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基本信息

书名：高质量PCB设计入门

定价：65.00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：

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设计精粹：从原理到实战的全面解析》 本书将带您深入探索印刷电路板（PCB）设计的核心奥秘，解锁从基础理论到高级技巧的全方位知识体系。无论您是初涉此领域的新手，还是希望精进技艺的资深工程师，本书都将是您不可或缺的实践指南。我们摒弃空泛的陈述，聚焦于那些决定PCB性能与可靠性的关键环节，为您提供清晰、实用且富有洞察力的见解。 第一部分：PCB设计基础的坚实奠基 在浩瀚的电子世界里，PCB是连接一切的桥梁。本书的第一部分将为您构筑起坚实的基础，让您对PCB设计有一个全面而深刻的理解。 电学原理与PCB的关联： 我们将从最根本的电学概念出发，深入剖析这些原理如何在PCB的物理结构中得以体现。这包括但不限于： 信号完整性（Signal Integrity）初探： 理解信号在PCB走线中的传播特性，如阻抗匹配、反射、串扰等。我们将用直观的图示和实例，解释为何这些因素对于高速信号至关重要，以及如何在设计初期规避潜在问题。您将学会识别哪些走线更容易受到信号完整性问题的影响，并掌握初步的解决方案。 电源完整性（Power Integrity）的重要性： 探究电源和地平面的作用，以及它们如何影响电路的稳定性。我们将详细介绍去耦电容的选择和布局技巧，以及如何设计低阻抗的电源分配网络（PDN），确保敏感器件获得稳定纯净的电源。 热管理基础： 即使是最精巧的电路，也逃脱不了发热的现实。我们将初步探讨PCB上的热量产生机制，并介绍一些基本的散热策略，为后续更深入的热设计打下基础。 PCB制造工艺与设计约束： 深刻理解PCB的制造过程是成功设计的前提。本书将详细解读各类PCB制造工艺，并将其转化为切实的设计约束。 单层、双层及多层PCB的结构与应用： 了解不同层数的PCB在结构上的差异，以及它们各自适合的应用场景。我们将讨论层叠结构对信号完整性、EMI（电磁干扰）和成本的影响。 通孔（Via）的类型与设计考量： 掌握埋孔、盲孔、微孔等不同类型通孔的特性，以及它们在高速设计、节省空间方面的作用。我们将重点讲解通孔的寄生参数（如寄生电感和电容），以及如何在设计中最小化其负面影响。 表面处理工艺的抉择： 介绍ENIG、HASL、OSP等常见表面处理工艺的特点、优缺点及应用范围，帮助您根据实际需求做出最优选择。 阻抗控制走线的奥秘： 详细讲解单端线和差分线的阻抗控制方法，包括走线宽度、介质厚度、参考平面等关键参数的计算和验证。我们将提供实用的计算公式和设计流程。 最小线宽、线距与间隙： 遵循制造厂商的工艺能力，合理设置线宽、线距以及元器件之间的间隙，是保证PCB可制造性的基础。本书将提供详细的参考指南，并强调与PCB厂家的沟通协作。 PCB设计软件的应用入门： 熟练掌握一款PCB设计软件是高效完成设计的关键。我们不会止步于简单的软件功能介绍，而是将侧重于如何利用软件解决实际设计问题。 原理图绘制的规范与技巧： 讲解如何绘制清晰、易读且逻辑严谨的原理图，包括元器件库的建立与管理、电气连接的规范、以及如何利用软件的自动检查功能。 PCB布局（Layout）策略： 探讨影响布局的关键因素，如器件的功用分组、信号流向、散热需求、电源分配等。我们将分享各种经典布局方法，并指导您如何根据具体电路特性进行优化。 布线（Routing）艺术： 从基础的单层布线到复杂的差分线、高密度互连（HDI）布线，我们将系统讲解各种布线技巧。重点关注走线的长度匹配、避免直角弯曲、有效利用过孔、以及如何处理EMI问题。 设计规则检查（DRC）与高级检查： 深入解析DRC的各项规则设置，并指导您如何利用软件进行全面的设计规则检查，以最大程度地减少设计错误。我们将介绍一些更高级的检查功能，如LVS（Layout Versus Schematic）等。 第二部分：PCB设计进阶：优化性能与可靠性 掌握了基础知识后，本书将带领您进入PCB设计的更高层次，专注于提升电路的性能、稳定性和可靠性。 信号完整性（SI）的深度解析与实战： 反射与阻抗失配的根源与消除： 深入分析信号在传输过程中为何会发生反射，以及如何通过精确的阻抗匹配来消除反射。我们将介绍TDR（时域反射计）等测量手段在SI分析中的作用。 串扰（Crosstalk）的机理与抑制： 详细讲解相邻走线之间发生的串扰现象，以及它对信号质量的恶劣影响。我们将提供有效的串扰抑制策略，如走线间距控制、参考平面选择、以及利用差分对等。 时序（Timing）问题与抖动（Jitter）分析： 对于高速数字电路，时序和抖动是至关重要的。