印制电路板（PCB）设计技术与实践（第3版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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黄智伟 著

图书标签:

• PCB设计
• 电路设计
• 电子工程
• 印制电路板
• SMT
• PCB布局布线
• 电子制造
• 电路板制作
• 信号完整性
• 电源完整性

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121315589

版次：3

商品编码：12125597

包装：平装

丛书名： 电子工程技术丛书

开本：16开

出版时间：2017-07-01

用纸：胶版纸

页数：672

字数：1075200

正文语种：中文

内容简介

本书共15章，重点介绍了印制电路板（PCB）的焊盘、过孔、叠层、走线、接地、去耦合、电源电路、时钟电路、模拟电路、高速数字电路、模数混合电路、射频电路的PCB设计的基本知识、设计要求、方法和设计实例，以及PCB的散热设计、PCB的可制造性与可测试性设计、PCB的ESD防护设计等。 本书内容丰富，叙述详尽清晰，图文并茂，并通过大量的设计实例说明了PCB设计中的一些技巧与方法，以及应该注意的问题，工程性好，实用性强。

作者简介

黄智伟（1952.08―），曾担任衡阳市电子研究所所长、南华大学教授、衡阳市专家委员会委员，获评南华大学师德标兵，主持和参与完成“计算机无线数据通讯网卡”等科研课题20多项，申请专利8项，拥有软件著作权2项，发表论文120多篇，出版著作27部，主编出版教材21本。

