高质量PCB设计入门 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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美马修·斯卡皮诺，邢闻 著

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• PCB设计
• 电路板设计
• 电子工程
• SMT
• PCB布局布线
• 信号完整性
• 电源完整性
• 高频电路
• 设计入门
• 电子制造

店铺： 天泰尚图书专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111496786

商品编码：29642039615

包装：平装

出版时间：2015-04-01

基本信息

书名：高质量PCB设计入门

定价：65元

作者：(美)马修·斯卡皮诺,邢闻

出版社：机械工业出版社

出版日期：2015-04-01

ISBN：9787111496786

字数：

页码：289

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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《高质量PCB设计入门》
让没有任何基础的读者，基于开源硬件平台快速掌握PCB设计。
带领读者从原理图设计、布局布线一直到元件库的设计，全面贯通。
从Arduino到BB-Black，从简单的原理图设计到复杂的核心板设计，循序渐进。

内容提要

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由于EAGLE的强大功能、高灵活性和低廉的价格，已成为制造者、初学者、爱好者或学生对于PCB设计方案的理想选择。今天，所有的开源Arduino设计都是用EAGLE格式发布的：如果你想设计成本上更为划算的印制电路板，EAGLE就是应该掌握的工具。MattScarpino帮助读者充分利用EAGLE的非凡性能。在本书中不会遇到任何微分方程，这里只有基本电路理论和操作技术，并且都是围绕设计实用电路板和面向市场创造新产品而展开的。Scarpino使用通俗易懂的方式介绍PCB设计的基础知识。接着，他让读者经历了电路基本原理、中级技能以及复杂电路板设计的学习，内容从简单的反相放大器开始，以具有数百个电路元件和数以千计布线连接的六层单板计算机结束。由于电路变得更加复杂，读者需要掌握EAGLE的高级特性，并了解如何将关键的设计相关任务自动化。无论读者之前拥有怎样的经验，Scarpino给出了贯穿始终的范例和实用见解，能够帮助读者创建具有出色功能和效率的电路设计。

目录

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作者介绍

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译者简介
邢 闻 硬件工程师，本科与研究生分别毕业于北京交通大学和北京师范大学，从2002年开始学习电路和FPGA设计，在中国科学院高能物理研究所粒子天体物理中心从事探测器电子学和FPGA开发及研究多年，具有丰富的硬件研发经验，参与过空间天文卫星项目的研制试验工作，并在硬件研发方向有多本译作。

