Cadence高速電路闆設計與仿真(第5版)——原理圖與PCB設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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周潤景著 著

圖書標籤:

• Cadence
• 高速電路闆
• PCB設計
• 原理圖
• 仿真
• 電子工程
• 電路設計
• 信號完整性
• 電源完整性
• EMC/EMI

店鋪： 妙語書言圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121250491

商品編碼：29361830416

包裝：平裝

齣版時間：2015-04-01

基本信息

書名：Cadence高速電路闆設計與仿真(第5版)——原理圖與PCB設計

定價：88.0元

作者：周潤景著

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2015-04-01

ISBN：9787121250491

字數：736000

頁碼：

版次：5

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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Cadence高速電路闆設計與仿真經典力作

內容提要

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本書以Cadence Allegro SPB 16.6為基礎，從設計實踐的角度齣發，以具體電路的PCB設計流程為順序，深入淺齣地詳盡講解元器件建庫、原理圖設計、布局、布綫、規則設置、報告檢查、底片文件輸齣、後處理等PCB設計的全過程。本書的內容主要包括原理圖輸入及元器件數據集成管理環境的使用、中心庫的開發、PCB設計工具的使用，以及後期電路設計處理需要掌握的各項技能等。

目錄

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作者介紹

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周潤景教授，IEEE/EMBS會員，中國電子學會高級會員，航空協會會員，主要研究方嚮是高速數字係統的信號與電源完整性聯閤設計與優化，具有豐富的數字電路、傳感器與檢測技術、模式識彆、控製工程、EDA技術等課程的教學經驗。

文摘

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序言

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序 言
Allegro PCB産品是Cadence公司在PCB設計領域的旗艦産品，因其功能強大、易學易用，得到瞭廣大電子工程師的厚愛。
Allegro PCB産品涵蓋瞭完整的PCB設計流程，包括電路圖輸入，PCB編輯及布綫，PCB闆級係統電源完整性及信號完整性分析，PCB設計製造分析，以及PCB製造輸齣等。
電子工程領域的PCB設計有難、有易，Cadence公司為瞭適應不同的市場需求，分彆提供如下幾個集成的、從前端到後端的Allegro PCB設計解決方案，幫助用戶應對不同設計的要求。
Allegro Orcad係列：滿足主流用戶PCB設計要求。
Allegro L係列：適用於對成本敏感的小規模到中等規模的團隊，同時具有隨著工藝復雜度增加而伸縮的靈活性。
Allegro XL/GXL：滿足先進的高速、約束驅動的PCB設計，依托Allegro具有鮮明特點的約束管理器管理解決方案，能夠跨設計流程同步管理電氣約束，如同一個無縫的過程。
麵對日益復雜的高速PCB設計要求，Cadence公司的上述産品包提供的都是一個統一且集成的設計環境，能夠讓電子工程師從設計周期開始到布綫持續解決高速電路設計問題，以提高電子工程師的設計效率。
由於Allegro PCB軟件功能強大，本書的作者周潤景教授總結瞭多年的Allegro平颱工具教學和使用心得，在結閤《Cadence高速電路闆設計與仿真》前4版經驗的基礎上，特意將Allegro PCB拆分成兩本書來寫，即《Cadence高速電路闆設計與仿真（第5版）——原理圖與PCB設計》和《Cadence高速電路闆設計與仿真（第5版）——信號與電源完整性分析》，以滿足不同層級讀者的需要。這兩本書分彆以PCB物理設計及PCB分析為齣發點，圍繞Allegro PCB這個集成的設計環境，按照PCB新的設計流程，通俗易懂地講解利用Allegro PCB軟件實現高速電路設計的方法和技巧。
作為Cadence Allegro/Orcad在中國的閤作夥伴，我嚮各位讀者推薦此書作為學習Allegro/Orcad的桌麵參考書。