目录

第1章 焊盘的设计 1
1．1 元器件在PCB上的安装形式 1
1．1．1 元器件的单面安装形式 1
1．1．2 元器件的双面安装形式 1
1．1．3 元器件之间的间距 2
1．1．4 元器件的布局形式 4
1．1．5 测试探针触点/通孔尺寸 8
1．1．6 Mark（基准点） 8
1．2 焊盘设计的一些基本要求 11
1．2．1 焊盘类型 11
1．2．2 焊盘尺寸 12
1．3 通孔插装元器件的焊盘设计 12
1．3．1 插装元器件的孔径 12
1．3．2 焊盘形式与尺寸 13
1．3．3 跨距 13
1．3．4 常用插装元器件的安装孔径和焊盘尺寸 14
1．4 SMD元器件的焊盘设计 15
1．4．1 片式电阻、片式电容、片式电感的焊盘设计 15
1．4．2 金属电极的元件焊盘设计 18
1．4．3 SOT 23封装的器件焊盘设计 19
1．4．4 SOT-5 DCK/SOT-5 DBV（5/6引脚）封装的器件焊盘设计 19
1．4．5 SOT89封装的器件焊盘设计 20
1．4．6 SOD 123封装的器件焊盘设计 21
1．4．7 SOT 143封装的器件焊盘设计 21
1．4．8 SOIC封装的器件焊盘设计 21
1．4．9 SSOIC封装的器件焊盘设计 22
1．4．10 SOPIC封装的器件焊盘设计 22
1．4．11 TSOP封装的器件焊盘设计 23
1．4．12 CFP封装的器件焊盘设计 24
1．4．13 SOJ封装的器件焊盘设计 24
1．4．14 PQFP封装的器件焊盘设计 25
1．4．15 SQFP封装的器件焊盘设计 25
1．4．16 CQFP封装的器件焊盘设计 26
1．4．17 PLCC（方形）封装的器件焊盘设计 27
1．4．18 QSOP（SBQ）封装的器件焊盘设计 27
1．4．19 QFG32/48封装的器件焊盘设计 27
1．5 DIP封装的器件焊盘设计 28
1．6 BGA封装的器件焊盘设计 29
1．6．1 BGA封装简介 29
1．6．2 BGA表面焊盘的布局和尺寸 30
1．6．3 BGA过孔焊盘的布局和尺寸 33
1．6．4 BGA信号线间隙和走线宽度 34
1．6．5 BGA的PCB层数 35
1．6．6 ?BGA封装的布线方式和过孔 36
1．6．7 Xilinx公司推荐的BGA、CSP和CCGA封装的PCB焊盘设计规则 36
1．6．8 VFBGA焊盘设计 39
1．6．9 LFBGA 焊盘设计 40
1．7 UCSP封装的器件焊盘设计 41
1．7．1 UCSP封装结构 42
1．7．2 UCSP焊盘结构的设计原则和PCB制造规范 42
1．7．3 UCSP和WCSP焊盘设计实例 44
1．8 DirectFET封装的器件焊盘设计 46
1．8．1 DirectFET封装技术简介 46
1．8．2 Sx系列外形器件的焊盘设计 47
1．8．3 Mx系列外形器件的焊盘设计 48
1．8．4 Lx系列外形器件的焊盘设计 48
第2章 过孔 50
2．1 过孔模型 50
2．1．1 过孔类型 50
2．1．2 过孔电容 50
2．1．3 过孔电感 51
2．1．4 过孔的电流模型 51
2．1．5 典型过孔的R、L、C参数 52
2．2 过孔焊盘与孔径的尺寸 52
2．2．1 过孔的尺寸 52
2．2．2 高密度互连盲孔的结构与尺寸 54
2．2．3 高密度互连复合通孔的结构与尺寸 56
2．2．4 高密度互连内核埋孔的结构与尺寸 57
2．3 过孔与焊盘图形的关系 58
2．3．1 过孔与SMT焊盘图形的关系 58
2．3．2 过孔到金手指的距离 59
2．4 微过孔 59
2．5 背钻 60
2．5．1 背钻技术简介 60
2．5．2 背钻设计规则 61
第3章 PCB的叠层设计 65
3．1 PCB叠层设计的一般原则 65
3．2 多层板工艺 67
3．2．1 层压多层板工艺 67
3．2．2 HDI印制板 68
3．2．3 BUM（积层法多层板）工艺 70
3．3 多层板的设计 71
3．3．1 4层板的设计 71
3．3．2 6层板的设计 72
3．3．3 8层板的设计 73
3．3．4 10层板的设计 74
3．4 利用PCB叠层设计抑制EMI辐射 76
3．4．1 PCB的辐射源 76
3．4．2 共模EMI的抑制 77
3．4．3 设计多电源层抑制EMI 78
3．4．4 利用拼接电容抑制EMI 78
3．4．5 利用边缘防护技术抑制EMI 81
3．4．6 利用内层电容抑制EMI 82
3．4．7 PCB叠层设计实例 83
3．5 PCB电源/地平面 85
3．5．1 PCB电源/地平面的功能和设计原则 85
3．5．2 PCB电源/地平面叠层和层序 86
3．5．3 PCB电源/地平面的叠层电容 90
3．5．4 PCB电源/地平面的层耦合 90
3．5．5 PCB电源/地平面的谐振 91
3．6 利用EBG结构降低PCB电源/地平面的EMI 92
3．6．1 EBG结构简介 92
3．6．2 EBG结构的电路模型 96
3．6．3 支撑介质对平面型EBG结构带隙特性的影响 98
3．6．4 利用EBG结构抑制SSN噪声 101
第4章 走线 103
4．1 寄生天线的电磁辐射干扰 103
4．1．1 电磁干扰源的类型 103
4．1．2 天线的辐射特性 103
4．1．3 寄生天线 106
4．2 PCB上走线间的串扰 107
4．2．1 互容 107
4．2．2 互感 108
4．2．3 拐点频率和互阻抗模型 110
4．2．4 串扰类型 111
4．2．5 减小PCB上串扰的一些措施 112
4．3 PCB传输线的拓扑结构 115
4．3．1 PCB传输线简介 115
4．3．2 微带线 115
4．3．3 埋入式微带线 116
4．3．4 单带状线 117
4．3．5 双带状线或非对称带状线 117
4．3．6 差分微带线和差分带状线 118
4．3．7 传输延时与介电常数?r的关系 119
4．3．8 PCB传输线设计与制作中应注意的一些问题 119
4．4 低电压差分信号（LVDS）的布线 125
4．4．1 LVDS布线的一般原则 125
4．4．2 LVDS的PCB走线设计 127
4．4．3 LVDS的PCB过孔设计 131
4．5 PCB布线的一般原则 132
4．5．1 控制走线方向 132
4．5．2 检查走线的开环和闭环 132
4．5．3 控制走线的长度 133
4．5．4 控制走线分支的长度 134
4．5．5 拐角设计 134
4．5．6 差分对走线 135
4．5．7 控制PCB导线的阻抗和走线终端匹配 136
4．5．8 设计接地保护走线 136
4．5．9 防止走线谐振 137
4．5．10 布线的一些工艺要求 137
第5章 接地 141
5．1 地线的定义 141
5．2 地线阻抗引起的干扰 141
5．2．1 地线的阻抗 141
5．2．2 公共阻抗耦合干扰 147
5．3 地环路引起的干扰 148
5．3．1 地环路干扰 148
5．3．2 产生地环路电流的原因 149
5．4 接地的分类 150
5．4．1 安全接地 150
5．4．2 信号接地 150
5．4．3 电路接地 151
5．4．4 设备接地 152
5．4．5 系统接地 153
5．5 接地的方式 153
5．5．1 单点接地 153
5．5．2 多点接地 155
5．5．3 混合接地 156
5．5．4 悬浮接地 157
5．6 接地系统的设计原则 157
5．6．1 理想的接地要求 158
5．6．2 接地系统设计的一般规则 158
5．7 地线PCB布局的一些技巧 159
5．7．1 参考面 159
5．7．2 避免接地平面开槽 160
5．7．3 接地点的相互距离 162
5．7．4 地线网络 163
5．7．5 电源线和地线的栅格 164
5．7．6 电源线和地线的指状布局形式 166
5．7．7 最小化环面积 167
5．7．8 按电路功能分割接地平面 169
5．7．9 局部接地平面 170
5．7．10 参考层的重叠 172
5．7．11 20H原则 173
第6章 去耦合 175
6．1 去耦滤波器电路的结构与特性 175
6．1．1 典型的RC和LC去耦滤波器电路结构 175
6．1．2 去耦滤波器电路的特性 177
6．2 RLC元件的射频特性 179
6．2．1 电阻（器）的射频特性 179
6．2．2 电容（器）的射频特性 179
6．2．3 电感（器）的射频特性 180
6．2．4 串联RLC电路的阻抗特性 181
6．2．5 并联RLC电路的阻抗特性 181
6．3 去耦电容器的PCB布局设计 182
6．3．1 去耦电容器的安装位置 182
6．3．2 去耦电容器的并联和反谐振 188
6．4 使用去耦电容降低IC的电源阻抗 192
6．4．1 电源阻抗的计算模型 192
6．4．2 IC电源阻抗的计算 193
6．4．3 电容器靠近IC放置的允许距离 194
6．5 PDN中的去耦电容 198
6．5．1 去耦电容器的电流供应模式 198
6．5．2 IC电源的目标阻抗 199