文摘

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序言

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《PCB设计实战：从零开始掌握实用技巧》 一、 基础篇：搭建坚实的理论基石 在电子产品日益复杂、功能日趋强大的今天，印刷电路板（PCB）作为电子元器件的载体和连接的桥梁，其重要性不言而喻。本书将带领您踏上PCB设计的实践之旅，从零开始，循序渐进地掌握从概念到成品的完整流程。 1. PCB设计概览与发展历程： 我们将首先对PCB设计进行全面的概述，理解其在现代电子产品制造中的核心地位。追溯PCB设计的起源与演变，了解从单层板到多层板、柔性板、刚挠结合板等不同类型PCB的诞生与发展，以及它们各自的应用场景和技术特点。这将帮助您建立对PCB设计宏观认识，为后续深入学习打下坚实基础。 2. 电子元器件的识别与选型： PCB设计的起点在于对电子元器件的充分理解。本章将详细介绍各类常用电子元器件的符号、封装（如SOT、SOIC、QFP、BGA等）及其对应的物理尺寸和电气特性。您将学会如何根据电路功能和性能需求，准确地识别、评估和选择合适的元器件，并了解不同封装形式对PCB布局布线的影响。 3. PCB设计流程详解： PCB设计并非一蹴而就，而是一个系统性的工程。我们将为您梳理完整的PCB设计流程，包括： 原理图设计： 如何绘制清晰、准确、符合行业标准的原理图，是PCB设计的灵魂。您将学习使用主流EDA（Electronic Design Automation）软件的原理图编辑器，掌握元器件库的建立、符号的绘制、信号线的连接、总线的使用、标记的添加等关键技能。 PCB布局： 合理的PCB布局是保证电路性能、信号完整性和电磁兼容性的关键。本章将深入讲解布局的原则与策略，如元器件的分类摆放、电源和地线的处理、高频信号的处理、热敏感元器件的散热考虑、可制造性（DFM）等。 PCB布线： 将原理图中的连接转化为实际的走线，是PCB设计的核心环节。您将学习不同信号线的布线技巧，包括单端信号、差分信号、电源线、地线的布线规则。特别会强调高频信号的阻抗匹配、信号完整性（SI）的考虑，以及如何避免串扰、EMI（Electromagnetic Interference）等问题。 DRC（Design Rule Check）与LVS（Layout Versus Schematic）检查： 设计完成后，必须进行严谨的检查以确保设计的准确性和可制造性。我们将详细讲解DRC规则的设置与应用，以及LVS检查的意义和操作方法，帮助您发现并修正潜在的设计错误。 Gerber文件生成与输出： Gerber文件是PCB制造厂接收的生产数据。您将学习如何正确地生成Gerber文件、钻孔文件、BOM（Bill of Materials）表以及其他必要的制造文档，并理解各文件的含义和作用。 4. PCB制造工艺基础： 了解PCB的制造工艺，有助于我们设计出更易于生产、成本更优的PCB。本章将介绍： PCB的层数与结构： 单面板、双面板、多层板的结构特点，以及内层、外层的区别。 PCB的基材： 常见的PCB基材（如FR-4、高频板材等）的特性与选择。 PCB的制造流程： 从PCB裸板的制作、层压、钻孔、电镀、蚀刻，到表面处理、阻焊、丝印、测试等关键工艺环节。 PCB的后处理： 如金手指、阻抗控制、盲埋孔等特殊工艺的介绍。 二、 进阶篇：掌握实用设计技巧与方法 在掌握了PCB设计的基础知识后，本部分将聚焦于实际应用中更具挑战性的技术和策略，帮助您提升设计能力，应对更复杂的项目需求。 5. EDA软件实战操作（以Altium Designer为例）： 理论知识需要与实践工具相结合。本书将以业界广泛使用的EDA软件Altium Designer为例，深入讲解其各项功能的使用。您将跟随详细的步骤，学习： 项目管理与库管理： 如何高效地组织项目文件，管理元器件库、封装库、原理图库。 原理图编辑进阶： 复杂电路的绘制技巧，如参数化表单、总线创建、ERC（Electrical Rule Check）的使用。 PCB编辑器精通： 掌握PCB布局的各类工具，如手动布局、自动布局（需谨慎使用）、组件对齐、间距调整等。 布线策略与技巧： 差分对布线、电源完整性（PI）布线、地线网络规划、过孔的合理使用。 3D模型应用： 利用3D模型进行PCB外形和组件安装的可视化检查。 高级设计功能： 如Allegro BGA Fanout、Push & Shove Router、Interactive Routing等，提升布线效率。 信号完整性与电源完整性仿真简介： 了解如何利用软件内置的仿真工具进行初步的SI/PI分析。 CAMtastic Gerber查看与编辑： 学习如何使用CAMtastic查看和验证Gerber文件。 6. 