北京迪浩永輝技術有限公司技術經理 王鵬


前 言
隨著工程技術的電子化、集成化和係統化的迅速發展，電路設計已經進入一個全新的時代，尤其是高速電路設計已成為電子工程技術發展的主流，而Cadence以其強大的功能和高級的繪圖效果，逐漸成為PCB設計行業中的主導軟件。Cadence完善的集成設計係統和強大的功能符閤高速電路設計速度快、容量大、精度高等要求，使它成為PCB設計方麵的代錶。本書以Cadence公司新發布的 Allegro SPB 16.6作為開發平颱，以實際案例貫穿整個PCB設計開發的全過程，設計思路清晰，更加具有應用性。
新版Cadence軟件在使用製程方麵的全新優化和增強，可以使讀者在原有基礎上進一步提高設計的穩定性，縮短開發周期，完善係統的綜閤性能。
Allegro SPB 16.6中的新技術包括：
Allegro SPB 16.6的Pspice支持多核（超過4核），因而在仿真速度方麵高可提升4倍。加強瞭與用戶互動的功能，可通過雲存儲將設計放到雲端。此外，在Team Design、小型化等方麵都有很好的改進。
Allegro SPB 16.6産品綫的新功能有助於嵌入式雙麵及垂直部件的小型化改良，改進時序敏感型物理實現與驗證，加快時序閉閤，並改進ECAD和機械化CAD（MCAD）協同設計——這些對加快多功能電子産品的開發至關重要。
Allegro SPB 16.6通過自動交互延遲調整（AiDT）加快時序敏感型物理實現。自動交互延遲調整可縮短時間，滿足高級標準界麵的時序約束，如DDR3等，縮短的程度可達30%～50%。AiDT可幫助用戶逐個界麵地迅速調整關鍵高速信號的時間，或將其應用於字節通道級，將PCB上的綫路調整時間從數日縮短到幾個小時。
本書共18章，其中，王洪艷編寫瞭章～第4章，並對書中的例子做瞭全麵的驗證；第5章～8章由周潤景編寫。全書由周潤景負責統稿。參加本書編寫的還有薑攀、托亞、賈雯、張龍龍、劉曉霞、薑曉黎、何茹、蔣詩俊、張晨、張紅敏、張麗敏、周敬、宋誌清。
本書的齣版得到瞭北京迪浩永輝科技公司執行董事黃勝利先生、技術經理王鵬先生和電子工業齣版社張劍先生的大力支持，也有很多讀者提齣瞭寶貴的意見，在此一並錶示衷心的感謝！
同時，本書的齣版得到瞭國傢自然科學基金項目“高速數字係統的信號與電源完整性聯閤分析及優化設計”（項目批準號：61161001）的資助。
為便於讀者閱讀、學習，特提供本書實例下載資源，請訪問yydz.phei.. 網站，到“資源下載”欄目下載。
由於Cadence公司的PCB工具性能非常強大，不可能通過一本書完成內容的詳盡介紹，加上時間與水平有限，因此書中難免有不妥之處，還望廣大讀者批評指正。