我们将探讨时钟信号的分布、数据信号的到达时间，以及如何通过设计手段来最小化抖动。 眼图（Eye Diagram）的理解与优化： 眼图是评估高速信号质量的金标准。本书将教您如何解读眼图，识别其中的关键参数，并通过PCB设计来改善眼图的开合度。 电源完整性（PI）的精细化设计： PDN（Power Delivery Network）的设计与仿真： 深入分析PDN的阻抗特性，以及如何通过合理的电源和地平面设计、去耦电容布局和选型，来构建一个低阻抗、高效率的电源分配网络。我们将介绍PI仿真工具的应用。 噪声耦合与滤波技术： 探究电源和地平面之间的噪声耦合机制，以及如何利用滤波技术来抑制传导和辐射噪声。 地弹（Ground Bounce）与电源塌陷（Power Collapse）： 详细解释这些常见但影响严重的电源完整性问题，并提供相应的解决思路。 EMI/EMC（电磁干扰/电磁兼容）的设计考量： EMI的产生源与传播途径： 分析PCB设计中常见的EMI产生源，如高速信号、开关电源、不合理的接地等，并讲解EMI的传播途径。 EMC设计的基本原则： 强调“源头控制”和“路径隔离”的设计理念，指导您如何通过合理的布局、布线、屏蔽和接地等措施来抑制EMI。 差分信号的设计与优势： 重点讲解差分信号在抑制共模噪声、提高信号完整性方面的巨大优势，以及如何在PCB设计中正确实现差分对。 滤波与屏蔽技术： 介绍EMI滤波器和屏蔽层的设计与应用，以及它们在EMC防护中的关键作用。 热设计的初步探索与优化： 热量产生与传导分析： 识别PCB上主要的发热器件，并了解热量在PCB板材、铜箔和空气中的传导方式。 散热设计的基本方法： 介绍通过增加铜箔面积、使用散热过孔、合理布局器件、以及选择合适的散热材料等方式来改善散热。 与热仿真工具的初步接触： 简要介绍热仿真工具的作用，以及它如何帮助我们预估PCB的温度分布。 高密度互连（HDI）与先进封装技术的融合： HDI PCB的结构与优势： 介绍HDI PCB的微孔、高密度导线、多层叠构等特点，以及它在缩小尺寸、提高性能方面的应用。 先进封装与PCB的协同设计： 探讨BGA、WLCSP等先进封装与PCB板之间的接口设计，以及如何保证信号的完整性和可靠性。 埋入式元器件（Buried Components）与嵌入式电阻/电容： 介绍这些先进技术如何进一步实现PCB的集成化和小型化。 第三部分：PCB设计的实战流程与项目管理 理论与实践相结合，本书的第三部分将带您走进真实的PCB设计项目，从概念到成品，提供全方位的指导。 需求分析与规格定义： 强调在设计初期明确项目需求、性能指标、成本预算以及可靠性要求的重要性。 原理图设计与验证： 详细阐述从初步原理图到最终验证的完整流程，包括元器件选型、仿真验证、以及与硬件工程师的沟通协作。 PCB布局策略与优化： 分步讲解如何进行高效的PCB布局，包括功用区域划分、关键器件优先布局、信号流优化、电源和地平面规划等，并提供大量实际案例分析。 布线技巧与规则设定： 深入解析不同类型信号（模拟、数字、高速、射频）的布线方法，重点讲解差分布线、蛇形线、长度匹配、阻抗控制等高级技巧。 SI/PI/EMC的仿真与优化： 讲解如何利用仿真工具（如Allegro SigXplorer, HyperLynx, Simbeionix等）对设计进行SI/PI/EMC分析，并根据仿真结果进行设计优化。 设计规则检查（DRC）与可制造性设计（DFM）： 详细指导如何进行全面的DRC检查，并强调DFM的重要性，包括与PCB制造厂家的紧密合作，确保设计的可制造性。 Gerber文件生成与生产流程： 讲解如何生成高质量的Gerber文件，以及PCB生产过程中需要注意的各个环节。 PCB测试与调试： 介绍PCB在生产和上线后的常见测试方法，如AOI（自动光学检查）、ICT（在线测试）、功能测试等，以及如何根据测试结果进行问题排查和优化。 项目管理与团队协作： 强调在PCB设计项目中进行有效的时间管理、版本控制、文档管理以及团队成员间的沟通协作。 未来趋势与发展方向： 展望PCB设计领域的新技术、新材料和新工艺，如柔性PCB、刚挠结合PCB、AI在PCB设计中的应用等，激发读者的探索热情。 通过本书的学习，您将能够： 建立扎实的PCB设计理论基础，深刻理解信号完整性、电源完整性、EMI/EMC等关键概念。 熟练掌握一款主流PCB设计软件的应用，并能将其运用于解决实际设计难题。 掌握从原理图到Gerber文件输出的完整PCB设计流程。 能够独立完成高性能、高可靠性的PCB设计。 具备识别和解决PCB设计中常见问题的能力。 为应对未来电子行业快速发展带来的新挑战做好充分准备。 本书内容丰富，案例详实，语言通俗易懂，旨在为您提供一套系统、实用的PCB设计知识体系。我们相信，通过对本书的学习，您将能够自信地迈入PCB设计的广阔天地，创造出更优秀、更卓越的电子产品。