印制电路板设计教程 pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

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孟祥忠主编编

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出版社：电子工业出版社

ISBN：9787121319013

版次：1

商品编码：12224518

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-07-01

用纸：胶版纸

页数：208

字数：332800

具体描述

内容简介

　　本书从实用角度出发，结合企业实际设计项目，使学生掌握电路绘制及电路板设计过程。内容包括三音电子门铃版图设计、电池充电器电路版图设计、硬盘信号控制模块电路版图设计、双频无线话筒接收器电路版图设计、串行接口电路设计等内容。本书打破了传统的学科式教材模式，所选项目都是由企业专家和工程师从上百个项目中精挑细选的，具有很强的代表性，能够完全覆盖课程的知识点和技能点。

前言/序言

“印制电路板设计教程”这门课程是电类专业的核心课程之一，理论性和系统性较强，为了帮助学生掌握并深刻理解课程中涉及的概念、理论和方法，以及增强解决实际问题的能力，需要从实用角度出发，结合具体的实际项目，使学生掌握电路绘制及电路板的设计过程。

本书第1版于2009年8月出版，是根据国家高职示范校建设的课程标准及模式，结合企业实际设计项目编写的项目化教材。由于内容实用、表述清晰、可操作性强，自出版以来，得到了众多高职院校的欢迎，在此对同行和读者的支持表示衷心的感谢。

随着高等职业教育教学改革的不断深入，为突出教材的实用性、先进性和技能性，在本次修订过程中，根据职业教育的特点，突出能力培养，对全书进行了一些必要的增减和完善。对于本次修订，继续保持了编写第1版时制定的两个原则：

（1）让外行的人能够看懂。通过阅读本书能够对设计电路板有一个总体的、全面的了解；

（2）让内行的人读完之后不觉得肤浅。要体现出电子学发展极为迅速的特点，将电路板设计领域中的一些最新观点、最新成果涵盖其中。

除此之外，我们着重考虑了要力求能够较为全面地反映近5年来电路板设计领域的最新发展。

此次修订的另一个特点是采用二维码技术，增加了实操视频，做到书网互动、随学随扫。由于文字介绍表述繁琐，故对大部分项目的实操介绍部分都对应配备了操作视频，读者可以形象直观地看清、看懂整个设计流程，可以有效提高学习效果。

本书共设置了6个项目，分别是Protel DXP 2004的使用、三音电子门铃电路版图设计、电池充电器电路版图设计、硬盘信号控制模块电路版图设计、模型飞机机载测控系统电路版图设计和串行接口电路版图设计。所有项目精选自企业和工程实例，具有很强的代表性。

