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印制電路板(PCB)設計技術與實踐(第3版)
( 簡體 字)
作者:黃智偉類別:1. -> 電子工程 -> 電路設計
出版社:電子工業出版社印制電路板(PCB)設計技術與實踐(第3版) 3dWoo書號: 55375
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NT售價: 840
出版日:10/1/2021
頁數:672
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第1章 焊盤的設計 1
1.1 元器件在PCB上的安裝形式 1
1.1.1 元器件的單面安裝形式 1
1.1.2 元器件的雙面安裝形式 1
1.1.3 元器件之間的間距 2
1.1.4 元器件的布局形式 4
1.1.5 測試探針觸點/通孔尺寸 8
1.1.6 Mark(基準點) 8
1.2 焊盤設計的一些基本要求 11
1.2.1 焊盤類型 11
1.2.2 焊盤尺寸 12
1.3 通孔插裝元器件的焊盤設計 12
1.3.1 插裝元器件的孔徑 12
1.3.2 焊盤形式與尺寸 13
1.3.3 跨距 13
1.3.4 常用插裝元器件的安裝孔徑和焊盤尺寸 14
1.4 SMD元器件的焊盤設計 15
1.4.1 片式電阻、片式電容、片式電感的焊盤設計 15
1.4.2 金屬電極的元件焊盤設計 18
1.4.3 SOT 23封裝的器件焊盤設計 19
1.4.4 SOT-5 DCK/SOT-5 DBV(5/6引腳)封裝的器件焊盤設計 19
1.4.5 SOT89封裝的器件焊盤設計 20
1.4.6 SOD 123封裝的器件焊盤設計 21
1.4.7 SOT 143封裝的器件焊盤設計 21
1.4.8 SOIC封裝的器件焊盤設計 21
1.4.9 SSOIC封裝的器件焊盤設計 22
1.4.10 SOPIC封裝的器件焊盤設計 22
1.4.11 TSOP封裝的器件焊盤設計 23
1.4.12 CFP封裝的器件焊盤設計 24
1.4.13 SOJ封裝的器件焊盤設計 24
1.4.14 PQFP封裝的器件焊盤設計 25
1.4.15 SQFP封裝的器件焊盤設計 25
1.4.16 CQFP封裝的器件焊盤設計 26
1.4.17 PLCC(方形)封裝的器件焊盤設計 27
1.4.18 QSOP(SBQ)封裝的器件焊盤設計 27
1.4.19 QFG32/48封裝的器件焊盤設計 27
1.5 DIP封裝的器件焊盤設計 28
1.6 BGA封裝的器件焊盤設計 29
1.6.1 BGA封裝簡介 29
1.6.2 BGA表面焊盤的布局和尺寸 30
1.6.3 BGA過孔焊盤的布局和尺寸 33
1.6.4 BGA信號線間隙和走線寬度 34
1.6.5 BGA的PCB層數 35
1.6.6 ?BGA封裝的布線方式和過孔 36
1.6.7 Xilinx公司推薦的BGA、CSP和CCGA封裝的PCB焊盤設計規則 36
1.6.8 VFBGA焊盤設計 39
1.6.9 LFBGA 焊盤設計 40
1.7 UCSP封裝的器件焊盤設計 41
1.7.1 UCSP封裝結構 42
1.7.2 UCSP焊盤結構的設計原則和PCB制造規范 42
1.7.3 UCSP和WCSP焊盤設計實例 44
1.8 DirectFET封裝的器件焊盤設計 46
1.8.1 DirectFET封裝技術簡介 46
1.8.2 Sx系列外形器件的焊盤設計 47
1.8.3 Mx系列外形器件的焊盤設計 48
1.8.4 Lx系列外形器件的焊盤設計 48
第2章 過孔 50
2.1 過孔模型 50
2.1.1 過孔類型 50
2.1.2 過孔電容 50
2.1.3 過孔電感 51
2.1.4 過孔的電流模型 51
2.1.5 典型過孔的R、L、C參數 52
2.2 過孔焊盤與孔徑的尺寸 52
2.2.1 過孔的尺寸 52
2.2.2 高密度互連盲孔的結構與尺寸 54
2.2.3 高密度互連復合通孔的結構與尺寸 56
2.2.4 高密度互連內核埋孔的結構與尺寸 57
2.3 過孔與焊盤圖形的關系 58
2.3.1 過孔與SMT焊盤圖形的關系 58
