印制电路板工程设计 专业技能入门与精通PDF电子书下载

第1章　基础知识 1

1.1 PCB的发展历史 1

1.2 PCB的基本构成元素 2

1.3 PCB的分类 7

1.4 PCB的设计流程 9

1.4.1 PCB设计的技术要求 9

1.4.2 PCB设计的原则 11

1.4.3 PCB的总体设计流程 12

1.4.4 原理图的绘制流程 14

1.4.5 PCB的绘制流程 15

1.4.6 PCB的叠层方案 17

1.4.7 PCB的工厂加工流程 19

1.4.8 PCB设计的基板选择 24

1.4.9 PCB设计的基本工艺 26

1.5 PCB设计的常用EDA软件 27

1.5.1 Protel软件 28

1.5.2 Cadence软件 29

1.5.3 Mentor软件 32

第2章 基本元件 37

2.1 电阻 37

2.1.1　常见的电阻 37

2.1.2　电阻的主要参数 39

2.2　电容 40

2.2.1　常见的电容 41

2.2.2　电容的主要参数 42

2.2.3　电容的物理特性 43

2.2.4　电容的选择 47

2.3　电感 47

2.3.1　电感的主要参数 47

2.3.2　铁氧体和铁氧体磁珠 48

第3章　PCB的设计原则和方法 50

3.1　PCB的基本设计原则 50

3.1.1　抗干扰设计原则 50

3.1.2　热设计原则 52

3.1.3　抗振设计原则 53

3.1.4　可测试性设计原则 54

3.2　PCB的可制造性 55

3.2.1 通孔插装元器件的可制造性设计规范 55

3.2.2　表面贴装元器件的可制造性设计规范 58

3.2.3 PCB的设计检查 59

3.3 PCB的可测试性 61

3.3.1 PCB的可测试性设计 61

3.3.2 PCB可测试性的条件 62

3.3.3 PCB的测试方法 63

3.3.4 可测试性设计技术 65

第4章 PCB设计软件——Protel 2004 69

4.1 Protel 2004基础 69

4.1.1 Protel 2004的发展历史 69

4.1.2 Protel 2004的组成模块和新增特点 70

4.1.3 Protel 2004的安装和卸载 71

4.2 Protel 2004的基本设计环境 73

4.2.1 Protel 2004的系统参数设置 73

4.2.2 菜单栏 75

4.2.3 工具栏、状态栏、命令行和标签栏 77

4.2.4 工作窗口面板 78

4.2.5 Protel 2004的文件管理 79

4.3 Protel 2004的原理图设计 80

4.3.1 新建项目文件和原理图文件 80

4.3.2 菜单栏、工具栏和视图管理 80

4.3.3 原理图的图纸设置 82

4.3.4　加载和卸载元件库 83

4.3.5　原理图中元器件的放置 86

4.3.6　原理图中元器件的布局 89

4.3.7　原理图的布线 93

4.3.8　原理图的修饰说明 100

4.3.9　原理图的电气规则检查、编译和修正 105

4.3.10　原理图的报表生成 106

4.3.11 原理图设计中的常见问题 109

4.4 Protel 2004的PCB设计 111

4.4.1　新建PCB文件 111

4.4.2　PCB编辑器的工作界面 114

4.4.3　电路板的规划 117

4.4.4　加载和卸载元器件封装库 120

4.4.5　加载元器件封装和网络 121

4.4.6 PCB中元器件的布局 123

4.4.7 PCB的布线 125

4.4.8 PCB设计的后期处理 132

4.4.9 PCB的设计规则检查 134

4.4.10 PCB的报表生成 135

4.4.11 PCB设计中的常见问题 140

第5章 电磁兼容基础 144

5.1 电磁兼容的相关概念 144

5.1.1 电磁兼容 144

5.1.2　电磁骚扰和电磁干扰 144

5.1.3　传导耦合 146

5.1.4　辐射耦合 148

5.1.5 电磁兼容的重要性 149

5.2　电磁兼容术语 150

5.2.1　基本概念术语 151

5.2.2　骚扰波形术语 152

5.2.3　干扰控制术语 154

5.2.4　测量术语 156

5.2.5　设备分类术语 158

5.2.6　接收机与发射机术语 159

5.2.7　功率控制及供电网络阻抗术语 161

5.2.8　电压变化与闪烁术语 162

5.3 电磁兼容的标准化 163

5.3.1 电磁兼容标准化组织 163

5.3.2 电磁兼容标准体系 165

5.3.3　国际电磁兼容标准 166

5.3.4　我国电磁兼容标准 167

第6章　PCB的电磁兼容设计 171

6.1 电磁干扰的解决措施——接地 171

6.1.1　地的定义和分类 171

6.1.2　接地方式 172

6.1.3　地环路干扰及抑制措施 174

6.1.4　模拟地和数字地的分割问题 177

6.1.5　PCB的接地设计规则 178

6.1.6　搭接技术 180

6.2　PCB的元器件选择规则 181

6.2.1 电路元件 181

6.2.2　集成电路 183

6.3 PCB的元器件布局规则 184

6.3.1　特殊元器件的布局规则 185

6.3.2　功能单元的布局规则 185

6.3.3　元器件的通用布局规则 185

6.4　PCB的布线规则 186

6.4.1 PCB走线的基本特性 186

6.4.2 PCB走线的阻抗特性 186

6.4.3 PCB布线的通用规则 191

6.4.4 PCB的高频信号布线规则 193

6.4.5 多层PCB的布线 193

6.5 多层PCB的设计规则 194