本书由大连职业技术学院的孟祥忠任主编，由于编者水平有限，书中难免还会存在一些缺点和错误，殷切希望广大读者批评指正。

《PCB设计之道：从原理到实践的精通之路》导言在日新月异的电子技术浪潮中，印制电路板（PCB）作为连接电子元器件的“骨架”和“脉络”，其重要性不言而喻。它不仅承载着复杂的电路功能，更是产品性能、可靠性和成本的关键决定因素。从智能手机到高性能服务器，从医疗设备到航空航天器，PCB的身影无处不在。一本深入浅出的教程，能够帮助工程师、爱好者以及学生们掌握PCB设计这一核心技能，无疑是踏入电子设计领域、实现创意无限的重要基石。然而，市面上关于PCB设计的书籍琳琅满目，但真正能够将复杂的设计理论与实际操作完美结合，并深入剖析其背后原理的，却并不多见。《PCB设计之道：从原理到实践的精通之路》正是这样一本致力于填补这一空白的著作。它并非一本简单的软件操作手册，也不是一篇泛泛而谈的理论概览，而是一条指引读者从零开始，逐步精通PCB设计全流程的修炼之路。本书旨在帮助读者建立起扎实的理论基础，培养严谨的设计思维，并掌握解决实际设计中遇到的各种挑战的实用技巧。本书内容概述《PCB设计之道》将PCB设计的整个过程分解为一系列逻辑清晰、循序渐进的章节，每一部分都围绕着“为什么”和“怎么做”展开，力求让读者不仅知其然，更知其所以然。第一部分：PCB设计的基础概念与理论构建在正式踏入绘图工具之前，建立对PCB设计核心概念的深刻理解至关重要。本部分将从最基础的层面开始，为读者打下坚实的理论根基。电子元器件与电路基础回顾：尽管本书聚焦于PCB设计，但对基本的电子元器件（如电阻、电容、电感、二极管、三极管、集成电路等）的工作原理及其在电路中的作用进行简要回顾，是理解信号流向和布局布线依据的前提。我们将重点关注那些与PCB布局布线直接相关的特性，例如引脚定义、封装类型、功率损耗等。 PCB的构成与制造工艺：深入剖析PCB的物理构成，包括基板材料（如FR-4、高频板材等）的选择原则、铜箔层、绝缘层、阻焊层、丝印层等各自的功能。同时，我们会简要介绍PCB制造的基本流程，如覆铜、钻孔、电镀、蚀刻、阻焊印刷、表面处理等，这有助于读者理解设计决策对制造工艺的影响，从而做出更具经济性和可行性的设计。电气设计基础与PCB的关联：探讨电流、电压、电阻、电容、电感、阻抗等基本电气参数在PCB设计中的体现。重点讲解差分信号、电源完整性（PI）、信号完整性（SI）等核心概念，并解释它们为何是现代高速PCB设计中不可或缺的考量因素。例如，为何高速信号需要特殊的走线方式？为何电源网络的去耦电容如此重要？这些问题都将在本部分得到解答。 PCB设计流程概览：勾勒出完整的PCB设计流程，从原理图设计、元器件选型、PCB布局、布线、DRC（设计规则检查）、LVS（版图与原理图一致性检查）到Gerber文件的生成与审阅。理解整个流程有助于读者建立全局观，明确每个阶段的任务与目标。第二部分：原理图设计——电路的逻辑蓝图原理图是PCB设计的起点，它准确地表达了电路的功能和连接关系。本部分将带领读者掌握高质量原理图的设计技巧。电路符号的绘制与规范：学习如何在EDA（电子设计自动化）软件中绘制标准、易读的电路符号，并遵循行业通用的设计规范，以保证原理图的清晰度和专业性。元器件的库管理：讲解如何有效地创建、管理和使用元器件库。这包括对元器件封装的理解、引脚的正确映射、以及参数的准确设置，是后续PCB布局布线的基础。层次化原理图设计：介绍如何利用层次化设计思想来管理复杂的电路。通过将大型电路分解为模块化的子电路，可以显著提高设计效率、可维护性和团队协作能力。