Cadence高速电路板设计与实践(第2版) 9787121298585 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周润景著 著

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• Cadence
• 高速电路板
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• 信号完整性
• 电源完整性
• EMC
• 第2版
• 9787121298585

店铺： 博学精华图书专营店

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121298585

商品编码：29646869055

包装：平装

出版时间：2016-09-01

基本信息

书名:Cadence高速电路板设计与实践(第2版)

：59.00元

售价：43.1元,便宜15.9元,折扣73

作者:周润景著

出版社：电子工业出版社

出版日期：2016-09-01

ISBN：9787121298585

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

本书以Cadence Allegro SPB 16.6软件为基础，从设计实践的角度出发，以具体电路为范例，以PCB设计流程为顺序，由浅入深地介绍元器件建库、原理图设计、信号完整性设计、布局、布线、规则设置、后处理等PCB设计的全过程。本书主要内容包括原理图输入、元器件数据集成管理环境的使用、PCB信号完整性设计基础知识、PCB设计，以及后期电路设计处理需要掌握的各项技能等。无论是前端开发（原理图设计），还是PCB设计、PCB布线实体的架构，本书都有全面详细的讲解，极具参考和学习价值。为便于读者阅读、学习，特提供本书范例的下载资源，请访问yydz.phei..网站，到“资源下载”栏目下载。

目录

第1章 Cadence Allegro SPB 16.6简介
1.1 概述
1.2 功能特点
1.3 设计流程
第2章 Capture原理图设计工作平台
2.1 Design Entry CIS软件功能介绍
2.2 原理图工作环境
2.3 设置图纸参数
2.4 设置打印属性
第3章 制作元器件及创建元器件库
3.1 OrCAD\\Capture元器件类型与元器件库
3.2 创建新工程
3.3 创建复合封装元器件
3.4 创建其他元器件
习题
第4章 创建新设计
4.1 原理图设计规范
4.2 Capture基本名词术语
4.3 放置元器件
4.4 创建分级模块
4.5 修改元器件序号与元器件值
4.6 连接电路图
4.7 添加网络组
4.8 标题栏的处理
4.9 添加文本和图像
4.10 CIS抓取网络元器件
习题
第5章 PCB设计预处理
5.1 编辑元器件的属性
5.2 Capture到Allegro PCB Editor的信号属性分配
5.3 建立差分对
5.4 Capture中总线（Bus）的应用
5.5 元器件的自动对齐与排列
5.6 原理图绘制后续处理
5.6.1 设计规则检查
5.6.2 回注（Back Annotation）
5.6.3 自动更新元器件或网络的属性
5.6.4 生成网络表
5.6.5 生成元器件清单和交互参考表
5.6.6 元器件属性参数的输出与输入
习题
第6章 Allegro的属性设置
6.1 Allegro的界面介绍
6.2 设置工具栏
6.3 定制Allegro环境
6.4 定义和运行脚本
6.5 属性参数的输入与输出
习题
第7章 焊盘制作
7.1 基本概念
7.2 热风焊盘的制作
7.3 贯通孔焊盘的制作
7.4 贴片焊盘的制作
第8章 元器件封装的制作
8.1 封装符号基本类型
8.2 集成电路封装的制作
8.3 连接器（IO）封装的制作
8.4 分立元器件（DISCRETE）封装的制作
8.4.1 贴片式分立元器件封装的制作
8.4.2 直插式分立元器件封装的制作
8.4.3 自定义焊盘封装制作
8.4.4 使用合并Shape创建组合几何图形
习题
第9章 PCB的建立
9.1 建立PCB
9.1.1 使用PCB向导（Board Wizard）建立4层PCB
9.1.2 建立PCB机械符号
9.2 建立Demo设计文件
9.3 输入网络表
习题
第10章 PCB设计基础
10.1 PCB相关问题
10.2 地平面与地跳跃
10.3 PCB的电气特性
10.4 PCB布局/布线注意事项
10.4.1 元器件的布局
10.4.2 PCB叠层设置
10.4.3 线宽和线间距
第11章 设置设计约束
11.1 间距约束设置
11.2 物理规则设置
11.3 设定设计约束（Design Constraints）
11.4 设置元器件/网络属性
习题
第12章 布局
12.1 规划PCB
12.2 手工摆放元器件
12.3 按Room快速摆放元器件
12.4 原理图与Allegro交互摆放
12.5 交换
12.6 排列对齐元器件
12.7 使用PCB Router自动布局
习题
第13章 敷铜
13.1 基本概念
13.2 为平面层建立形状（Shape）
13.3 分割平面
13.4 分割复杂平面
习题
第14章 布线
14.1 布线的基本原则
14.2 布线的相关命令
14.3 定义布线的格点
14.4 手工布线
14.5 扇出（Fanout By Pick）
14.6 群组布线
14.7 自动布线的准备工作
14.8 自动布线
14.9 控制并编辑线
14.9.1 控制线的长度
14.9.2 差分布线
14.9.3 添加T点
14.9.4 45°角布线调整（Miter By Pick）
14.9.5 改善布线的连接
14.10 优化布线（Gloss）
习题
第15章 后处理
15.1 重新命名元器件序号
15.2 回注（Back Annotation）
15.3 文字面调整
15.4 建立丝印层
15.5 建立孔位图
15.6 建立钻孔文件
15.7 建立Artwork文件
15.8 输出底片文件
15.9 浏览Gerber文件
习题
第16章 Allegro其他高级功能
16.1 设置过孔的焊盘
16.2 更新元器件封装符号
16.3 Net和X
16.4 技术文件的处理
16.5 设计重用
16.6 DFA检查
16.7 修改env文件
习题
附录A 使用LP Wizard自动生成元器件封装
A.1 制作QFN封装
A.2 制作BGA封装