高速PCB设计要点： 随着电子设备频率的不断提高，高速PCB设计成为关键挑战。本章将深入探讨： 信号完整性（SI）分析： 反射与阻抗匹配： 理解传输线理论，学习如何计算和控制迹线阻抗，以匹配源端和负载端的阻抗，最大限度地减少信号反射。 串扰（Crosstalk）： 分析相邻信号线之间的耦合，学习如何通过间距、屏蔽、差分对等方式降低串扰。 时序问题： 了解信号延迟、时钟抖动、建立时间和保持时间等对时序的影响，以及如何通过合理的布线来优化时序。 去耦电容的设计与布局： 掌握去耦电容的选择、放置位置和数量，以确保电源稳定。 电源完整性（PI）分析： 电源分配网络（PDN）设计： 如何设计低阻抗的电源分配网络，确保各个工作点获得稳定可靠的电源。 电源噪声的抑制： 学习通过接地、滤波、屏蔽等技术来减少电源噪声。 电磁兼容性（EMC）设计： EMI的产生与传播： 理解EMI的传播路径和耦合机制。 EMC设计策略： 学习如何在PCB设计阶段采取措施，减少EMI的辐射和传导，如接地平面设计、滤波器的应用、信号路径的优化、屏蔽的处理。 EMC测试与整改思路。 7. PCB散热设计： 高性能电子设备往往伴随着大量的热量产生，有效的散热设计至关重要。本章将重点介绍： 热量产生源的识别与评估。 PCB散热的基本原理。 热沉（Heatsinks）和散热器的选择与应用。 PCB铜箔面积对散热的影响。 散热孔、通风槽的设计。 热敏元器件的布局与散热考量。 热仿真简介。 8. 可制造性设计（DFM）与可测试性设计（DFT）： 好的PCB设计不仅要性能优良，更要易于制造和测试。 DFM（Design For Manufacturability）： 介绍PCB制造过程中常见的工艺限制，如最小线宽/间距、最小孔径、过孔的类型（THT、SMT、埋孔、盲孔）、表面处理等，以及如何在设计中遵循这些规则，避免因设计不当导致制造困难和成本增加。 DFT（Design For Testability）： 讲解如何在PCB设计中预留测试点，方便后续的功能测试和故障诊断，提高生产效率。 9. 特定领域PCB设计实践（选讲）： 根据实际需求，本书还会针对一些常见应用领域，提供具体的PCB设计指导： 嵌入式系统PCB设计： 如微处理器、FPGA、DSP等核心板的设计要点。 射频（RF）/微波PCB设计： 阻抗匹配、同轴线、微带线、带状线的设计。 电源PCB设计： 大电流处理、EMI抑制、功率器件的散热。 数字信号处理（DSP）PCB设计： 高速信号、时钟同步、去耦设计。 三、 实践篇：项目案例分析与进阶指导 理论与工具的掌握最终是为了解决实际问题。本部分将通过案例分析，将前面学到的知识融会贯通，并提供进一步提升设计能力的建议。 10. 典型PCB设计项目案例分析： 我们将选取几个不同复杂度的典型项目，如： 简单消费电子板： 如一个小型蓝牙模块或LED驱动板。 中等复杂度开发板： 如一个基于ARM Cortex-M系列微控制器的开发板。 高性能嵌入式设备PCB： 如一个数据采集卡或小型网络通信设备。 通过对这些项目的原理图设计、PCB布局、布线、DFM/DFT检查、Gerber输出等环节进行详细讲解和复盘，帮助读者理解实际项目中的决策过程和技术难点。 11. PCB设计中的常见问题与解决方案： 总结PCB设计过程中可能遇到的各种问题，如信号失真、电源不稳定、EMI超标、制造尺寸不匹配等，并提供针对性的解决方案。 12. PCB设计发展趋势与学习进阶： 展望PCB设计技术的未来发展方向，如AI在PCB设计中的应用、更高级的仿真工具、新型PCB材料与制造工艺等。最后，为读者提供进一步学习和提升PCB设计能力的建议，包括参加专业培训、阅读技术文档、参与开源项目等。 通过本书的学习，您将能够从容地应对各类PCB设计任务，不仅能设计出功能完善、性能稳定的电路板，更能站在工程实现的角度，设计出高效、可靠、易于生产的PCB，为您的电子产品开发之路奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事节奏把握得非常好，它不像某些教材那样板着脸孔，而是带有一种资深工程师分享经验的亲切感。在讲解设计规范（Design Guidelines）时，它着重强调了DFM（可制造性设计）的重要性。以前我总是等到设计快完成时才突然想起某些特征对后期的制造或焊接会造成困难，但这本书在设计初期就反复强调了“与制造厂的沟通”和“标准工艺能力的评估”。比如，关于盲埋孔（Microvia）的使用时机和成本效益分析，书中给出的建议非常中肯，避免了过度设计带来的不必要开支。此外，作者对可靠性工程的关注也令人印象深刻，对热管理和机械应力的考量，确保了设计不仅仅停留在电气层面，还延伸到了物理耐用性。阅读过程中，我感觉自己像是在一位经验丰富的导师的指导下，一步步避开那些只有在实际量产后才会暴露出来的“坑”。对于想快速将设计转化为合格产品的工程师，这本书提供了极具价值的实战智慧。