6．5．3 去耦电容器组合的阻抗特性 200
6．5．4 PCB上的目标阻抗 202
6．6 去耦电容器的容量计算 203
6．6．1 计算去耦电容器容量的模型 203
6．6．2 确定目标阻抗 204
6．6．3 确定大容量电容器的容量 204
6．6．4 确定板电容器的容量 205
6．6．5 确定板电容器的安装位置 206
6．6．6 减少ESLcap 207
6．6．7 m?级超低目标阻抗设计 208
6．7 片状三端子电容器的PCB布局设计 208
6．7．1 片状三端子电容器的频率特性 208
6．7．2 使用三端子电容器减小ESL 210
6．7．3 三端子电容器的PCB布局与等效电路 210
6．7．4 三端子电容器的应用 212
6．8 X2Y?电容器的PCB布局设计 213
6．8．1 采用X2Y?电容器替换穿心式电容器 213
6．8．2 X2Y电容器的封装形式和尺寸 213
6．8．3 X2Y电容器的应用与PCB布局 214
6．9 铁氧体磁珠的PCB布局设计 216
6．9．1 铁氧体磁珠的基本特性 216
6．9．2 片式铁氧体磁珠 217
6．9．3 铁氧体磁珠的选择 219
6．9．4 铁氧体磁珠在电路中的应用 220
6．9．5 铁氧体磁珠的安装位置 221
6．9．6 利用铁氧体磁珠为FPGA设计电源隔离滤波器 222
6．10 小型电源平面“岛”供电技术 229
6．11 掩埋式电容技术 229
6．11．1 掩埋式电容技术简介 229
6．11．2 使用掩埋式电容技术的PCB布局实例 230
6．12 可藏于PCB基板内的电容器 232
第7章 电源电路设计实例 233
7．1 开关型调节器PCB布局的基本原则 233
7．1．1 接地 233
7．1．2 合理布局稳压元件 234
7．1．3 将寄生电容和寄生电感减至最小 235
7．1．4 创建切实可行的电路板布局 236
7．1．5 电路板的层数 237
7．2 DC-DC转换器的PCB布局设计指南 237
7．2．1 DC-DC转换器的EMI辐射源 237
7．2．2 DC-DC转换器的PCB布局的一般原则 238
7．2．3 DC-DC转换器的PCB布局注意事项 239
7．2．4 减小DC-DC变换器中的接地反弹 245
7．2．5 基于MAX1954的DC-DC转换器PCB设计实例 251
7．2．6 基于ADP1850的DC-DC降压调节器PCB设计实例 254
7．2．7 DPA-Switch DC-DC转换器的PCB设计实例 258
7．3 开关电源的PCB设计 260
7．3．1 开关电源PCB的常用材料 260
7．3．2 开关电源PCB布局的一般原则 262
7．3．3 开关电源PCB布线的一般原则 264
7．3．4 开关电源PCB的地线设计 265
7．3．5 TOPSwitch开关电源的PCB设计实例 267
7．3．6 TOPSwitch-GX开关电源的PCB设计实例 269
第8章 时钟电路的PCB设计 272
8．1 时钟电路PCB设计的基础 272
8．1．1 信号的传播速度 272
8．1．2 时序参数 273
8．1．3 时钟脉冲不对称的原因 274
8．2 时钟电路PCB设计的一些技巧 276
8．2．1 时钟电路布线的基本原则 276
8．2．2 采用蜘蛛形的时钟分配网络 277
8．2．3 采用树状式的时钟分配网络 278
8．2．4 采用分支结构的时钟分配网络 278
8．2．5 采用多路时钟线的源端端接结构 279
8．2．6 对时钟线进行特殊的串扰保护 280
8．2．7 固定延时的调整 280
8．2．8 可变延时的调整 281
8．2．9 时钟源的电源滤波 282
8．2．10 时钟驱动器去耦电容器安装实例 283
8．2．11 时钟发生器电路的辐射噪声与控制 284
8．2．12 50～800MHz时钟发生器电路PCB设计实例 285
第9章 模拟电路的PCB设计 287
9．1 模拟电路PCB设计的基础 287
9．1．1 放大器与信号源的接地点选择 287
9．1．2 放大器的屏蔽接地方法 288
9．1．3 放大器输入端电缆屏蔽层的接地形式 289
9．1．4 差分放大器的输入端接地形式 291
9．1．5 有保护端的仪表放大器接地形式 292
9．1．6 采用屏蔽保护措施 292
9．1．7 放大器电源的去耦 293
9．2 模拟电路PCB设计实例 294
9．2．1 不同封装形式的运算放大器PCB设计实例 294
9．2．2 放大器输入端保护环设计 297
9．2．3 单端输入差分输出放大器PCB的对称设计 300
9．2．4 蜂窝电话音频放大器PCB设计实例 301
9．2．5 参数测量单元（PMU）的PCB布线要求 305
9．2．6 D类功率放大器PCB设计实例 309
9．3 消除热电压影响的PCB设计 312
9．3．1 PCB 上的热节点 312
9．3．2 温度等高线 313
9．3．3 电阻的PCB布局和热电压模型 313
9．3．4 同相放大器的热电压模型 314
9．3．5 消除热电压影响的同相和反相放大器PCB设计 315
9．3．6 消除热电压影响的差动放大器PCB设计 316
9．3．7 消除热电压影响的双运放同相放大器PCB设计 316
9．3．8 其他消除热电压影响的PCB设计技巧 317
第10章 高速数字电路的PCB设计 319
10．1 高速数字电路PCB设计的基础 319
10．1．1 时域与频域 319
10．1．2 频宽与上升时间的关系 321
10．1．3 时钟脉冲信号的谐振频率 321
10．1．4 电路的四种电性等效模型 322
10．1．5 “集总模型”与“离散模型”的分界点 323
10．1．6 传播速度与材料的介电常数之间的关系 324
10．1．7 高速数字电路的差模辐射与控制 325
10．1．8 高速数字电路的共模辐射与控制 330
10．1．9 高速数字电路的“地弹”与控制 332
10．1．10 高速数字电路的反射与控制 334
10．1．11 同时开关噪声（SSN）控制 339
10．2 Altera的MAX?Ⅱ系列CPLD PCB设计实例 342
10．2．1 MAX?Ⅱ系列100引脚MBGA封装的PCB布板设计实例 342
10．2．2 MAX?Ⅱ系列256引脚MBGA封装的PCB布板设计实例 342
10．3 Xilinx VirtexTM-5系列PCB设计实例 343
10．3．1 Xilinx PCB设计检查项目 344
10．3．2 VirtexTM-5 FPGA的配电系统设计 346
10．3．3 VirtexTM-5 FPGA 1．0mm BGA FG676封装PCB设计实例 357
10．4 LatticeXP LFXP3TQ-100最小系统PCB设计实例 359
10．5 微控制器电路PCB设计实例 361
10．5．1 微控制器电路PCB设计的一般原则 361
10．5．2 AT89S52单片机最小系统PCB设计实例 363
10．5．3 ADuC845单片数据采集最小系统PCB设计实例 365
10．5．4 ARM S3C44B0X最小系统PCB设计实例 368
10．5．5 ARM STM32最小系统PCB设计实例 369
10．5．6 TMS320F2812 DSP最小系统PCB设计实例 372
10．6 高速接口信号的PCB设计 376
10．6．1 注意高速接口的一些关键信号 376
10．6．2 降低PCB玻璃纤维与环氧树脂的影响 376
10．6．3 高速信号导线设计要求 377
10．6．4 高速信号的参考平面 378
10．6．5 高速差分信号线布局 380
10．6．6 连接器和插座连接 381
10．6．7 通孔的连接 382
10．6．8 交流耦合电容器的放置 383
10．6．9 高速信号线的弯曲规则 384
10．6．10 PCB的叠层要求 384
10．6．11 ESD/EMI注意事项 385
第11章 模数混合电路的PCB设计 386
11．1 模数混合电路的PCB分区 386
11．1．1 PCB按功能分区 386
11．1．2 分割的隔离与互连 387
11．2 模数混合电路的接地设计 388
11．2．1 模拟地（AGND）和数字地（DGND）的连接 388
11．2．2 模拟地和数字地分割 392
11．2．3 采用“统一地平面”形式 394
11．2．4 数字和模拟电源平面的分割 395
11．2．5 最小化电源线和地线的环路面积 396
11．2．6 模数混合电路的电源和接地布局示例 398
11．2．7 多卡混合信号系统的接地 400
11．3 ADC驱动器电路的PCB设计 404
11．3．1 高速差分ADC驱动器的PCB设计 404
11．3．2 差分ADC驱动器裸露焊盘的PCB设计 405
11．3．3 低失真高速差分ADC驱动电路的PCB设计 406
11．4 ADC的PCB设计 410
11．4．1 ADC接地对系统性能的影响 410
11．4．2 ADC参考路径的PCB布局布线 412