作者介绍

周润景教授，中国电子学会高级会员，IEEE/EMBS会员，国家自然科学基金项目'高速数字系统的信号与电源完整性联合设计与优化”等多项*、省部级科研项目负责人，主要从事模式识别与智能系统、控制工程的研究与教学工作，具有丰富的教学与科研经验。

文摘

序言

电子设计领域的进阶之路：洞悉高速PCB设计的精髓与挑战 随着电子设备集成度的不断提升和性能要求的日益严苛，高速电路板（High-Speed Printed Circuit Board, PCB）设计已成为电子工程领域的核心议题。从高性能服务器、尖端通信设备到先进的医疗器械，无一不依赖于精密的PCB设计来承载和传递高速信号。然而，伴随信号速度的提升，诸如信号完整性（Signal Integrity, SI）、电源完整性（Power Integrity, PI）、电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility, EMC）等一系列复杂的设计挑战也随之而来。理解并掌握这些挑战的内在机理，并运用有效的工具和方法加以解决，是每一位追求卓越的电子工程师必须具备的关键技能。 本书并非仅仅罗列技术术语或介绍某款特定软件的操作指南，而是旨在为读者构建一个扎实的高速PCB设计理论框架，并深入剖析实际设计过程中可能遇到的各类问题及其解决方案。它将带领读者穿越纷繁复杂的电磁现象，理解高速信号在PCB上传播的物理规律，从而从源头上规避潜在的设计缺陷。 核心理论基石：信号完整性与高速信号传播 高速PCB设计的首要挑战在于确保信号的完整性。当信号上升沿和下降沿的时间缩短，其波长变得与PCB上的走线长度相当时，传统的理想导线模型将不再适用。信号在传输过程中会受到阻抗不匹配、反射、串扰（Crosstalk）、振铃（Ringing）和过冲（Overshoot）等效应的影响，这些都会导致信号失真，从而影响电路的正常工作。 本书将详细阐述这些现象的物理成因。例如，我们将探讨传输线理论，理解阻抗的定义及其对信号反射的影响。PCB布局中的走线宽度、介质层的厚度、铜箔的厚度以及钻孔的形态，都会对传输线的特性阻抗产生微妙的影响。读者将学习如何精确计算和控制这些参数，以实现目标阻抗的匹配，最大限度地减少信号反射。 串扰是另一个不容忽视的高速设计难题。相邻走线之间通过电场和磁场耦合，会产生相互干扰。当一条走线上的信号变化时，会在另一条走线上感应出噪声，尤其是在高速切换的信号之间。本书将深入分析串扰的产生机理，如容性耦合和感性耦合，并提供多种有效的抑制策略，包括但不限于：增加走线之间的间距、采用差分对设计、合理地屏蔽关键信号线、以及利用地线作为隔离。读者将学习如何利用电磁场仿真工具来量化串扰的程度，并根据仿真结果优化PCB布局和布线。 此外，信号的上升沿/下降沿时间以及时钟频率的增加，会使得信号的谐波分量覆盖更宽的频带。如果PCB走线的长度接近或大于信号的十二分之一波长，走线本身就变成了天线，可能辐射出电磁能量（EMI），同时也更容易接收外部电磁干扰（EME）。本書將會深入探討這一問題，講解傳播延遲（Propagation Delay）、時間延遲（Time Delay）等概念，以及它們如何影響信號的時序，特別是在多時鐘域系統中。 电源完整性：稳定高效的能量供应 高速电路板设计远不止信号的传播，稳定且清洁的电源供应同样至关重要。高速器件在工作时，其瞬间电流需求变化极大，如果电源分配网络（Power Distribution Network, PDN）的阻抗过高，或者滤波不足，将导致电源电压的跌落（Power Droop）和噪声（Power Noise），严重影响器件的性能和稳定性。 本书将深入解析PDN的设计原理。我们将从多层PCB的电源层和地层设计谈起，分析它们的电感和电阻特性，以及它们在提供低阻抗路径方面的重要作用。读者将学习如何通过合理划分电源域、使用去耦电容（Decoupling Capacitors）来有效降低PDN的阻抗，并抑制瞬态电流变化引起的电压波动。 去耦电容的选择和布局是PDN设计中的关键环节。本书将详细介绍不同类型去耦电容（如陶瓷电容、钽电容）的频率响应特性，以及如何根据目标器件的频率特性选择合适的容值和布局位置，以在不同频段实现有效的去耦。