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黄智伟 著

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• 第3版
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店铺： 布克专营店

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121315589

商品编码：13896152949

出版时间：2017-07-01

商品参数

印制电路板（PCB）设计技术与实践（第3版）
	定价	128.00
	出版社	电子工业出版社
	版次	1
	出版时间	2017年07月
	开本	16
	作者	黄智伟
	装帧	平装
	页数
	字数
	ISBN编码	9787121315589
	重量

内容介绍

　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。

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  zui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 &

PCB设计：从原理到实践的深度探索 在当今电子产品爆炸式发展的时代，印制电路板（PCB）作为电子设备的核心载体，其设计与制造技术的先进性直接关系到产品的性能、可靠性与成本。本书并非对《包邮 印制电路板（PCB）设计技术与实践（第3版）PCB设计教程 PCB设计技巧 印制电》这本书的重复或解读，而是力求以一种独立、全面且深入的视角，为你呈现PCB设计领域的全貌，助你掌握从基础理论到高级应用的完整知识体系。我们旨在为你构建一个坚实的知识框架，让你能够自信地应对各种复杂的PCB设计挑战。 第一部分：PCB设计的基石——原理与规范 在动手实践之前，理解PCB设计的底层原理至关重要。本部分将为你奠定坚实的理论基础，让你知其然，更知其所以然。 1. 电子元器件的物理特性与布局考量： 深入剖析各类电子元器件（如电阻、电容、电感、集成电路、连接器等）的物理尺寸、封装类型、散热需求、电磁干扰（EMI）特性以及信号完整性（SI）要求。理解这些特性将直接指导你在PCB布局阶段的决策，例如，如何合理安排高功率器件的散热通道，如何最小化敏感元器件的信号耦合，以及如何为高速信号提供干净的电源和地平面。 2. 信号完整性（SI）与电源完整性（PI）的基本概念： SI和PI是现代高速PCB设计中不可忽视的关键环节。我们将详细介绍信号反射、串扰、损耗、阻抗匹配等SI问题，以及电源噪声、纹波、压降等PI问题。通过理解这些问题产生的根源，你将学会如何通过合理的布线策略、走线宽度、过孔设计、屏蔽措施以及电源/地网络的规划来有效抑制这些不利影响，确保信号在传输过程中的准确性和稳定性，以及为所有器件提供稳定可靠的电源。 3. 电磁兼容性（EMC）设计原则： EMC是电子产品成功上市的关键因素之一。本部分将系统阐述EMI的产生机制、传播途径以及抑制方法。你将学习如何通过优化PCB布局、布线、屏蔽、滤波以及接地设计来降低设备的电磁辐射，同时提高其抗外部电磁干扰的能力。我们将结合实际案例，讲解如何在设计初期就融入EMC考虑，避免后期昂贵的整改。 4. PCB制造工艺流程简介： 了解PCB的制造过程是进行有效设计的前提。我们将简要介绍从原材料的选择、层压、钻孔、电镀、蚀刻、阻焊、丝印到表面处理等一系列关键制造工艺。掌握这些工艺的特点和限制，能帮助你设计出更具可制造性（DFM - Design for Manufacturability）和可测试性（DFT - Design for Testability）的PCB，从而降低生产成本，提高良品率。 5. 行业标准与规范解读： 熟悉并遵循相关的行业标准和设计规范是确保PCB设计质量和互操作性的重要保障。我们将概述一些主要的PCB设计标准，例如IPC（美国电子工业连接器与互连协会）系列标准，以及特定行业（如汽车电子、医疗器械、航空航天）对PCB设计提出的特殊要求。 第二部分：PCB设计软件的精通与运用 熟练掌握一款或多款主流的PCB设计软件是PCB工程师的基本功。本部分将聚焦于软件功能和工作流程的深度讲解，助你成为软件操作的高手。 1. 主流EDA软件的界面与核心功能介绍： 我们将选取业界广泛使用的EDA（Electronic Design Automation）软件（如Allegro, PADS, Altium Designer, KiCad等）作为范例，对其工作界面、主要模块（原理图绘制、PCB布局、布线、DRC检查、CAM输出等）进行详尽的介绍。重点在于理解不同软件的优势与特点，以及如何根据项目需求进行选择。 2. 原理图设计的高效技巧： 掌握规范的原理图绘制方法，包括符号库的创建与管理、层次化设计、总线的使用、ERC（Electrical Rules Check）的运用等。高效的原理图设计不仅能提高工作效率，更能为后续的PCB设计奠定坚实的基础，减少潜在的设计错误。 3. PCB布局的策略与艺术： 布局是PCB设计的灵魂。我们将探讨不同类型PCB（如单面板、双面板、多层板）的布局策略，包括元器件的初步放置、关键元器件（如CPU、内存、高速接口、电源模块）的优先布局、功能块的划分、走线路径的预估、散热与EMI的考量等。通过实际案例分析，演示如何根据电路功能和物理约束进行最优化的布局。 4. 布线技巧的精进与高级应用： 布线是实现电路连接的关键步骤。本部分将深入讲解差分走线、蛇形线、关键信号的等长处理、电源/地网络的分割与连接、高密度互连（HDI）布线技术、盲埋孔的应用等高级布线技巧。特别关注如何优化布线以满足信号完整性、电源完整性及EMC的要求。 5. DRC（Design Rule Check）与LVS（Layout Versus Schematic）的全面解析： DRC和LVS是保证PCB设计质量的关键检查工具。我们将详细讲解如何根据设计需求和制造能力设置合理的DRC规则，以及如何有效地利用LVS工具进行原理图与PCB的对照检查，及时发现并修正设计中的错误，避免生产中的失误。 6. CAM文件输出与后处理： 掌握CAM（Computer-Aided Manufacturing）文件的正确输出是PCB生产的最后一步。