电损耗角正切（Dissipation Factor）对高速信号的影响。 电源完整性（Power Integrity, PI）与信号完整性的关联： 探讨电源噪声如何通过电源网络耦合到信号路径，影响信号质量，以及良好的电源分配网络（PDN）设计对SI的重要性。 EMI/EMC（电磁干扰/电磁兼容性）： 简要介绍高速信号传输过程中可能产生的电磁辐射，以及这些辐射对其他设备的潜在干扰，并与SI问题进行关联。 第三章：PCB材料与叠层结构设计 PCB的材料选择和叠层结构是决定高速信号传输性能的基石。本章将从材料特性和结构设计两个维度，阐述如何优化PCB以满足高速信号的要求。 PCB基板材料的选择： 详细介绍不同类型PCB材料（如FR-4、高频板材、低损耗板材）的介电常数（Dielectric Constant, Dk）、损耗因子（Dissipation Factor, Df）、热稳定性等关键参数，以及它们对信号速度和损耗的影响。 叠层结构的设计原则： 阐述如何根据信号的速率、阻抗要求、串扰敏感度等因素，设计合理的PCB叠层结构。重点介绍微带线和带状线的阻抗控制，以及地平面（Ground Plane）和电源平面（Power Plane）的布局策略。 差分信号对（Differential Pair）的布线： 详细讲解差分信号传输的原理，如何通过控制差分对的长度匹配、间距和蛇行走线来减小串扰和提高共模抑制比（Common-Mode Rejection Ratio, CMRR）。 过孔（Via）的设计与优化： 分析过孔对阻抗连续性和信号反射的影响，介绍如何通过减小过孔的寄生电感和电容，以及采用盲/埋孔、背钻（Back-drilling）等技术来改善信号质量。 电源分配网络（PDN）的设计： 强调良好的PDN设计对于SI的重要性，包括去耦电容（Decoupling Capacitor）的选型和布局、电源和地平面的设计，以及如何通过仿真来评估PDN的阻抗。 第四章：PCB布局与布线规则 布局和布线是SI设计的具体实践环节。本章将提供一套详细的PCB布局与布线规则，指导工程师如何在实际操作中实现良好的信号完整性。 元器件的布局策略： 强调将高速器件靠近摆放，缩短关键信号路径，以及合理安排电源和地线的连接。 信号的布线规则： 详细阐述阻抗匹配布线、差分对布线、避免急转弯、保持走线长度一致等原则。 回流路径（Return Path）的分析与控制： 重点讲解信号回流路径的重要性，以及如何通过设置完整的地平面来确保信号电流的最小回流路径，从而减小EMI和串扰。 串扰的预防与抑制： 提供具体的布线间距建议、地线隔离策略，以及如何利用仿真工具来识别和解决潜在的串扰问题。 关键信号的处理： 针对时钟信号、数据总线、接口信号等不同类型的关键信号，提供专门的布线建议和注意事项。 第五章：高速信号完整性仿真与分析 在设计流程中，仿真工具是不可或缺的，它能够帮助工程师在实际制造前发现和解决SI问题。本章将介绍主流的SI仿真软件的使用方法和分析技巧。 仿真工具的概述： 介绍市面上常见的SI仿真软件（如HyperLynx, ANSYS SIwave, Sigrity等）及其主要功能。 仿真模型的建立： 讲解如何从PCB设计文件（如Gerber, ODB++）中提取几何信息，如何准确建立元器件模型（如S参数模型），以及如何建立电源网络模型。 仿真结果的解读： 详细阐述各种仿真结果的含义，包括眼图（Eye Diagram）、S参数、瞬态响应、串扰分析报告等。 关键参数的仿真分析： 如何通过仿真来评估阻抗、反射、串扰、损耗等关键SI参数。 仿真驱动的设计（DFSI）： 强调将仿真结果反馈到设计流程中，从而实现迭代优化，以达到最佳的信号完整性。 第六章：高速信号完整性测试与验证 仿真结果需要在实际产品中得到验证。本章将介绍如何进行高速信号完整性测试，以及如何根据测试结果来评估设计性能。 测试设备的介绍： 详细介绍高速示波器、向量网络分析仪（VNA）、探头等关键测试设备。 测试方法的选择： 介绍不同测试场景下的测试方法，包括时域反射（TDR）、时域传输（TDT）、眼图测试、S参数测量等。 测试点的选择与设计： 讲解如何选择合理的测试点，以及在PCB设计中预留测试接口的重要性。 测试结果的分析与解读： 如何将测试结果与仿真结果进行比对，分析设计中可能存在的问题。 失效分析与改进： 当测试结果不理想时，如何通过分析来定位问题根源，并提出改进方案。 第七章：案例分析与实践经验分享 理论结合实践是提升工程师能力的最佳途径。本章将通过分析实际的高速PCB设计案例，分享工程师在SI设计过程中遇到的挑战和解决经验。 不同应用场景下的SI挑战： 例如，针对PCIe、DDR、USB等高速接口的设计挑战，以及服务器、通信设备等不同应用场景下的SI设计考量。 典型SI问题的解决思路： 通过具体案例，演示如何运用本教材中的理论和方法来解决实际遇到的反射、串扰、损耗等问题。 设计中的权衡与取舍： 高速SI设计往往需要在性能、成本、可制造性之间进行权衡，本章将分享一些实际的权衡经验。 从失败案例中学习： 分析一些典型的高速SI设计失败案例，总结经验教训，避免重蹈覆辙。 结语 高速信号完整性设计是一门融合了物理学、电磁学、电子工程以及计算机科学的综合性学科。随着电子设备性能的不断提升，SI设计的重要性日益凸显。本书力求为读者提供一个坚实的理论基础和一套实用的实践指导，希望能够帮助工程师们在复杂的高速世界中游刃有余，设计出性能卓越、稳定可靠的电子产品。精益求精，方能臻于至善。 致谢 （此处可根据实际情况填写作者对贡献者、审阅者、家人的感谢）