11．4．3 3．3V双路14位ADC的PCB设计 413
11．4．4 16位SAR ADC的PCB设计 422
11．4．5 24位?-? ADC的PCB设计 427
11．5 DAC的PCB设计 430
11．5．1 一个16位DAC电路 430
11．5．2 有问题的PCB设计 431
11．5．3 改进的PCB设计 433
11．6 模数混合电路PICtailTM演示板的PCB设计 435
11．7 12位称重系统的PCB设计 438
11．7．1 12位称重系统电路 438
11．7．2 没有采用接地平面的PCB设计 438
11．7．3 采用接地平面的PCB设计 439
11．7．4 增加抗混叠滤波器 440
11．8 传感器模拟前端（AFE）的PCB设计 441
11．9 模数混合系统的电源电路PCB设计 446
11．9．1 模数混合系统的电源电路结构 446
11．9．2 低噪声线性稳压器电路PCB设计例 448
第12章 射频电路的PCB设计 451
12．1 射频电路PCB设计的基础 451
12．1．1 射频电路和数字电路的区别 451
12．1．2 阻抗匹配 453
12．1．3 短路线和开路线 455
12．1．4 平面传输线 457
12．1．5 平面微带线谐振结构 460
12．1．6 定向耦合器 461
12．1．7 功率分配器 462
12．1．8 滤波电路的实现 463
12．1．9 微带天线 465
12．1．10 寄生振荡的产生与消除 471
12．2 射频电路PCB设计的一些技巧 474
12．2．1 利用电容的“零阻抗”特性实现射频接地 474
12．2．2 利用电感的“无穷大阻抗”特性辅助实现射频接地 475
12．2．3 利用“零阻抗”电容实现复杂射频系统的射频接地 476
12．2．4 利用半波长PCB连接线实现复杂射频系统的射频接地 477
12．2．5 利用1/4波长PCB连接线实现复杂射频系统的射频接地 477
12．2．6 利用1/4波长PCB微带线实现变频器的隔离 478
12．2．7 PCB连线上的过孔数量与尺寸 478
12．2．8 端口的PCB连线设计 479
12．2．9 谐振回路接地点的选择 480
12．2．10 PCB保护环 480
12．2．11 利用接地平面开缝减小电流回流耦合 481
12．2．12 隔离 483
12．2．13 射频电路PCB走线 485
12．3 射频小信号放大器PCB设计 487
12．3．1 射频小信号放大器的电路特点与主要参数 487
12．3．2 低噪声放大器抗干扰的基本措施 488
12．3．3 1．9GHz LNA电路PCB设计实例 490
12．3．4 DC～6GHz LNA电路PCB设计实例 490
12．4 射频功率放大器PCB设计 491
12．4．1 射频功率放大器的电路特点与主要参数 491
12．4．2 40～3600MHz晶体管射频功率放大器PCB设计实例 493
12．4．3 60W、1．0GHz、28V的FET射频功率放大器PCB设计实例 494
12．4．4 0．5～6GHz中功率射频功率放大器PCB设计实例 495
12．4．5 50MHz～6GHz射频功率放大器模块PCB设计实例 497
12．4．6 蓝牙功率放大器PCB设计实例 498
12．4．7 3．3～3．8GHz、15W的WiMAX功率放大器PCB设计实例 499
12．5 混频器PCB设计实例 501
12．5．1 混频器的电路特点与主要参数 501
12．5．2 1．3～2．3GHz高线性度上变频器电路PCB设计实例 503
12．5．3 825～915MHz混频器电路PCB设计实例 504
12．5．4 1．8～2．7GHz LNA和下变频器电路PCB设计实例 507
12．5．5 1．7～2．2GHz下变频器电路PCB设计实例 509
12．6 PCB天线设计实例 511
12．6．1 300～450MHz发射器PCB环形天线设计实例 511
12．6．2 868MHz和915MHz PCB天线设计实例 515
12．6．3 915MHz PCB环形天线设计实例 517
12．6．4 紧凑型868/915MHz天线设计实例 519
12．6．5 868MHz/915MHz/955MHz倒F PCB天线设计实例 520
12．6．6 868MHz/915MHz/920MHz微型螺旋PCB天线设计实例 521
12．6．7 2．4GHz F型PCB天线设计实例 522
12．6．8 2．4GHz 倒F PCB天线设计实例 524
12．6．9 2．4GHz小尺寸PCB天线设计实例 524
12．6．10 2．4GHz 蜿蜒式PCB天线设计实例 525
12．6．11 2．4GHz折叠偶极子PCB天线设计实例 527
12．6．12 868MHz/2．4GHz可选择单/双频段的单极子PCB天线设计实例 528
12．6．13 2．4 GHz YAGI PCB天线设计实例 529
12．6．14 2．4GHz全波PCB环形天线设计实例 530
12．6．15 2．4GHz PCB槽（slot）天线设计实例 530
12．6．16 2．4GHz PCB片式天线设计实例 530
12．6．17 2．4GHz蓝牙、802．11b/g WLAN片式天线设计实例 531
12．7 加载EBG结构的微带天线设计 531
12．7．1 利用叉型EBG结构改善天线方向图 531
12．7．2 利用电磁带隙结构实现锥形方向图 533
12．7．3 利用级联电磁带隙结构减少双频微带天线的互耦 534
12．7．4 利用电磁带隙结构改善微带天线阵性能 536
12．8 射频系统的电源电路PCB设计 537
12．8．1 射频系统的电源管理 537
12．8．2 射频系统的电源噪声控制 541
12．8．3 手持设备射频功率放大器的供电电路 546
12．8．4 用于RFPA的可调节降压DC-DC转换器PCB设计 549
12．8．5 具有MIPI?RFFE接口的RFPA降压DC-DC转换器PCB设计 556
第13章 PCB的散热设计 563
13．1 PCB散热设计的基础 563
13．1．1 热传递的三种方式 563
13．1．2 温度（高温）对元器件及电子产品的影响 564
13．1．3 PCB的热性能分析 564
13．2 PCB散热设计的基本原则 565
13．2．1 PCB基材的选择 565
13．2．2 元器件的布局 567
13．2．3 PCB的布线 569
13．3 PCB散热设计实例 571
13．3．1 均匀分布热源的稳态传导PCB的散热设计 571
13．3．2 铝质散热芯PCB的散热设计 572
13．3．3 PCB之间的合理间距设计 573
13．3．4 散热器的接地设计 575
13．4 器件的热特性与PCB散热设计 576
13．4．1 器件的封装形式 576
13．4．2 与器件封装热特性有关的一些参数 579
13．4．3 器件封装的基本热关系 580
13．4．4 常用IC封装的热特性 582
13．4．5 器件的最大功耗声明 587
13．4．6 最大功耗与器件封装和温度的关系 588
13．5 裸露焊盘的PCB散热设计 591
13．5．1 裸露焊盘简介 591
13．5．2 裸露焊盘连接的基本要求 595
13．5．3 裸露焊盘散热通孔的设计 597
13．5．4 裸露焊盘的PCB设计示例 599
第14章 PCB的可制造性与可测试性设计 603
14．1 PCB的可制造性设计 603
14．1．1 PCB可制造性设计的基本概念 603
14．1．2 PCB的可制造性设计管理 605
14．1．3 不同阶段的PCB可制造性设计控制 606
14．1．4 PCB的可制造性设计检查 609
14．1．5 PCB本身设计检查清单实例 612
14．1．6 PCB可制造性评审检查清单实例 616
14．2 PCB的可测试性设计 621
14．2．1 PCB可测试性设计的基本概念 621
14．2．2 PCB的可测试性检查 623
14．2．3 功能性测试的可测性设计的基本要求 624
14．2．4 在线测试对PCB设计的要求 624
第15章 PCB的ESD防护设计 628
15．1 PCB的ESD防护设计基础 628
15．1．1 ESD（静电放电）概述 628
15．1．2 ESD抗扰度试验 629
15．2 常见的ESD问题与改进措施 630
15．2．1 常见的影响电子电路的ESD问题 630
15．2．2 常见的ESD问题的改进措施 632
15．3 PCB的ESD防护设计 635
15．3．1 电源平面、接地平面和信号线的布局 635
15．3．2 隔离 637
15．3．3 注意“孤岛”形式的电源平面、地平面 638
15．3．4 工艺结构方面的PCB抗ESD设计 639
15．3．5 PCB上具有金属外壳的器件的处理 642
15．3．6 在PCB周围设计接地防护环 643
15．3．7 PCB静电防护设计的一些其他措施 643
参考文献 645