編著者

《精通高速PCB設計與仿真：原理圖繪製、PCB布局布綫與信號完整性分析》 概述 在當今電子産品快速迭代的時代，高性能、高集成度的電路闆設計已成為核心競爭力。從智能手機、高性能服務器到尖端的通信設備，無一不依賴於精密的PCB（Printed Circuit Board，印刷電路闆）設計。本書旨在為讀者提供一個全麵、深入的學習平颱，涵蓋從原理圖設計到PCB物理實現，再到關鍵的信號完整性與電源完整性仿真分析的全過程。我們將剝離喧囂的市場術語，直擊高速PCB設計的核心原理與實踐技巧，幫助讀者構建紮實的理論基礎，掌握行之有效的工具使用方法，最終能夠自信地應對復雜的高速設計挑戰。 本書不僅適用於有誌於從事PCB設計、信號完整性工程師、硬件工程師等專業人士，也為電子工程專業的學生提供瞭一條清晰的學習路徑，幫助他們將理論知識轉化為實際技能。我們力求內容翔實，案例豐富，語言清晰易懂，避免瞭晦澀難懂的專業術語堆砌，而是通過循序漸進的方式，讓讀者在理解原理的同時，掌握實際操作的要領。 核心內容詳解 第一部分：高速PCB設計基礎與原理 高速信號的定義與挑戰： 深入探討“高速”的界定，分析信號上升沿時間、時鍾頻率、數據率等關鍵參數對PCB設計提齣的挑戰。 闡述寄生效應（電感、電容、電阻）在高頻下的顯著影響，如反射、串擾、衰減、過衝、下衝等。 介紹阻抗匹配的重要性，講解傳輸綫理論，理解微帶綫、帶狀綫等傳輸綫模型及其特性阻抗的計算。 分析信號完整性（Signal Integrity, SI）和電源完整性（Power Integrity, PI）在高速PCB設計中的核心地位。 PCB材料與工藝選擇： 詳細介紹不同PCB基材（如FR-4、高頻闆材如Rogers係列）的電性能、熱性能、機械性能及成本考量，幫助讀者根據設計需求選擇閤適的材料。 講解多層闆的結構、疊層設計原則，以及不同層（信號層、電源層、地層、內層）的功能和布局要求。 分析PCB製造工藝對高速信號性能的影響，如鑽孔、開槽、焊盤、過孔等的設計規範。 介紹錶麵處理工藝（如HASL, ENIG, Immersion Silver等）對信號質量、可靠性的影響。 信號完整性（SI）原理： 反射與阻抗匹配： 詳細闡述信號在傳輸綫末端或阻抗不連續處的反射現象，講解匹配網絡的設計，如端接電阻（串聯、並聯、戴維寜）的設計原理與選型。 串擾（Crosstalk）： 分析相鄰信號綫之間由於互容、互感産生的串擾，介紹防護措施，如間距控製、地綫隔離、差分對設計。 損耗（Loss）： 講解介質損耗和導體損耗在高頻下的影響，分析信號衰減的機理，以及如何通過選擇低損耗材料和優化走綫來降低損耗。 時序問題（Timing Issues）： 分析時鍾抖動（Jitter）和傳播延遲（Propagation Delay）對係統時序的影響，介紹時鍾信號的布綫策略。 差分信號設計： 深入講解差分信號的原理，分析其抗乾擾能力和提高信號速率的優勢，包括差分對的匹配、等長約束、阻抗控製等。 電源完整性（PI）原理： 電源分配網絡（PDN）設計： 講解PDN的設計理念，包括低阻抗、低噪聲的要求。 去耦電容（Decoupling Capacitors）： 詳細介紹去耦電容的作用、選型（容量、ESR、ESL）、放置策略，以及如何構建有效的去耦網絡，以抑製電源噪聲。 電源和地平麵（Power and Ground Planes）： 分析電源和地平麵在提供低阻抗路徑、抑製噪聲方麵的作用，講解平麵分割（Plane Splitting）的注意事項。 瞬態響應（Transient Response）： 分析芯片工作時瞬態電流的變化對電源電壓的影響，以及如何通過PDN設計來保證電源的穩定性。 第二部分：原理圖設計與規範 原理圖設計流程與工具介紹： 介紹主流EDA（Electronic Design Automation）軟件（如Altium Designer, Cadence Allegro/OrCAD等）的原理圖設計模塊。 講解從係統框圖到詳細原理圖的設計流程。 強調文檔規範的重要性，包括命名約定、注釋、層次化設計等。 元器件庫的構建與管理： 講解如何創建、導入和管理原理圖符號庫和PCB封裝庫。 強調符號與封裝的一緻性，以及封裝尺寸、引腳分配等關鍵信息的重要性。 介紹參數化設計和變量的應用，提高庫的復用性。 原理圖繪製技巧與注意事項： 網絡命名與總綫（Buses）： 講解清晰的網絡命名規則，以及如何有效地使用總綫來簡化原理圖。 電源與地符號： 強調電源和地符號的規範使用，以及如何正確處理多電源域和多地綫的設計。 端口與層次化設計（Ports and Hierarchical Design）： 講解如何利用端口實現模塊化設計，提高原理圖的可讀性和可維護性。 ERC（Electrical Rules Check）檢查： 詳細介紹ERC的功能，以及如何利用ERC來發現和解決原理圖中的電氣連接錯誤。 差異化設計： 針對高速接口，講解如何標記差分對、信號類型等，為後續PCB布綫提供有效信息。 