评分☆☆☆☆☆

老实说，我在市面上看过不少声称是“入门”的PCB书籍，很多都只是软件操作手册的变种，教你如何拖线、如何放置元件，但一旦遇到实际的电磁兼容（EMC）或信号完整性（SI）问题，就完全束手无策了。然而，这本书在基础构建之后，立刻转向了对“质量”的深刻探讨。它并没有回避高层级的工程挑战，而是用一种非常务实的态度去解析它们。书中对于阻抗控制的讲解，从理论推导到实际计算公式的运用，再到如何在主流EDA工具中实现约束设置，形成了一个完整的闭环学习体验。我特别欣赏作者对于接地和屏蔽策略的论述，他用不同场景（如模拟电路与数字电路共存、射频部分集成）来划分讨论范围，提供了明确的“做什么”和“为什么这么做”的指导方针。这种深入且系统性的分析，让我意识到PCB设计远不止于画出漂亮的走线，它本质上是一种电磁学在二维平面上的艺术与科学的结合。这本书让我的设计思维从“能跑起来”提升到了“稳定可靠运行”的层次。

评分☆☆☆☆☆

从排版和内容组织上看，这本书的结构清晰、逻辑严密，阅读体验非常流畅。我尤其喜欢作者在每个关键章节后设置的“陷阱回顾”或者“常见错误分析”栏目。这些小节常常通过一个具体的设计案例，来剖析一个常见的错误是如何产生的，以及正确的处理方式是什么。这种“反向教学”的方法，比起直接罗列正确的做法，更能加深读者的印象，也更容易在未来的设计中及时识别风险。例如，关于电源层和地层之间的耦合问题，书中用非常细致的图示说明了分割电源层的弊端，并提供了分层和填充的方法论。这本书的价值在于，它不仅仅是知识的传递，更是一种解决问题的思维模式的培养。它教会我如何系统性地思考一个PCB设计所面临的各种约束，并在这有限的空间内做出最优化的权衡。可以说，它为我打开了PCB工程设计领域的一扇大门。

评分☆☆☆☆☆

这本书最打动我的是它对于“未来趋势”的洞察力，这让它不像是停留在传统设计的参考书，更像是一份面向未来的行动指南。尤其是在讨论高速串行设计时，作者并没有满足于讲解基本的差分对布线，而是深入探讨了眼图（Eye Diagram）的解读，以及如何利用时域和频域分析工具来预估信号的质量裕度。这种前瞻性使得即便是初学者也能对当前行业的热点技术，如DDR内存接口或高速SerDes的布线要求有一个初步但扎实的认识。书中对3D电磁场仿真在解决复杂耦合问题中的作用也做了精辟的阐述，虽然对于初学者来说可能略显深奥，但它成功地在我心中埋下了不断学习、持续深化的种子。它没有把所有东西都“喂”给你，而是指出了通往更深层次知识的桥梁，鼓励读者去探索更专业的工具和方法论。

评分☆☆☆☆☆

这本《高质量PCB设计入门》确实让人眼前一亮，特别是对于像我这种刚接触PCB设计，总感觉无从下手的初学者来说，它提供了一条清晰的学习路径。首先，它并没有一上来就堆砌复杂的理论和晦涩的术语，而是非常巧妙地从实际项目需求出发，引导读者去理解为什么某些设计规则是必须遵守的。书中对材料选择的讨论非常深入，我以前总觉得只要铜箔厚度够就行，但读完后才明白介电常数、损耗角正切这些参数对高频信号完整性的影响有多么关键，甚至连PCB板材的层叠结构对散热性能的间接影响也被分析得头头是道。举个例子，书中有一章专门讲解了如何处理电源完整性（PI）问题，它不是简单地告诉你“去耦电容要放近”，而是通过仿真图例展示了不同电容选型和布局方式对回路阻抗的影响，这比死记硬背规则有效多了。作者似乎深谙教学之道，总能在关键技术点上配上丰富的图示和表格，使得原本枯燥的技术细节变得直观易懂。如果你想构建一个坚实的设计基础，而不是仅仅停留在软件操作层面，这本书绝对是你的良师益友。