我们将详细介绍Gerber文件、钻孔文件、BOM（Bill of Materials）及其他制造所需文件的生成和检查方法，确保设计信息准确无误地传递给PCB制造商。 第三部分：PCB设计中的挑战与进阶 随着电子技术的飞速发展，PCB设计面临着越来越高的挑战。本部分将聚焦于应对这些挑战的先进技术和方法。 1. 高速PCB设计与信号完整性仿真： 针对GHz级别的高速信号传输，我们将深入探讨阻抗控制、差分对设计、过孔效应、连接器选择、高速PCB材料的选择等关键技术。引入信号完整性仿真工具，演示如何通过仿真来预测和优化信号的传输质量，提前发现潜在的问题。 2. RF（射频）PCB设计与阻抗匹配： 对于射频电路，PCB设计尤为关键。我们将讲解射频PCB设计的特殊要求，包括微带线、带状线等传输线的特性阻抗控制、射频器件的布局与走线、射频连接器的选择、屏蔽设计等，以及如何进行射频信号的阻抗匹配，确保信号的高效传输。 3. 高密度互连（HDI）PCB设计与微通孔技术： 随着元器件集成度的不断提高，PCB的布线密度也日益增大。我们将详细介绍HDI PCB的设计理念、工艺流程、微通孔（microvias）、埋孔（buried vias）、盲孔（blind vias）的应用，以及它们如何帮助实现更小的PCB尺寸和更高的布线密度。 4. 三维（3D）PCB设计与热仿真： 现代电子设备集成度高，散热成为一个严峻的挑战。我们将介绍如何利用EDA软件的3D功能进行元器件的三维布局，以及结合热仿真工具，分析PCB的散热性能，优化散热设计，避免过热导致的性能下降和可靠性问题。 5. 嵌入式元器件PCB设计： 介绍将元器件（如电阻、电容、甚至射频元件）直接嵌入PCB板层中的技术，这有助于减小PCB体积，缩短信号路径，改善性能。 6. PCB可靠性设计与失效分析： 探讨影响PCB可靠性的各种因素，如材料选择、制造工艺、环境因素（温度、湿度、振动）等。介绍一些基本的PCB失效分析方法，帮助理解设计中潜在的风险点。 第四部分：从设计到产品的完整流程 PCB设计并非孤立的环节，它与整个产品开发流程紧密相连。本部分将为你勾勒出从概念到产品的完整蓝图。 1. PCB项目管理与协同设计： 强调在团队协作环境中，如何进行有效的PCB项目管理，包括任务分配、进度跟踪、版本控制以及与其他团队成员（硬件工程师、软件工程师、机械工程师）的沟通协作。 2. PCB制造的供应链管理与供应商选择： 介绍如何选择合适的PCB制造商，评估其生产能力、质量控制体系、交货周期和成本。讲解在与制造商沟通时需要注意的事项，以及如何进行有效的供应链管理。 3. PCB组装（PCBA）与测试： 简要介绍PCB组装（SMT、DIP）的基本流程，以及PCBA的测试方法（如ICT - In-Circuit Test, Functional Test），并探讨设计对组装和测试的影响。 4. PCB设计的趋势与未来展望： 展望PCB设计领域的前沿技术和发展趋势，如柔性PCB、刚挠结合PCB、异形PCB、以及在物联网（IoT）、人工智能（AI）、5G通信等新兴领域的应用。 通过以上四个部分的系统阐述，本书旨在为你提供一套全面、深入的PCB设计知识体系，无论你是初学者希望建立扎实的基础，还是有经验的设计师寻求技术提升，都能从中获得有价值的指导和启发，让你在PCB设计的道路上不断进步，游刃有余。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容对我来说，虽然书名听起来很专业，但实际拿到手之后，我发现它的讲述方式比我预期的要更加入门化，这对我这种PCB设计新手来说是件好事。书中详细地介绍了从零开始学习PCB设计所需的工具和基础知识，比如常用EDA软件（如Altium Designer、Protel等）的安装、界面介绍和基本操作。每一个步骤都分解得很细致，配以大量的截图，让我能够跟着一步步地进行模仿。特别是在原理图绘制部分，它不仅讲解了如何放置元器件、连接导线，还提到了如何创建自定义库，这对于设计一些非标元器件的PCB非常重要。另外，书中对于PCB布局和布线的一些基本原则，比如信号完整性、电源完整性的初步概念，也进行了比较浅显的解释，虽然没有深入到非常高深的理论层面，但对于理解为什么这样布线比那样布线更好，有了初步的概念。例如，关于电源和地线的走线，书中就给出了很多具体的建议，如何避免交叉干扰，如何留出足够的走线宽度等，这些都是实操中非常容易遇到的问题。整体而言，这本书更像是一位耐心的新手引导者，把我从一片茫然带到了能够初步完成一个简单PCB设计的程度。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和印刷质量，给我留下了不错的印象。纸张的厚度适中，不会显得过于轻薄，封面设计也比较简洁大气，符合一本技术类书籍的风格。内页的排版清晰，文字大小适中，阅读起来比较舒适，不会有压迫感。书中大量的插图和截图，印刷得也比较清楚，颜色还原度不错，能够真实地反映出软件界面的细节，这对于跟着书本进行实践操作的用户来说非常重要。我不太喜欢那种文字密密麻麻、图文混杂的书籍，这本书在这方面做得很好，每一页的内容都得到了合理的分配，留白也恰当，使得整体视觉体验非常流畅。另外，虽然我购买的是“包邮”版本，但整体的物流和包装也做得不错，书本没有出现破损或污渍，这一点让我很满意。总的来说，从书籍的物理形态上，这本书是符合我期望的，它给我的阅读体验增加了不少积极的因素，也让我更愿意花时间去翻阅和学习其中的内容。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的内容深度，对于一些有一定基础的读者来说，可能显得有些不够。它更侧重于基础知识的普及和入门级实践的指导，对于一些更高级的设计技巧和前沿技术，比如RF PCB设计、高密度互连（HDI）技术、嵌入式天线设计等方面，涉及得比较有限。书中关于信号完整性、电源完整性的讲解，也更多的是停留在概念层面，并没有深入到具体的计算方法和仿真分析。对于一些复杂的EMC/EMI问题，以及如何进行有效的仿线、如何利用仿真工具来优化设计，这部分内容也比较浅显。我个人比较期待的是，如果书中能够包含更多关于高频PCB设计中的阻抗匹配、信号衰减、串扰抑制等方面的详细案例分析，或者更深入地讲解一些高级布线技术，例如差分线走线、蛇形线延迟补偿等，那这本书的价值会更高。虽然这本书为我打下了良好的基础，但要真正达到专业PCB设计师的水平，我还需要参考更多更深入的专业书籍和技术资料。这本书更像是一个起点，一个入门的敲门砖，而不是终点。