前言/序言

本书是《印制电路板（PCB）设计技术与实践》的第3版。本书第1版从2009年出版以来已经多重印，是学习PCB设计技术的首选书籍之一。随着PCB设计技术的发展和研究的深入，一些新的PCB设计技术和要求不断出现，为满足读者需要，又对本书的第2版进行了修订，补充和增加了EBG等一些新的PCB设计技术，以及高速数字接口、模数混合电路的PCB设计和设计实例等内容。

PCB设计是电子产品的设计中不可缺少的重要环节。随着电子技术的飞速发展，集成电路的规模越来越大，体积越来越小，开关速度越来越快，工作频率越来越高，PCB的安装密度也越来越高，层数也越来越多，PCB上的电磁兼容性、信号完整性及电源完整性等问题相互紧密地交织在一起。对正在从事PCB设计的工程师而言，在进行PCB设计时，需要考虑的问题也越来越多，要实现一个能够满足设计要求的PCB也变得越来越难。要设计一个能够满足要求的PCB，不仅需要理论的支持，更需要的是工程实践经验。

本书是为从事电子产品设计的工程技术人员编写的一本介绍PCB设计的基本知识、设计要求与方法的参考书。本书没有大量的理论介绍和公式推导，而是从工程设计要求出发，通过介绍大量的PCB设计实例，图文并茂地说明PCB设计中的一些技巧与方法，以及应该注意的问题，具有很好的工程性和实用性。