2.3.2 過孔到金手指的距離 59
2.4 微過孔 59
2.5 背鉆 60
2.5.1 背鉆技術簡介 60
2.5.2 背鉆設計規則 61
第3章 PCB的疊層設計 65
3.1 PCB疊層設計的一般原則 65
3.2 多層板工藝 67
3.2.1 層壓多層板工藝 67
3.2.2 HDI印制板 68
3.2.3 BUM(積層法多層板)工藝 70
3.3 多層板的設計 71
3.3.1 4層板的設計 71
3.3.2 6層板的設計 72
3.3.3 8層板的設計 73
3.3.4 10層板的設計 74
3.4 利用PCB疊層設計抑制EMI輻射 76
3.4.1 PCB的輻射源 76
3.4.2 共模EMI的抑制 77
3.4.3 設計多電源層抑制EMI 78
3.4.4 利用拼接電容抑制EMI 78
3.4.5 利用邊緣防護技術抑制EMI 81
3.4.6 利用內層電容抑制EMI 82
3.4.7 PCB疊層設計實例 83
3.5 PCB電源/地平面 85
3.5.1 PCB電源/地平面的功能和設計原則 85
3.5.2 PCB電源/地平面疊層和層序 86
3.5.3 PCB電源/地平面的疊層電容 90
3.5.4 PCB電源/地平面的層耦合 90
3.5.5 PCB電源/地平面的諧振 91
3.6 利用EBG結構降低PCB電源/地平面的EMI 92
3.6.1 EBG結構簡介 92
3.6.2 EBG結構的電路模型 96
3.6.3 支撐介質對平面型EBG結構帶隙特性的影響 98
3.6.4 利用EBG結構抑制SSN噪聲 101
第4章 走線 103
4.1 寄生天線的電磁輻射干擾 103
4.1.1 電磁干擾源的類型 103
4.1.2 天線的輻射特性 103
4.1.3 寄生天線 106
4.2 PCB上走線間的串擾 107
4.2.1 互容 107
4.2.2 互感 108
4.2.3 拐點頻率和互阻抗模型 110
4.2.4 串擾類型 111
4.2.5 減小PCB上串擾的一些措施 112
4.3 PCB傳輸線的拓撲結構 115
4.3.1 PCB傳輸線簡介 115
4.3.2 微帶線 115
4.3.3 埋入式微帶線 116
4.3.4 單帶狀線 117
4.3.5 雙帶狀線或非對稱帶狀線 117
4.3.6 差分微帶線和差分帶狀線 118
4.3.7 傳輸延時與介電常數?r的關系 119
4.3.8 PCB傳輸線設計與制作中應注意的一些問題 119
4.4 低電壓差分信號(LVDS)的布線 125
4.4.1 LVDS布線的一般原則 125
4.4.2 LVDS的PCB走線設計 127
4.4.3 LVDS的PCB過孔設計 131
4.5 PCB布線的一般原則 132
4.5.1 控制走線方向 132
4.5.2 檢查走線的開環和閉環 132
4.5.3 控制走線的長度 133
4.5.4 控制走線分支的長度 134
4.5.5 拐角設計 134
4.5.6 差分對走線 135
4.5.7 控制PCB導線的阻抗和走線終端匹配 136
4.5.8 設計接地保護走線 136
4.5.9 防止走線諧振 137
4.5.10 布線的一些工藝要求 137
第5章 接地 141
5.1 地線的定義 141
5.2 地線阻抗引起的干擾 141
5.2.1 地線的阻抗 141
5.2.2 公共阻抗耦合干擾 147
5.3 地環路引起的干擾 148
5.3.1 地環路干擾 148
5.3.2 產生地環路電流的原因 149
5.4 接地的分類 150
5.4.1 安全接地 150
5.4.2 信號接地 150
5.4.3 電路接地 151
5.4.4 設備接地 152
5.4.5 系統接地 153
5.5 接地的方式 153
5.5.1 單點接地 153
5.5.2 多點接地 155
5.5.3 混合接地 156
5.5.4 懸浮接地 157
5.6 接地系統的設計原則 157
5.6.1 理想的接地要求 158
5.6.2 接地系統設計的一般規則 158
5.7 地線PCB布局的一些技巧 159
5.7.1 參考面 159
5.7.2 避免接地平面開槽 160
5.7.3 接地點的相互距離 162
5.7.4 地線網絡 163