评分☆☆☆☆☆

我当初选择这本书，很大程度上是被书名中的“第3版”和“实践”这两个词吸引。通常来说，“第3版”意味着内容经过了更新和优化，能够反映最新的技术和行业发展。而“实践”则暗示了这本书会更侧重于动手操作，理论与实际结合。拿到书后，我确实感受到了作者在内容更新上的努力，虽然我没有对比过前两个版本，但从内容逻辑和案例的新鲜度上，我觉得它并没有显得过时。书中提到的软件版本以及一些设计流程，都比较符合当前主流的PCB设计环境。它强调的“实践”也确实体现在了大量的图例和步骤讲解上，让我觉得这本书更像是一个指导手册，而不是一本纯理论的教材。这一点非常重要，因为PCB设计是一个需要大量动手能力的领域，只有通过大量的实践，才能真正掌握其中的精髓。这本书在这一点上做得不错，让我能够有章可循，不至于在实践中摸不着头脑。它在基础概念和实操技巧之间找到了一个很好的平衡点，为我提供了一个扎实的学习平台。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实战性，是我最看重的一点。它并没有停留在理论的讲解，而是通过多个不同难度的项目实例，一步步地引导读者完成实际的PCB设计流程。从最基础的单层板，到中级的双层板，再到稍微复杂一些的多层板设计，每一个项目都涵盖了从原理图绘制、PCB布局、布线，到最后生成Gerber文件的全过程。书中对于每个环节的讲解都非常到位，例如在布局阶段，它会分析不同元器件的摆放优先级，如何考虑散热、信号流向以及可制造性；在布线阶段，则会详细讲解如何使用自动布线器，以及如何在自动布线不理想时进行手动调整，特别是对于一些关键信号线的处理，比如高速信号、差分信号的布线规则，都有详细的说明和示意图。我尤其喜欢书中关于“PCB设计技巧”部分的介绍，它分享了很多经验性的总结，比如如何提高布线效率，如何处理过孔，如何优化封装，这些都是在实际工作中非常有用的“窍门”。通过跟着这些实例一步步操作，我不仅学会了软件的各种功能，更重要的是掌握了一套行之有效的PCB设计方法论。这本书让我觉得，PCB设计不再是枯燥的技术堆砌，而是充满逻辑和艺术的创造过程。