本书共15章。第1章焊盘的设计，介绍了元器件在PCB上的安装形式，焊盘、Make设计的一些基本要求，以及通孔插装元器件、SMD元器件、DIP封装的器件、BGA封装的器件、UCSP封装的器件、Direct FET封装的器件等焊盘设计实例。第2章介绍了过孔模型，过孔焊盘与孔径的尺寸，过孔与焊盘图形的关系，微过孔、背钻的设计要求与实例。第3章介绍了PCB的叠层设计的一般原则，多层板工艺，多层板设计实例，以及利用PCB分层堆叠抑制EMI辐射的设计方法，PCB电源/地平面设计，利用EBG降低PCB电源/地平面的EMI。第4章介绍了寄生天线的电磁辐射干扰，PCB上走线间的串扰，PCB传输线的拓扑结构，低电压差分信号（LVDS）的布线，以及PCB布线的一般原则及工艺要求。第5章介绍了地线的定义，地线阻抗引起的干扰，地环路引起的干扰，接地的分类，接地的方式，接地系统的设计原则，以及地线PCB布局的一些技巧。第6章介绍了去耦滤波器电路的结构与特性，RLC元件的射频特性，去耦电容器的PCB布局设计，PDN中的去耦电容，去耦电容器的容量计算，片状三端子电容器的PCB布局设计，X2Y?电容器的PCB布局设计，铁氧体磁珠的PCB布局设计实例，小型电源平面“岛”供电技术，掩埋式电容技术的PCB布局实例，以及可藏于PCB基板内的电容器。第7章为电源电路设计实例，介绍了开关型调节器PCB布局的基本原则，DC-DC转换器的PCB布局设计指南，便携式设备电源管理电路的PCB布局设计实例，DPA-Switch DC-DC转换器的PCB设计实例，开关电源的PCB设计实例。第8章介绍了时钟电路PCB设计的基础，时钟电路布线、时钟分配网络、延时的调整、时钟源的电源滤波等时钟电路PCB的设计技巧。第9章介绍了模拟电路PCB设计的基础，不同封装形式的运算放大器、蜂窝电话音频放大器、D类功率放大器等模拟电路的PCB设计实例，消除热电压影响的放大器PCB设计。第10章介绍了高速数字电路PCB设计的基础，Altera的MAX? II系列CPLD PCB设计实例，LatticeXP LFXP3TQ-100最小系统PCB设计实例，微控制器电路PCB设计实例，以及高速接口信号的PCB设计。第11章介绍了模数混合电路的PCB分区，模数混合电路的接地设计，ADC驱动器电路的PCB设计，ADC的PCB设计，DAC的PCB设计，模数混合电路PICtailTM演示板的PCB设计，12位称重系统的PCB设计，传感器模拟前端（AFE）的PCB设计，以及模数混合系统的电源电路PCB设计。第12章介绍了射频电路PCB设计的基础，射频接地、隔离、走线等射频电路PCB的设计技巧，射频小信号放大器PCB的设计要求与实例，射频功率放大器PCB的设计要求与实例，混频器PCB的设计要求与实例，以及PCB天线设计实例，加载EBG结构的微带天线设计，以及射频系统的电源电路PCB设计。第13章介绍了PCB散热设计的基础，PCB散热设计的基本原则，以及PCB散热设计实例，器件的热特性与PCB散热设计，以及裸露焊盘的PCB散热设计。第14章介绍了PCB可制造性设计的基本概念、设计管理、设计控制、设计检查和评审检查清单实例，以及PCB可测试性设计的基本概念、可测试性检查、可测性设计的基本要求。第15章介绍了PCB的ESD防护设计基础，常见的ESD问题与改进措施，PCB的ESD防护设计方法。

需要说明的是，由于本书重点介绍PCB设计技术，业内大量数据需要采用英制长度单位，所以这里先给出主要的转换公式：1in（英寸）= 25.4mm（毫米），1mil（千分之一英寸）= 0.0254mm。本书的部分数据有时直接用英制单位标注。

本书在编写过程中，参考了大量的国内外著作和资料，得到了许多专家和学者的大力支持，听取了多方面的意见和建议。潘礼工程师对本书的内容及组织提出了宝贵的建议，戴焕昌绘制了书中的大部分插图，南华大学的王彦教授、朱卫华副教授、陈文光教授、李圣副教授，张翼、李军、张强、税梦玲、欧科军、李扬宗、肖志刚等人也参加了本书的编写，在此一并表示衷心的感谢。