评分☆☆☆☆☆

作为一名刚入行不久的PCB工程师，我对《Cadence高速电路板设计与实践（第2版）》抱有极大的期望。我目前主要负责的是一些嵌入式系统的板卡设计，虽然也用到Cadence的工具，但在高速信号处理方面，我感觉自己的知识储备还远远不够。很多时候，面对客户提出的“需要支持XX Gbps数据传输”的需求，我都会感到压力山大，不知道从何下手。我希望这本书能够提供一些关于信号完整性仿真的详细教程，包括如何设置仿真模型、如何解读仿真结果，以及根据仿真结果来优化布线和叠层。同时，对于电源完整性方面，我也希望能够学到如何进行去耦电容的选型和布局，以及如何分析和抑制电源噪声，这对于保证高速电路的稳定性至关重要。如果书中还能包含一些关于EMC/EMI设计方面的最佳实践，那真是太棒了，因为这能帮助我避免很多潜在的合规性问题。

评分☆☆☆☆☆

天哪，终于盼到这本《Cadence高速电路板设计与实践（第2版）》了！当初为了学习Allegro做高速板，到处找资料，什么教程、博客、论坛都看遍了，可总觉得零散，不成体系。尤其是遇到一些棘手的布线问题，比如差分信号的阻抗匹配、时序要求严格的信号线怎么走才能减少串扰，还有叠层设计里的一些微妙之处，简直让人头大。之前看的第一版虽然也很不错，但毕竟时间久远，很多新工艺、新器件的应用讲得不够深入。这次的第二版，听说在这些方面都有更新，我特别期待能够看到更贴合实际、更前沿的案例分析，比如PCIe、DDR4/5这类高速接口的设计要点，以及RF电路在PCB上的实现方法。我从事PCB设计多年，深知理论知识要结合实际操作才能真正转化为能力。所以，我非常希望这本书能像一个经验丰富的老师傅，用深入浅出的语言，结合大量的实战经验，带领我攻克那些让我头疼的高速设计难点，让我能更快地成长，设计出更可靠、性能更卓越的电路板。

评分☆☆☆☆☆

刚拿到《Cadence高速电路板设计与实践（第2版）》的时候，我怀着一种试试看的心态翻开了它。我一直以来都是用Allegro做一些中低速的板子，但随着项目需求的提升，开始接触到需要考虑信号完整性、电源完整性这些复杂问题的设计。说实话，一开始我对这些概念有点模糊，尤其是当需要处理高频信号的时候，一个不小心就可能出现意想不到的性能问题。这本书的出现，对我来说简直是及时雨。我最看重的是它能否将那些抽象的理论知识，比如S参数、TDR、眼图等，用一种易于理解的方式解释清楚，并且能提供具体的操作步骤，告诉我在Allegro软件里如何进行这些分析和验证。另外，我对书中的PCB叠层设计部分也充满了好奇，希望能有更详细的关于不同介质材料、层间距、阻抗控制的讲解，因为这直接关系到信号的质量。如果这本书能提供一些常见高速接口（如USB 3.x、HDMI）的设计指南，那就更完美了。

评分☆☆☆☆☆

我是一名有一定经验的PCB Layout工程师，已经在使用Cadence工具进行设计多年。虽然在基础的PCB布局布线方面已经比较熟练，但我一直希望在高速设计领域能够有所突破。《Cadence高速电路板设计与实践（第2版）》这本书，从书名上看，就抓住了我最想提升的技能点。我特别关注书中的Allegro高级功能应用，比如针对高速信号的差分对路由、蛇形线补偿、端口规划以及各种高级约束的设置。我希望能在这本书中看到如何更有效地利用这些功能来解决实际设计中的挑战。另外，我一直对PCB的阻抗匹配和串扰分析非常感兴趣，希望这本书能够深入讲解这些内容的原理，并且提供在Cadence工具中进行这些分析的具体操作方法，以及如何根据分析结果进行优化。如果书中能包含一些实际项目中的案例，展示如何从零开始完成一个高速PCB设计，那就更好了，这样可以让我更好地理解理论与实践的结合。

评分☆☆☆☆☆

我之前接触过一些关于高速PCB设计的零散资料，但总觉得不成系统，而且很多内容都停留在理论层面，缺乏具体的 Cadence 软件实操指导。《Cadence高速电路板设计与实践（第2版）》这本书对我来说，更像是一本“实战手册”。我特别期待书中能够提供详细的 Cadence 软件操作步骤，涵盖从原理图导入到最终Gerber输出的整个流程，并且能针对高速信号的特殊要求，讲解在软件中如何进行相应的设置和约束。比如，关于时序约束的设置，如何确保不同信号之间的延时差异在允许范围内；关于信号完整性约束，如何设置等长、等差分阻抗等。我希望这本书能够一步步地教我如何在 Allegro 软件中实现这些目标，并且能够提供一些实用的技巧和窍门，帮助我提高设计效率，减少返工。如果书中能包含一些关于 Layout 规则的讲解，比如电源和地网络的处理、高低速信号的隔离等，那对我来说也会非常有帮助。