6.5.1 5/5规则 194

6.5.2 20H规则 195

6.5.3 Rent规则 196

6.6 旁路与去耦 196

6.6.1 电容的选择计算 197

6.6.2 旁路电容 198

6.6.3 去耦电容 198

6.6.4 去耦电容的布局 199

6.7 PCB设计时的电路措施 199

第7章 PCB的信号完整性问题 201

7.1 信号完整性问题 201

7.1.1 信号完整性的定义 201

7.1.2 信号完整性问题的表现形式 201

7.1.3 信号完整性分析中的几个基本概念 205

7.2 信号反射的解决方案 206

7.2.1 端接技术 206

7.2.2 走线拓扑结构 211

7.3 信号串扰的解决方案 212

7.3.1 串扰的形成原因 212

7.3.2 串扰的特性和抑制原则 214

7.3.3 保护走线和分流走线 215

7.3.4 分割技术 216

7.3.5 3W规则 216

7.4 电源完整性问题 217

7.4.1 电源完整性的定义 218

7.4.2 同步开关噪声的抑制 219

7.4.3 电源阻抗的设计 219

7.4.4 回流设计 220

第8章 Protel 2004的信号完整性分析 226

8.1 Protel 2004的信号完整性分析概述 226

8.1.1　信号完整性分析的流程 226

8.1.2　信号完整性分析规则的设置 228

8.2　信号完整性分析器 233

8.2.1　信号完整性分析器的启动 233

8.2.2　信号完整性分析器的设置 234

8.3 信号完整性分析实例 238

8.3.1　层堆栈的设置 238

8.3.2　设置信号完整性分析规则 239

8.3.3　信号完整性分析的配置 239

8.3.4　信号完整性分析的波形显示 242

8.3.5　信号完整性分析的注意事项 246

第9章　PCB仿真分析软件——HyperLynx 249

9.1 HyperLynx基本概述 249

9.2　LineSim仿真 251

9.2.1　HyperLynx的启动 251

9.2.2　LineSim的仿真流程 251

9.2.3　时钟网络的SI分析 262

9.2.4　时钟网络的EMC分析 267

9.2.5　LineSim中的串扰仿真 270

9.3 BoardSim仿真 274

9.3.1 BoardSim的仿真流程 274

9.3.2 用批处理模式进行快速整板分析 284

9.3.3 用批处理模式进行详细分析 287

9.3.4 BoardSim的交互式仿真 293

9.3.5 BoardSim中的串扰仿真 296

9.4　多板仿真 302

9.4.1　创建一个多板项目文件 302

9.4.2　对多板文件进行SI分析 304

第10章 高速电路PCB的设计 308

10.1 高速电路中的基本概念 308

10.2 传输线理论 312

10.2.1 传输线方程的推导 312

10.2.2 传输线的特性参数 314

10.2.3 理想传输线及工作状态 315

10.2.4 传输线的集肤效应 318

10.2.5 传输线的常见形式及其计算 319

10.3 传输线效应及其解决措施 324

10.3.1　传输线效应 324

10.3.2　传输线效应的解决措施 325

10.4　高速PCB的设计技巧 326

10.4.1　高速PCB的布线技巧 326

10.4.2　高速PCB的去耦设计 329

10.4.3　时钟电路设计 331

10.4.4　PCB传输线的特征阻抗分析 335

第11章　射频电路PCB的设计 337

11.1 射频基础知识 337

11.1.1　无源元件的高频特性 337

11.1.2　Smith圆图 340

11.1.3　二端口网络及性能参数 343

11.2　收发信机的系统设计 344

11.2.1 无线通信系统的基本组成 344

11.2.2　收发信机的性能指标要求 346

11.2.3　发射机的设计方案 348

11.2.4　接收机的设计方案 349

11.3　射频模块 353

11.3.1　低噪声放大器 353

11.3.2　功率放大器 354

11.3.3　滤波器 355

11.3.4　混频器 356

11.3.5　频率源 356

11.4　射频电路PCB的设计 358

11.4.1　材料选择 358

11.4.2　设计措施 359

11.4.3　分区技巧 360

11.4.4　射频模块的设计准则 361

第12章　PCB设计实例——锁相频率合成电路 363

12.1 项目的提出和设计方案 363

12.1.1　项目的提出 363

12.1.2　设计方案 364

12.2　项目元件库的创建 366

12.2.1　原理图符号库的添加 366

12.2.2　建立原理图符号库 368

12.2.3　PCB封装库的添加 369

12.2.4　建立PCB封装库 370

12.3　锁相频率合成电路的原理图设计 372

12.3.1　新建原理图文件和工程 372

12.3.2　元器件的放置和布局 372

12.3.3　原理图的连接绘制 376

12.3.4　原理图的ERC 377

12.3.5　原理图中元器件的自动标识 378

12.3.6　原理图的报表生成 380

12.4　锁相频率合成电路的PCB设计 381

12.4.1　新建PCB文件 381

12.4.2　元器件封装的导入和工作层面设置 383

12.4.3　PCB的元器件布局 384

12.4.4　PCB的自动布线 387

12.4.5　PCB的手工布线 390

12.4.6　PCB的铺地 392

12.4.7 PCB的DRC 394

参考文献 396