网络标号与总线的使用：掌握网络标号和总线的规范使用方法，这对于清晰地表达电路连接、减少连线数量、以及方便DRC检查至关重要。设计规则与检查：讲解如何在原理图设计阶段就引入设计规则，例如短路、开路、未连接引脚的检查，以及如何利用软件自带的ERC（电气规则检查）功能来发现潜在的设计错误。第三部分：PCB布局——功能与性能的平衡艺术布局是PCB设计中最具挑战性也是最关键的环节之一，它直接影响到电路的性能、可靠性和EMC（电磁兼容性）。元器件的选型与封装匹配：在原理图阶段确定元器件后，需要根据元器件的物理尺寸、散热需求、电气特性等因素，选择合适的PCB封装。本部分将详细讨论封装选择的考量因素。 PCB板框的定义与规划：讲解如何根据产品需求、外壳尺寸、安装孔位置等因素，精确定义PCB的板框。关键元器件的识别与摆放原则：重点分析如CPU、FPGA、高速接口、电源IC、敏感模拟电路等关键元器件的摆放原则。如何最大限度地缩短关键信号的走线路径？如何有效隔离干扰源？电源和地网络的优化布局：深入探讨电源和地网络的布局策略，包括电源层、地平面、去耦电容的摆放位置，以及如何避免电源和地回路的形成，这是保证信号完整性和EMC性能的关键。散热设计考量：对于发热量大的元器件，需要考虑其散热需求，如使用散热焊盘、散热孔、或配合散热片的设计。 EMC/EMI的设计原则：讲解如何通过合理的元器件布局来降低电磁干扰（EMI）的产生，并提高电路对外部电磁干扰（EMC）的抗干扰能力。这包括信号源与接收器的邻近性、敏感信号的屏蔽、以及高低速区域的划分等。同类型元器件的批量摆放：对于大量的同类型元器件，如何进行有序、高效的摆放，同时兼顾后续的布线便利性。第四部分：PCB布线——信号的生命通道布线是将电路原理图转化为实际电路板的关键步骤。本部分将带领读者掌握从简单到复杂的布线技巧。布线规则与策略：讲解基本的布线规则，如线宽、线距、过孔的大小与形状、走线角度等，并深入探讨不同的布线策略，如单边走线、差分走线、蛇形走线等。信号完整性（SI）在布线中的体现：详细讲解如何通过合理的布线来保证信号的完整性。这包括阻抗匹配、串扰的抑制、反射的处理、时序的控制等。我们将深入分析微带线、带状线的等效电路以及其阻抗的计算。电源完整性（PI）在布线中的应用：讨论如何通过优化电源和地的布线，减小电源阻抗，保证各个器件都能获得稳定可靠的电源供应。重点讲解去耦电容的有效配置。差分信号的布线技巧：学习如何精确地布设差分信号线，包括线宽、线距、长度匹配、过孔的对称性等，以保证信号的良好质量。高密度互连（HDI）技术与HDI布线：介绍HDI技术的概念，以及在HDI PCB设计中特有的布线方法，如盲孔、埋孔、微过孔的使用。高速PCB的布线注意事项：针对高速PCB设计，总结一套行之有效的布线指导原则，包括避免锐角、保持线束的完整性、以及优化回流路径等。热风焊盘（Thermal Relief）与孤岛效应：讲解热风焊盘的作用，以及如何避免孤岛效应的产生，以利于焊接和可维护性。过孔的优化与设计：讨论过孔的类型、数量、以及在不同信号类型中的应用，如何通过合理使用过孔来简化布线，同时避免对信号完整性产生不利影响。第五部分：设计规则检查（DRC）与版图验证 DRC是PCB设计过程中至关重要的一环，它能够有效防止设计错误，确保PCB能够顺利制造。 DRC规则的设置与理解：详细讲解各种DRC规则的含义，如最小线宽、最小线距、最小孔径、最小孔距、最小焊盘到铜箔的距离等，以及如何根据不同工艺要求设置合理的DRC规则。 DRC检查的执行与分析：演示如何在EDA软件中执行DRC检查，并指导读者如何分析和解决DRC报告中出现的错误。 