5.7.5 電源線和地線的柵格 164
5.7.6 電源線和地線的指狀布局形式 166
5.7.7 最小化環面積 167
5.7.8 按電路功能分割接地平面 169
5.7.9 局部接地平面 170
5.7.10 參考層的重疊 172
5.7.11 20H原則 173
第6章 去耦合 175
6.1 去耦濾波器電路的結構與特性 175
6.1.1 典型的RC和LC去耦濾波器電路結構 175
6.1.2 去耦濾波器電路的特性 177
6.2 RLC元件的射頻特性 179
6.2.1 電阻(器)的射頻特性 179
6.2.2 電容(器)的射頻特性 179
6.2.3 電感(器)的射頻特性 180
6.2.4 串聯RLC電路的阻抗特性 181
6.2.5 并聯RLC電路的阻抗特性 181
6.3 去耦電容器的PCB布局設計 182
6.3.1 去耦電容器的安裝位置 182
6.3.2 去耦電容器的并聯和反諧振 188
6.4 使用去耦電容降低IC的電源阻抗 192
6.4.1 電源阻抗的計算模型 192
6.4.2 IC電源阻抗的計算 193
6.4.3 電容器靠近IC放置的允許距離 194
6.5 PDN中的去耦電容 198
6.5.1 去耦電容器的電流供應模式 198
6.5.2 IC電源的目標阻抗 199
6.5.3 去耦電容器組合的阻抗特性 200
6.5.4 PCB上的目標阻抗 202
6.6 去耦電容器的容量計算 203
6.6.1 計算去耦電容器容量的模型 203
6.6.2 確定目標阻抗 204
6.6.3 確定大容量電容器的容量 204
6.6.4 確定板電容器的容量 205
6.6.5 確定板電容器的安裝位置 206
6.6.6 減少ESLcap 207
6.6.7 m?級超低目標阻抗設計 208
6.7 片狀三端子電容器的PCB布局設計 208
6.7.1 片狀三端子電容器的頻率特性 208
6.7.2 使用三端子電容器減小ESL 210
6.7.3 三端子電容器的PCB布局與等效電路 210
6.7.4 三端子電容器的應用 212
6.8 X2Y?電容器的PCB布局設計 213
6.8.1 采用X2Y?電容器替換穿心式電容器 213
6.8.2 X2Y電容器的封裝形式和尺寸 213
6.8.3 X2Y電容器的應用與PCB布局 214
6.9 鐵氧體磁珠的PCB布局設計 216
6.9.1 鐵氧體磁珠的基本特性 216
6.9.2 片式鐵氧體磁珠 217
6.9.3 鐵氧體磁珠的選擇 219
6.9.4 鐵氧體磁珠在電路中的應用 220
6.9.5 鐵氧體磁珠的安裝位置 221
6.9.6 利用鐵氧體磁珠為FPGA設計電源隔離濾波器 222
6.10 小型電源平面“島”供電技術 229
6.11 掩埋式電容技術 229
6.11.1 掩埋式電容技術簡介 229
6.11.2 使用掩埋式電容技術的PCB布局實例 230
6.12 可藏于PCB基板內的電容器 232
第7章 電源電路設計實例 233
7.1 開關型調節器PCB布局的基本原則 233
7.1.1 接地 233
7.1.2 合理布局穩壓元件 234
7.1.3 將寄生電容和寄生電感減至最小 235
7.1.4 創建切實可行的電路板布局 236
7.1.5 電路板的層數 237
7.2 DC-DC轉換器的PCB布局設計指南 237
7.2.1 DC-DC轉換器的EMI輻射源 237
7.2.2 DC-DC轉換器的PCB布局的一般原則 238
7.2.3 DC-DC轉換器的PCB布局注意事項 239
7.2.4 減小DC-DC變換器中的接地反彈 245
7.2.5 基于MAX1954的DC-DC轉換器PCB設計實例 251
7.2.6 基于ADP1850的DC-DC降壓調節器PCB設計實例 254
7.2.7 DPA-Switch DC-DC轉換器的PCB設計實例 258
7.3 開關電源的PCB設計 260
7.3.1 開關電源PCB的常用材料 260
7.3.2 開關電源PCB布局的一般原則 262
7.3.3 開關電源PCB布線的一般原則 264
7.3.4 開關電源PCB的地線設計 265
7.3.5 TOPSwitch開關電源的PCB設計實例 267