接口電路設計： 數字接口： HDMI, USB, PCIe, DDR等常見高速數字接口的原理圖設計考慮。 模擬接口： 射頻（RF）接口、傳感器接口等的信號調理與保護。 電源接口： DC-DC轉換器、LDO等電源模塊的原理圖設計。 第三部分：PCB布局與布綫 PCB布局（Placement）策略： 全局布局原則： 信號流嚮、功能分區、發熱器件散熱、接口布局等。 關鍵器件布局： CPU/FPGA、高速接口芯片、時鍾源、電源模塊等的布局原則。 敏感信號布局： 時鍾、差分信號、模擬信號的布局注意事項，避免串擾和噪聲乾擾。 去耦電容布局： 強調去耦電容應盡可能靠近其所服務的芯片的電源引腳。 電源與地平麵規劃： 講解如何閤理規劃電源和地平麵，保證低阻抗路徑。 布局工具的使用： 介紹EDA軟件中的布局工具，如手動擺放、自動布局優化等。 PCB布綫（Routing）原則： 布綫優先級： 明確不同類型信號的布綫優先級。 拓撲結構（Topology）： 講解星型、菊花鏈、T型等常見拓撲結構，以及不同拓撲結構對信號完整性的影響。 走綫規則： 阻抗控製走綫： 介紹微帶綫、帶狀綫阻抗計算公式，以及如何通過調整走綫寬度、介質層厚度、介電常數來達到目標阻抗。 差分對走綫： 詳細介紹差分對的緊耦閤、等長、同側布綫等要求。 迴流路徑（Return Path）： 強調確保信號的迴流路徑暢通，通常通過地平麵提供。 過孔（Vias）： 講解過孔的寄生電感和電容，以及如何優化過孔設計（如盲孔、埋孔、背鑽）來降低其影響。 走綫長度約束： 講解如何對關鍵信號（如時鍾、差分信號）進行等長約束。 蛇形綫（Stitching/Serpentine Traces）： 分析蛇形綫在等長調整中的應用，以及如何優化其設計以減少阻抗不連續性。 避免銳角彎麯： 解釋銳角彎麯可能引起的阻抗不連續和信號反射。 布綫工具的使用與優化： 交互式布綫（Interactive Routing）： 講解常用的布綫命令和技巧。 拓撲布綫（Topology Routing）： 介紹支持拓撲布綫的工具，以自動化優化差分對和總綫等。 規則驅動布綫（Rule-Driven Routing）： 強調設置和遵守設計規則（DRC）。 布綫後檢查與優化： 講解如何進行手動優化，如調整間距、改變過孔位置等。 布綫規則檢查（DRC）： 詳細介紹DRC的各項規則設置，如最小間距、最小綫寬、過孔規則等。 講解如何高效地利用DRC工具發現和解決布綫錯誤。 第四部分：信號完整性與電源完整性仿真分析 仿真流程與工具介紹： 介紹主流SI/PI仿真工具（如Cadence Sigrity, Ansys SIwave等）的使用。 講解從PCB設計文件到仿真模型（如IBIS模型）的生成過程。 分析仿真報告的解讀方法。 信號完整性（SI）仿真： 傳輸綫分析： 仿真傳輸綫阻抗、插入損耗、反射係數等。 串擾分析： 仿真相鄰信號綫之間的串擾耦閤。 眼圖（Eye Diagram）分析： 講解眼圖的含義，以及如何通過眼圖評估信號質量（裕度、抖動、過衝/下衝）。 時域（Time Domain）與頻域（Frequency Domain）分析： 介紹兩種分析方法的特點與應用。 匹配網絡優化仿真： 通過仿真驗證不同端接方式的效果。 IBIS（I/O Buffer Information Specification）模型： 講解IBIS模型的作用，以及如何使用IBIS模型進行更準確的仿真。 電源完整性（PI）仿真： PDN阻抗仿真： 仿真PDN在不同頻率下的阻抗麯綫，評估其低阻抗性能。 電壓噪聲分析： 仿真芯片工作時的瞬態電壓跌落（VDROP）和電源噪聲。 去耦電容網絡效能分析： 仿真不同去耦電容配置對PDN性能的影響。 AC/DC壓降分析。 SI/PI協同仿真： 分析信號完整性與電源完整性之間的相互影響。 介紹如何通過協同仿真獲得更全麵的設計評估。 第五部分：進階主題與實踐案例 高速背闆（Backplane）設計： 背闆的特點、挑戰與設計考慮。 差分對布綫、連接器設計、阻抗匹配在背闆設計中的應用。 射頻（RF）PCB設計入門： RF信號的特性與PCB設計差異。 微帶綫、帶狀綫在RF設計中的應用。 RF器件的布局與屏蔽。 EMI/EMC（電磁乾擾/電磁兼容）考慮： 高頻PCB設計與EMI/EMC的密切關係。 降低EMI的布綫與布局技巧（如地綫設計、屏蔽、濾波）。 EMC測試基礎。 實際項目案例分析： 選取不同類型的高速PCB設計項目（如高性能服務器主闆、高速通信模塊、嵌入式係統開發闆）進行案例分析。 從需求分析、原理圖設計、PCB布局布綫到仿真驗證，展示完整的工程實踐過程。 重點剖析設計中遇到的挑戰、解決方案以及經驗教訓。 總結 本書力求理論與實踐相結閤，通過深入淺齣的講解，輔以豐富的圖示和實際操作技巧，幫助讀者構建一個完整的知識體係。我們相信，通過對本書內容的係統學習和實踐，讀者將能夠顯著提升在高速PCB設計領域的專業技能，為開發高性能、高可靠性的電子産品奠定堅實的基礎。掌握這些原理和方法，將使您在激烈的市場競爭中脫穎而齣，成為一名優秀的電子工程師。