LVS（Layout Versus Schematic）验证：讲解LVS检查的作用，即验证PCB版图中的连接关系是否与原理图完全一致，这是避免“连接错误”的关键步骤。 3D预览与封装检查：利用EDA软件的3D预览功能，直观检查PCB的立体结构、元器件的堆叠情况，以及与外壳的配合关系。 DRC与LVS对设计质量的影响：强调DRC和LVS不仅是检查错误，更是优化设计、提高可靠性的重要手段。第六部分：PCB生产文件生成与审阅完成设计后，需要生成一系列标准化的生产文件，以供PCB制造商使用。 Gerber文件的生成与格式：详细介绍Gerber文件（RS-274X）的生成过程，包括各层（顶层铜、底层铜、阻焊层、丝印层、钻孔层等）的输出设置。钻孔文件的生成（Excellon）：讲解钻孔文件的生成及其重要性，以及如何确保钻孔信息准确无误。 BOM（物料清单）的生成与核对：强调BOM的重要性，包括元器件型号、数量、封装、位号等信息，以及如何生成准确的BOM表。生产说明文件的编写：指导读者如何编写清晰、完整的生产说明文件，包括特殊工艺要求、测试点信息、元器件的极性指示等。 Gerber文件的审阅与第三方工具：介绍使用第三方Gerber查看工具的重要性，以及如何对生成的Gerber文件进行最终的审阅，以发现潜在的设计或输出问题。第七部分：高级PCB设计主题与未来趋势本书的最后部分将深入探讨一些更高级的设计主题，并展望PCB设计的未来发展方向。阻抗控制的精确实现：深入讲解如何通过精确的线宽、介质厚度、介电常数等参数来控制走线的阻抗，以满足高速信号传输的要求。堆叠设计（Stackup Design）的优化：探讨多层PCB的堆叠设计，包括层数的选择、信号层与电源/地层的分布，以及如何优化堆叠以提高信号完整性和EMC性能。热管理与散热设计进阶：进一步探讨复杂的散热设计，如热分析的初步介绍，以及如何通过PCB设计来优化整体散热方案。微带线与带状线的计算与仿真：介绍如何使用公式或仿真工具来精确计算微带线和带状线的阻抗。 PCB设计的自动化与智能化：探讨未来PCB设计可能的发展方向，如AI辅助设计、智能布线等。 PCB制造工艺的演进：简要介绍一些新兴的PCB制造技术，如柔性PCB、刚挠结合PCB、陶瓷PCB等，以及这些技术对设计提出的新要求。本书特色与价值《PCB设计之道：从原理到实践的精通之路》并非简单地罗列软件操作步骤，而是：理论与实践深度结合：每一项设计技术都建立在坚实的理论基础之上，并辅以实际案例的剖析，帮助读者理解“为什么”这样做，而不仅仅是“怎么做”。循序渐进，逻辑清晰：按照完整的PCB设计流程，从基础概念到高级主题，层层递进，确保读者能够逐步建立起完整的知识体系。注重设计思维的培养：强调培养读者的分析问题、解决问题的能力，鼓励他们独立思考，做出最优化的设计决策。覆盖核心设计要素：深入讲解了信号完整性、电源完整性、EMC/EMI等现代PCB设计中至关重要的技术点。实用性强，可操作性高：尽管不包含具体的软件教程，但书中提供的设计原则和方法适用于市面上主流的EDA软件，读者掌握本书内容后，可以迅速迁移到具体工具中进行实践。面向广泛的读者群体：无论是初学者、有一定经验的工程师，还是电子工程专业的学生，都能从本书中获得深刻的启发和实用的指导。结语掌握PCB设计技能，意味着掌握了将电子创意变为现实的关键能力。这本《PCB设计之道：从原理到实践的精通之路》将是您在这条道路上最可靠的向导。它将引领您穿越复杂的技术迷雾，领略PCB设计的艺术与科学，最终成为一名游刃有余的PCB设计专家。无论您是希望提升现有技能，还是准备开启全新的电子设计之旅，本书都将是您不可或缺的宝贵财富。