读者将理解“近水楼台先得月”的去耦原理，即去耦电容越靠近器件的电源引脚，其滤波效果越好。 此外，本书还将探讨电源完整性仿真的重要性。通过对PDN进行DC和AC分析，可以预测电源电压在不同负载下的变化情况，以及在不同频率下的阻抗特性。这些仿真结果能够帮助设计者及时发现潜在的电源问题，并进行针对性的优化。 电磁兼容性：驾驭电磁辐射的挑战 现代电子设备越来越趋向于小型化和高性能化，这使得电磁兼容性（EMC）成为设计过程中不可或缺的一环。良好的EMC设计不仅是为了满足法规要求，更是为了保证产品在复杂电磁环境中的可靠运行，同时不干扰其他设备。 本书将系统地介绍EMC的基本概念，包括辐射发射（Radiated Emissions）和传导发射（Conducted Emissions），以及辐射敏感性（Radiated Susceptibility）和传导敏感性（Conducted Susceptibility）。我们将分析高速信号线、时钟线、开关电源等潜在的EMC问题源，以及如何通过PCB设计来控制这些辐射。 在PCB布局方面，本书将强调“整体规划”的重要性。例如，合理的高速信号布局，尽量缩短走线长度，避免信号线跨越电源层间的缝隙，以及采用合适的差分对设计，都可以有效降低信号辐射。在布线方面，走线与地线的紧密耦合，以及信号层与地层之间的适当隔离，都是减少信号辐射的有效手段。 滤波器的设计与应用是EMC设计的重要组成部分。本书将介绍不同类型的滤波器，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器及其在EMI抑制方面的应用。读者将了解如何根据具体的EMI频谱特性，选择合适的滤波器类型和元件参数，以达到预期的抑制效果。 此外，本书还将介绍屏蔽（Shielding）技术在EMC设计中的应用。例如，对关键的敏感电路进行屏蔽，或者采用带有屏蔽罩的连接器，都能有效降低EMI/EME的影响。 流程与实践：从概念到实现的完整路径 理论知识固然重要，但更重要的是如何将其转化为实际的设计。本书将贯穿整个高速PCB设计流程，从原理图设计、元器件选型、PCB布局、布线规则设置，到信号完整性、电源完整性、EMC的仿真验证，再到 Gerber文件的生成与生产制造。 读者将学习如何根据实际需求，合理地划分PCB层数，选择合适的PCB材料（如FR-4、Polyimide等），以及理解不同材料的介电常数（Dk）和损耗因子（Df）对高速信号传播的影响。 在布局阶段，本书将提供系统性的指导，例如，如何进行关键器件的初步定位，如何规划电源和地线的走线路径，以及如何为高速信号线预留合理的布线空间。 布线是PCB设计中最具挑战性的环节之一。本书将详细介绍高速信号的布线规则，如阻抗匹配布线、差分对布线、等长布线、避免串扰的布线技巧等。读者将学习如何利用EDA工具中的规则检查（DRC）功能，来保证布线的合规性。 仿真验证是高速PCB设计中不可或缺的关键步骤。本书将深入探讨多种仿真工具的原理和应用，例如，SPICE仿真用于电路功能验证，SI/PI仿真用于信号和电源完整性分析，EMC仿真用于预估电磁兼容性能。读者将学习如何设置仿真参数，分析仿真结果，并根据仿真反馈进行设计优化。 最后，本书还将触及PCB生产制造的环节，如 Gerber文件的准备，以及与PCB制造商的沟通和协作。理解PCB制造过程中的公差和限制，对于设计出可制造且性能可靠的高速PCB至关重要。 进阶视角：前瞻性技术与未来趋势 除了基础理论和实践，本书还将触及一些前沿的高速PCB设计技术和未来发展趋势。例如，随着信号速率的不断提高，传统PCB材料的损耗逐渐成为瓶颈，本书将介绍新兴的低损耗PCB材料及其应用。此外，对于更高频率的应用，如毫米波通信，将需要更精密的微带线、带状线等传输线结构设计，以及更先进的电磁仿真技术。 本书旨在为读者提供一个全面而深入的学习路径，使其不仅能够掌握当前主流的高速PCB设计技术，更能对未来的技术发展趋势有所洞察。通过本书的学习，读者将能够更自信地应对日益复杂和挑战性的电子设计难题，在电子设计领域不断精进，创造出更卓越的产品。