由于水平有限，不足之处在所难免，敬请各位读者批评指正。

黄智伟 于南华大学

2017年6月

电子世界的基石：洞悉印制电路板（PCB）设计中的奥秘与精髓 在日新月异的电子科技浪潮中，无数精巧的电子设备构成了我们生活的脉络，而连接这一切的“神经系统”，便是那承载着精密电路布局的印制电路板，也就是我们常说的PCB。它不仅是电子元件的载体，更是实现信号传输、提供机械支撑以及散热等关键功能的平台。PCB的设计与制造，已然成为现代电子工程领域不可或缺的核心环节，其重要性不言而喻。 本书旨在为读者打开一扇通往PCB设计与实践的深邃殿堂，从基础理论到前沿技术，从软件操作到实际应用，全方位地展现这一领域的核心知识与精湛技艺。我们将一同探索PCB设计所蕴含的科学原理，理解其在电子产品研发中的关键作用，并深入学习如何运用先进的设计理念与工具，将抽象的电路原理转化为可制造、高性能的实体。 第一篇：PCB设计的基础与认知 在正式踏上PCB设计的旅程之前，建立坚实的基础认知至关重要。本篇将从最基础的概念入手，为读者勾勒出PCB的宏大图景。 什么是印制电路板？ 我们将从历史的视角出发，回顾PCB的起源与发展，理解其从最初的“穿孔板”到如今复杂多层板的演变过程。深入解析PCB的构成要素，包括基材（如FR-4、陶瓷、柔性材料等）的特性及其对电路性能的影响；导电层（铜箔）的厚度、表面处理工艺（如沉金、OSP、HASL等）如何决定信号完整性与可靠性；以及阻焊层、丝印层在保护和标识中的作用。 PCB在电子产品中的地位与作用。 电子产品千变万化，但万变不离其宗，核心在于电子元件之间的连接与信息交互。PCB正是扮演着这一“连接者”和“组织者”的角色。我们将阐述PCB如何实现元件的固定与互连，如何优化信号路径以减少损耗和干扰，如何协同其他组件（如散热片、屏蔽罩）来提升产品的整体性能与可靠性。通过分析不同类型电子产品（如消费电子、通信设备、医疗仪器、汽车电子等）对PCB的不同需求，让读者深刻体会PCB设计的多样性与挑战性。 PCB设计的基本流程。 从概念到成品，PCB的设计与制造并非一蹴而就。本部分将详细剖析PCB设计的完整流程，包括： 原理图设计： 如何将电路的功能性需求转化为符号化的原理图，选择合适的元件库，以及进行必要的电路仿真与验证。 PCB布局（Placement）： 将原理图中的元件放置在PCB板上的关键步骤。我们将深入探讨影响布局的因素，如信号流向、热管理、安装空间、连接密度等，并介绍各种布局策略（如关键元件优先、分组布局、模块化设计等）。 PCB布线（Routing）： 将元件引脚通过导线连接起来，形成完整的电路。这是PCB设计中最具挑战性的环节之一。我们将讲解不同的布线技术，包括单层、多层布线，以及针对高速信号、差分信号、电源信号的特殊布线规则。 DRC/LVS检查： 设计规则检查（DRC）与原理图/PCB网表一致性检查（LVS）是确保设计可制造性和正确性的重要环节。我们将详细介绍这些检查项的含义和重要性。 Gerber文件生成与输出： 将设计数据转化为标准化的生产文件，用于PCB制造。 PCB制造与组装。 简要介绍PCB的制造过程，包括钻孔、电镀、蚀刻、阻焊、丝印、表面处理等，以及元器件的贴装与焊接工艺，让读者对设计成果的“落地”有一个整体的了解。 第二篇：PCB设计进阶技法与关键考量 掌握了基础知识后，我们将深入探讨PCB设计中更为精妙的技术和需要重点关注的方面，这些是决定产品性能和可靠性的关键。 信号完整性（SI）与电源完整性（PI）分析。 随着电子设备运行速度的提升，信号的质量和电源的稳定性变得尤为重要。 信号完整性： 我们将深入剖析信号在PCB上传输过程中可能出现的各种问题，如反射、串扰、振铃、时序抖动等。讲解如何通过阻抗匹配、走线长度控制、间距设计、端接技术等手段来保证信号的清晰传输。 电源完整性： 电源噪声是导致电路不稳定和误动作的常见原因。我们将研究电源分配网络（PDN）的设计，包括去耦电容的选择与布局、电源层/地层的设计、以及如何有效抑制电源噪声。 电磁兼容性（EMC）设计。 在日益拥挤的电子环境中，如何让设备“不扰人，也不被扰”是关键。 EMI（电磁干扰）的产生与传播： 理解EMI的产生机理，包括传导辐射和辐射辐射。 EMC设计策略： 学习如何在PCB设计阶段就采取有效的措施来减少EMI，例如合理的接地设计、滤波电路的应用、屏蔽措施、走线优化、敏感信号的处理等。 热管理与散热设计。 电子元件工作时会产生热量，不当的热管理会导致性能下降甚至损坏。 热量产生与传递机制： 分析不同元件的发热情况，以及热量在PCB上的传递方式（传导、对流、辐射）。 热设计方法： 学习如何通过合理的布局、散热器的选择与安装、过孔的使用、铜箔面积的优化等来有效散发热量。 高密度互连（HDI）技术与先进PCB工艺。 现代电子产品对PCB的集成度要求越来越高，HDI技术应运而生。 HDI设计原则： 介绍超细线、微过孔、埋盲孔等HDI技术的应用，以及它们如何实现更小的封装尺寸和更高的布线密度。 多层PCB与堆叠设计： 讲解如何设计复杂的PCB堆叠结构，以满足信号层、电源层、地层以及特殊功能的需要。 RF PCB设计考量。 针对射频电路，PCB设计需要满足特定的要求。 RF信号的特性： 学习RF信号的传播特点，如高频损耗、阻抗匹配的重要性。 RF PCB设计技巧： 介绍RF PCB的特殊布线规则，如微带线、带状线的设计，以及对元件布局、接地、屏蔽的要求。 柔性PCB（Flex PCB）与刚挠结合PCB（Rigid-Flex PCB）设计。 随着可穿戴设备、折叠屏手机等产品的兴起，柔性PCB的应用越来越广泛。 柔性PCB的材料与工艺： 了解聚酰亚胺（PI）等柔性基材的特性，以及柔性PCB的制造工艺。 刚挠结合PCB的设计优势： 探讨刚挠结合PCB如何在不同区域实现刚性与柔性的结合，简化结构，提高集成度。 第三篇：PCB设计实践与工具应用 理论与实践相结合，才能真正掌握PCB设计。本篇将侧重于实际操作与工具的运用。 主流PCB设计软件介绍与操作。 本部分将重点介绍几款业内广泛使用的PCB设计软件，如Altium Designer、Cadence Allegro、PADS等。 软件界面与功能概览： 带领读者熟悉软件的基本操作界面、菜单结构和核心功能模块。 原理图绘制与库管理： 详细演示如何创建原理图符号、管理元件库、进行元件的属性设置。 PCB布局与布线实操： 通过实例演示，讲解如何进行元件的精确放置、各种布线模式的应用、差分对的布线、网络的规则设置等。 DRC/LVS的设置与运行： 演示如何根据制造厂家的设计规则设置DRC，并进行LVS检查。 3D模型与装配预览： 介绍如何导入3D模型，进行PCB板的3D预览，以及与机械结构配合的设计。 Gerber文件生成与检查。 PCB设计中的常见问题与解决方案。 在实际设计过程中，难免会遇到各种挑战。本部分将汇总并分析一些常见的PCB设计问题，如布线拥堵、信号干扰、漏焊、虚焊等，并提供切实可行的解决方案。 PCB制造工艺与设计者须知。 了解PCB的制造过程，有助于设计者做出更符合生产实际的设计。 PCB制造的局限性： 介绍不同工艺（如多层板、HDI、阻抗控制等）的精度限制、最小线宽/线距、钻孔精度等。 如何与PCB制造商沟通： 强调与制造厂家的有效沟通对于避免设计返工的重要性，包括提供清晰的设计文档、约定制造公差等。 PCB设计的未来趋势。 展望PCB设计领域的未来发展方向，如更小的封装、更高的集成度、智能化设计辅助、新材料的应用等，激发读者的创新思维。 本书的每一部分都力求深入浅出，理论与实践并重，旨在帮助读者不仅理解PCB设计的“是什么”，更能掌握“怎么做”，最终成为一名出色的PCB设计工程师。无论您是初次接触PCB设计的学生，还是希望提升技能的在职工程师，亦或是对电子硬件设计充满好奇的爱好者，本书都将是您在电子世界探索与创造的宝贵向导。让我们一同踏上这段精彩的PCB设计之旅！