用户评价

评分☆☆☆☆☆

我是一位有着几年实际工作经验的PCB工程师，一直以来都希望能系统地梳理和深化自己的知识体系，这本书恰好满足了我的需求。它不仅仅停留在基础知识的罗列，而是深入探讨了许多在实际工作中经常遇到的问题和解决方案。比如，关于信号完整性、电源完整性这些关键环节，书中提供了非常详尽的分析和设计指导，让我对这些抽象的概念有了更深刻的理解，也学会了如何通过具体的PCB设计来规避潜在的问题。我特别欣赏书中关于布局布线策略的论述，不同类型信号的处理方法、高速信号的走线规则、差分对的约束等等，都写得非常详细且具有指导意义。而且，书中还提及了一些行业内的最佳实践和最新的设计趋势，这对于我保持技术的前沿性非常有帮助。我尝试着将书中的一些理念应用到我最近的一个项目中，效果非常显著，大大提高了设计的可靠性和性能。这本书就像一本“武林秘籍”，把我积累的零散经验串联起来，并且补充了我之前未曾触及的“内功心法”。

评分☆☆☆☆☆

作为一名非电子专业的学生，我一直对制造和设计有着浓厚的兴趣。偶然间发现了这本书，被它的标题吸引，虽然感觉有些挑战，但最终还是决定尝试一下。让我意外的是，这本书的语言风格非常友好，没有太多让人望而却步的专业术语，即使有，作者也会用通俗易懂的方式来解释。我尤其喜欢书中附带的大量图示和实例，它们帮助我更直观地理解各种原理和操作。例如，在讲解阻抗匹配时，书里给出了几个具体的计算公式，并配以详细的图解，让我一下子就明白了为什么需要阻抗匹配以及如何实现。此外，书中还介绍了多种主流的PCB设计软件，并针对其中一些软件给出了详细的操作教程，让我能够快速上手，并且能够根据自己的需求选择合适的工具。这本书让我觉得自己离“造出”一个属于自己的电子产品又近了一步，那种成就感是前所未有的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度都超出了我的预期。作为一名在电子行业摸爬滚打多年的老兵，我以为自己对PCB设计已经了如指掌，但阅读过程中，我仍然从中汲取到了不少新的知识和灵感。作者在书中对PCB设计过程中的一些细节处理，比如焊盘的设计、过孔的优化、泪滴的应用等，都进行了细致的分析，并且给出了充分的理由。我特别赞赏书中关于EMC/EMI设计的章节，这是许多PCB设计书籍中容易被忽略但又至关重要的部分。作者不仅讲解了理论知识，还提供了很多实用的避免电磁干扰的设计技巧，这对于提高产品的可靠性和合规性具有非常重要的指导意义。这本书的结构非常清晰，逻辑性很强，从宏观的设计流程到微观的细节处理，都过渡得非常自然。我发现书中很多观点都和我的实际经验不谋而合，让我更加坚定了自己的设计理念，也发现了可以改进的方向。

评分☆☆☆☆☆

我是一名业余的电子爱好者，一直梦想着能自己设计PCB，制作出一些有趣的小玩意。在尝试了市面上一些零散的教程后，我发现它们要么过于浅显，要么过于专业，很难找到一个真正适合我的书籍。直到我遇到了这本书，它就像为我量身定做的。作者在书中非常注重实践，从元器件的选择、原理图的绘制，到PCB的布局布线、 Gerber文件的生成，每一个环节都进行了详细的讲解，并且提供了大量的实际案例。我最喜欢的是书中关于“从零开始设计一个XXX”的章节，它把一个完整的项目流程呈现在我面前，让我能够跟着一步步地学习和实践。我尝试着按照书中的方法设计了一个简单的LED闪烁器，虽然很简单，但对我来说却意义重大。这本书不仅教会了我技术，更重要的是，它给了我实现自己想法的信心和勇气，让我觉得DIY电子产品不再遥不可及。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是让我大开眼界！虽然我之前对电子工程知之甚少，抱着试试看的心态入手了这本书，结果惊喜连连。它不像我想象的那么枯燥晦涩，而是用非常生动形象的语言，把那些复杂的概念一一拆解。比如，书里用了很多生动的比喻来解释不同元器件的功能和连接方式，让我一下子就明白了之前困扰我的那些“黑话”。而且，它还详细介绍了各种工具的使用方法，从最基础的软件安装到一些进阶技巧，都讲得非常到位。我跟着书里的步骤一步步操作，感觉自己真的在一步步学习掌握一项新技能。最让我感动的是，作者并没有假设读者已经具备扎实的背景知识，而是从零开始，循序渐进，每一步都考虑得非常周全。即使遇到一些我不理解的地方，书里也提供了很多拓展阅读的建议，或者提示我可以参考哪些资源，让我感觉自己不是一个人在战斗，而是有一位经验丰富的导师在指引我前进。这本书不仅教会了我知识，更重要的是，它激发了我学习的热情和探索的欲望。