评分☆☆☆☆☆

从工具链适配的角度来看，这本书的处理方式非常成熟和实用。它没有死板地推崇某一个特定的EDA软件，而是着重讲解了不同仿真工具（无论是时域还是频域分析）背后的数学模型和适用场景。书中的案例往往会提及如何在主流仿真环境中设置边界条件、如何导入实际的IBIS模型进行准确的仿真校验。这种“授人以渔”的教育理念，确保了读者学到的知识具有长久的生命力，即便未来的工具界面发生了变化，其底层的物理原理和分析方法依然有效。对于我这样需要在多种平台和不同代工厂之间周旋的工程师来说，这本书提供的通用性分析框架，极大地提升了我跨平台协作的效率和准确性。它不仅是本教科书，更像是一份能在面对复杂项目时，提供稳定技术支撑的“工具箱说明书”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和排版确实让人眼前一亮，封面设计简洁而富有专业感，拿在手里分量十足，厚实的纸张和清晰的印刷质量让人感觉物有所值。初翻阅时，我注意到章节之间的逻辑衔接非常顺畅，从基础概念的引入到复杂设计流程的深入探讨，循序渐进，即便是初次接触高速设计的读者也能较快地跟上节奏。尤其欣赏的是书中那些精心绘制的插图和示意图，它们不仅仅是装饰，更是对抽象电磁理论和电路行为的具象化解释，很多我先前通过文字难以理解的阻抗匹配、信号完整性问题，在图示的辅助下瞬间变得清晰明了。作者似乎非常注重理论与实践的平衡，章节末尾经常附带一些思考性的问题或者简短的案例分析，这极大地激发了读者的主动学习欲望，让人不仅仅停留在“读完”的层面，而是真正开始“消化”知识。这种注重用户体验的细节处理，使得整本书的阅读过程成为一种享受，而不是枯燥的任务。它散发出的那种严谨且务实的学术气息，让人对后续内容的深度和准确性充满了信心。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容组织结构简直是为资深工程师量身定制的“速查手册”与“深度指南”的完美结合体。它没有在那些人尽皆知的通用基础知识上浪费篇幅，而是直奔高速设计的核心痛点：比如复杂的封装寄生效应建模、非线性传输线的精确仿真方法，以及在极端频率下如何处理串扰和电源完整性（PDN）的微小波动。我特别关注了其中关于S参数和T参数应用的部分，作者阐述了如何在实际工具链中运用这些矩阵参数进行多端口网络分析，并结合了实际测试验证的流程，这种贴近工业实际操作的深度讲解，是很多教科书所欠缺的。读完相关章节后，我立刻尝试将书中的方法论应用到我手头的一个高频互联项目上，发现之前困扰已久的测量偏差问题得到了很好的解释和修正。可以说，这本书的价值并不在于提供现成的“答案”，而在于提供了一套系统化、可复用的、解决未来新挑战的“思维框架”。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的启发是其对“系统级思维”的强调。在过去，我可能更侧重于单个器件或一条线的信号完整性分析，但这本书的视角是宏观的，它将高速设计放到了整个PCB制造和装配的背景下进行审视。我尤其喜欢它对材料科学的探讨，比如不同介电常数（Dk）和损耗角正切（Df）的PCB基材如何影响超宽带信号的衰减，以及这些参数如何与层叠结构紧密耦合。这些内容往往被其他专注于电路理论的书籍所忽略，但恰恰是决定最终产品可靠性的关键因素。通过这本书的学习，我开始从“画线”的工程师转变为“构建系统”的工程师，开始更早地介入到材料选型和制造工艺的讨论中去。这种前瞻性的指导，对于优化整个产品开发周期，减少后期返工至关重要。

评分☆☆☆☆☆

我得说，这本书的语言风格非常直接且富有技术深度，它不像某些译著那样，充满了晦涩难懂的直译腔调，而是以一种非常地道的、工程师之间交流的方式来阐述复杂的物理现象。例如，在讨论地弹（Ground Bounce）的抑制策略时，作者采用了非常形象的比喻来解释电流回路面积对噪声耦合的影响，这种生动的叙述方式极大地降低了理解门槛。更难能可贵的是，它并没有回避设计中的灰色地带和工程妥协。书中明确指出了不同设计规则下的性能权衡，例如，为了追求更高的带宽而牺牲的成本和可制造性之间的微妙平衡。这种坦诚的分享，让读者能更理性地看待设计决策，而不是盲目追求理论上的“完美”。对于需要向项目经理或非技术背景同事解释设计决策的我来说，书中提供的那些清晰的量化指标和论据，起到了极好的支撑作用。