評分☆☆☆☆☆

對於我這種需要經常與製造部門和測試部門溝通的技術人員來說，這本書的實用性體現得淋灕盡緻。它不僅僅是紙上談兵，書中對於DFM（可製造性設計）和DFT（可測試性設計）的結閤討論，簡直是點睛之筆。例如，在討論差分對布綫時，作者不僅給齣瞭理想的長度匹配要求，還明確指齣瞭在實際製造公差下，哪些參數是最需要我們重點關注和控製的。我曾經因為對某類特殊阻抗結構過度自信而導緻樣品測試不通過，但迴過頭翻閱這本書的相應章節，作者早已用非常直白的語言警告瞭這類“理論完美，實踐打摺”的陷阱。它提供瞭一套在理論最優解和量産可行性之間找到最佳摺衷點的實用方法論，這對於任何想把設計從實驗室推嚮市場的工程師來說，都是至關重要的實戰經驗。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值，在我看來，已經超越瞭一本單純的“技術手冊”範疇，更像是一份資深專傢的經驗沉澱。我發現自己越來越少地去查閱那些零散的網絡資料來解決具體問題，因為這本書的內容覆蓋麵極廣，而且經過瞭作者的係統化整閤和深度提煉。它為我們提供瞭一個統一的術語體係和分析框架，當團隊內部齣現關於設計參數的爭論時，我們往往可以訴諸於書中某個章節的論斷來達成共識。更令人敬佩的是，它在介紹完基礎原理後，並沒有停止腳步，而是探討瞭未來可能的發展方嚮，比如在先進封裝和異構集成背景下的信號完整性挑戰。這本書提供的知識體係是具有長期生命力的，它教會的不是一個固定的技能，而是一種能夠適應未來技術變革的底層認知能力。

評分☆☆☆☆☆

我特彆欣賞作者在處理不同設計場景時所展現齣的那種近乎“百科全書式”的廣度與精細度的平衡。這本書並沒有局限於某一特定EDA工具的操作指南——坦白說，工具的界麵和功能更新太快瞭，任何過於側重軟件操作的指南都會很快過時。這本書的價值恰恰在於它構建瞭一個堅實的理論基石。我記得有幾章專門分析瞭封裝設計對IC性能的影響，這部分內容在很多聲稱關注“高速”的書籍中往往會被一帶而過，但在這裏卻被係統地展開論述。它不僅談論瞭層疊結構的選擇，還細緻入微地討論瞭過孔的寄生電感如何成為高頻信號的“絆腳石”，以及如何通過閤理的去耦電容布局來壓製電源噪聲的瞬態響應。這種對細節的執著，讓我感覺作者不僅僅是教我們如何畫闆子，更像是在傳授一種“高速思維模式”，教會讀者在設計之初就預見到潛在的物理限製。

評分☆☆☆☆☆

坦白講，最初拿起這本書時，我有點擔心它會過於學術化，讀起來會枯燥乏味，畢竟高速電路的設計細節往往是齣瞭名的晦澀難懂。然而，作者在組織材料時展現齣的敘事節奏感非常齣色。每一章的開頭都會用一個現實中的挑戰來引入主題，比如“為什麼你的萬兆鏈路依然丟包”，然後層層深入，用清晰的圖示和數學模型來解釋現象背後的物理機製，最後再迴到實際的布局策略。這種“提齣問題—分析本質—給齣方案”的結構，使得閱讀過程的參與感很強，不會讓人産生“我隻是在被動接收信息”的感覺。特彆是那些關於時序分析的部分，作者居然能夠把復雜的眼圖（Eye Diagram）參數解釋得像在描述一幅流動的畫麵，非常直觀，極大地降低瞭初學者對復雜波形分析的恐懼感。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就給人一種專業而嚴謹的感覺，厚實的裝幀和清晰的排版，讓人一看就知道這不是一本泛泛而談的入門讀物。從我開始翻閱這本書的第一個章節起，我就被它深入淺齣的講解方式所吸引。作者似乎深諳高速電路設計的復雜性，並沒有試圖用過於簡化的語言去掩蓋背後的物理原理。相反，他選擇瞭一種結構化、循序漸進的敘事方式，將復雜的信號完整性、電源完整性問題拆解成一係列可理解的小模塊。尤其是在講解阻抗匹配和串擾抑製時，書中引用的那些經典公式和實際案例的結閤，讓我這個在實際工作中經常遇到這些瓶頸的工程師感到豁然開朗。它不像有些教材那樣隻是羅列規則，而是真正去探討為什麼這些規則存在，背後的電磁場理論是怎樣的。對於一個渴望從“知道怎麼做”提升到“理解為什麼這麼做”的設計者來說，這種深度是極為寶貴的財富，閱讀過程充滿瞭知識點被串聯起來的滿足感。