评分☆☆☆☆☆

评价四： 这本书的内容简直是PCB设计领域的一本“百科全书”，它涵盖了从基础知识到高级应用的方方面面，并且信息量巨大，足够我反复研读。我特别喜欢书中关于“热设计”的部分，对于如何合理布局发热元件、如何利用PCB板材散热，都提供了非常实用的方法。在我的项目中，曾经因为热管理不当导致产品性能不稳定，这本书的出现无疑解决了我的一个大难题。另外，书中对“接地”和“滤波”这两个看似简单却至关重要的概念进行了深入剖析，详细解释了不同接地方式的优缺点以及如何根据实际情况进行选择，并给出了多种滤波电路的设计思路和应用案例，这对我理解和解决一些棘手的电磁兼容性（EMC）问题起到了关键作用。书中还涉及了EDA工具的选型和使用技巧，虽然具体工具的更新迭代很快，但书中提供的设计流程和方法论是通用的，能够帮助我更好地学习和掌握任何一款EDA工具。这本书的编排结构非常合理，逻辑清晰，每个章节的过渡也很自然，让我能够循序渐进地学习，不容易产生知识断层。

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评价二： 这本书给我的感觉就像一位经验丰富的老工程师，循循善诱地将他多年的宝贵经验倾囊相授。它不仅仅是一本技术手册，更像是一本PCB设计领域的“武功秘籍”，招式精妙，招招实用。我特别喜欢书中对于“细节决定成败”的强调，从微小的过孔设计到复杂的电源层分割，每一个细节的处理都关乎着最终产品的性能和可靠性。书中通过大量的“踩坑”案例，让我避免了很多不必要的弯路。例如，书中关于阻抗匹配的讲解，不是简单地给出公式，而是结合实际的PCB工艺和材料特性，详细分析了不同阻抗值对信号传输的影响，并提供了具体的计算和验证方法。另外，在器件封装库的建立和管理方面，书中也给出了非常实用的建议，强调了标准化和可追溯性的重要性，这对于团队协作和后期维护非常有帮助。让我印象深刻的是，书中还涉及了一些前沿的设计技术，比如柔性PCB和刚挠结合板的设计注意事项，这让我对PCB技术的发展趋势有了更深的认识。这本书的语言风格比较朴实，没有太多花哨的辞藻，但每一个字都饱含着作者对PCB设计事业的热爱和执着，读起来让人受益匪浅。

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评价五： 我一直认为，PCB设计是一门艺术与科学的完美结合，而这本书恰恰完美地展现了这一点。它不仅仅是技术的堆砌，更蕴含着对工程美学和用户体验的追求。书中在讲解高密度互连（HDI）技术时，不仅仅是介绍其基本原理，还深入探讨了HDI设计对信号完整性和热管理的影响，并提供了很多优化策略。我印象最深刻的是，书中对“防静电放电”（ESD）设计进行了详细的阐述，从元器件的选择到PCB布局，都给出了有效的防护措施，这对于很多对静电敏感的电子产品来说，是必不可少的设计考量。此外，书中还涉及了PCB的可靠性设计，比如应对恶劣环境的特殊设计考量，以及如何通过合理的结构设计提高PCB的抗机械应力能力，这些内容在很多基础教材中都很少提及。这本书的语言风格非常专业且严谨，但又不会过于晦涩难懂，作者能够用清晰的逻辑和生动的比喻来解释复杂的概念，让读者在理解技术的同时，也能体会到其中的趣味性。总而言之，这本书是一部PCB设计领域的宝藏，它为我提供了一个坚实的知识基础，也激发了我对PCB设计更深入的探索和思考。

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评价一： 拿到这本《印制电路板（PCB）设计技术与实践（第3版）》后，我首先被它扎实的理论基础和丰富的实践案例所吸引。书中对PCB设计流程的梳理清晰明了，从前期的概念构思到后期的可制造性设计（DFM），每个环节都进行了深入的讲解。特别是在信号完整性（SI）和电源完整性（PI）方面，作者不仅阐述了理论原理，还结合大量的实际案例，给出了具体的设计技巧和优化方法。比如，在讲解高速信号布线时，书中提供了多种差分对走线的优化策略，并配以仿真结果图，让我能直观地理解不同布线方式对信号质量的影响。此外，书中对EMC/EMI的设计考量也相当详尽，从元器件选型、布局布线到屏蔽接地，都给出了切实可行的建议，这对于我目前正在进行的高密度、高频PCB项目来说，简直是雪中送炭。我尤其欣赏的是书中对于各种设计工具的使用指导，虽然我主要使用的是XX软件，但书中提供的通用设计理念和方法论，同样具有很高的参考价值，让我能够举一反三，更好地掌握我的设计工具。总的来说，这本书为我提供了一个非常系统和全面的PCB设计知识体系，让我在面对复杂设计挑战时，不再感到迷茫。

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评价三： 说实话，一开始拿到这本《印制电路板（PCB）设计技术与实践（第3版）》时，我有点担心它会过于理论化，枯燥乏味。然而，当我真正翻阅起来，却惊喜地发现它完全颠覆了我的预期。这本书最大的亮点在于其“实践”二字，它没有停留在空泛的理论层面，而是将理论与实际生产中的各种问题紧密结合。比如，在讲到“可制造性设计”（DFM）时，书中不仅列举了常见的可制造性问题，还提供了具体的设计规范和检查清单，比如最小线宽、最小间距、过孔大小等，并解释了这些规范背后的原因，让我明白了为什么需要遵循这些规则，而不仅仅是死记硬背。书中对“可测试性设计”（DFT）的阐述也同样深入，提供了许多在PCB设计阶段就可以考虑的测试点布局和信号访问策略，这对于后续的生产测试环节至关重要，能够大大降低测试成本和提高测试效率。我尤其赞赏书中对于一些“潜规则”的揭示，那些在标准文档中不容易找到，但却是实际工程师必须了解的经验法则，这本书都一一罗列了出来，让我感觉自己就像在和一位经验丰富的导师对话。

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书很实用，我很喜欢，以后一定要在京东买，是我想要的！

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