7.3.6 TOPSwitch-GX開關電源的PCB設計實例 269
第8章 時鐘電路的PCB設計 272
8.1 時鐘電路PCB設計的基礎 272
8.1.1 信號的傳播速度 272
8.1.2 時序參數 273
8.1.3 時鐘脈沖不對稱的原因 274
8.2 時鐘電路PCB設計的一些技巧 276
8.2.1 時鐘電路布線的基本原則 276
8.2.2 采用蜘蛛形的時鐘分配網絡 277
8.2.3 采用樹狀式的時鐘分配網絡 278
8.2.4 采用分支結構的時鐘分配網絡 278
8.2.5 采用多路時鐘線的源端端接結構 279
8.2.6 對時鐘線進行特殊的串擾保護 280
8.2.7 固定延時的調整 280
8.2.8 可變延時的調整 281
8.2.9 時鐘源的電源濾波 282
8.2.10 時鐘驅動器去耦電容器安裝實例 283
8.2.11 時鐘發生器電路的輻射噪聲與控制 284
8.2.12 50~800MHz時鐘發生器電路PCB設計實例 285
第9章 模擬電路的PCB設計 287
9.1 模擬電路PCB設計的基礎 287
9.1.1 放大器與信號源的接地點選擇 287
9.1.2 放大器的屏蔽接地方法 288
9.1.3 放大器輸入端電纜屏蔽層的接地形式 289
9.1.4 差分放大器的輸入端接地形式 291
9.1.5 有保護端的儀表放大器接地形式 292
9.1.6 采用屏蔽保護措施 292
9.1.7 放大器電源的去耦 293
9.2 模擬電路PCB設計實例 294
9.2.1 不同封裝形式的運算放大器PCB設計實例 294
9.2.2 放大器輸入端保護環設計 297
9.2.3 單端輸入差分輸出放大器PCB的對稱設計 300
9.2.4 蜂窩電話音頻放大器PCB設計實例 301
9.2.5 參數測量單元(PMU)的PCB布線要求 305
9.2.6 D類功率放大器PCB設計實例 309
9.3 消除熱電壓影響的PCB設計 312
9.3.1 PCB 上的熱節點 312
9.3.2 溫度等高線 313
9.3.3 電阻的PCB布局和熱電壓模型 313
9.3.4 同相放大器的熱電壓模型 314
9.3.5 消除熱電壓影響的同相和反相放大器PCB設計 315
9.3.6 消除熱電壓影響的差動放大器PCB設計 316
9.3.7 消除熱電壓影響的雙運放同相放大器PCB設計 316
9.3.8 其他消除熱電壓影響的PCB設計技巧 317
第10章 高速數字電路的PCB設計 319
10.1 高速數字電路PCB設計的基礎 319
10.1.1 時域與頻域 319
10.1.2 頻寬與上升時間的關系 321
10.1.3 時鐘脈沖信號的諧振頻率 321
10.1.4 電路的四種電性等效模型 322
10.1.5 “集總模型”與“離散模型”的分界點 323
10.1.6 傳播速度與材料的介電常數之間的關系 324
10.1.7 高速數字電路的差模輻射與控制 325
10.1.8 高速數字電路的共模輻射與控制 330
10.1.9 高速數字電路的“地彈”與控制 332
10.1.10 高速數字電路的反射與控制 334
10.1.11 同時開關噪聲(SSN)控制 339
10.2 Altera的MAX?Ⅱ系列CPLD PCB設計實例 342
10.2.1 MAX?Ⅱ系列100引腳MBGA封裝的PCB布板設計實例 342
10.2.2 MAX?Ⅱ系列256引腳MBGA封裝的PCB布板設計實例 342
10.3 Xilinx VirtexTM-5系列PCB設計實例 343
10.3.1 Xilinx PCB設計檢查項目 344
10.3.2 VirtexTM-5 FPGA的配電系統設計 346
10.3.3 VirtexTM-5 FPGA 1.0mm BGA FG676封裝PCB設計實例 357
10.4 LatticeXP LFXP3TQ-100最小系統PCB設計實例 359
10.5 微控制器電路PCB設計實例 361
10.5.1 微控制器電路PCB設計的一般原則 361
10.5.2 AT89S52單片機最小系統PCB設計實例 363
10.5.3 ADuC845單片數據采集最小系統PCB設計實例 365
10.5.4 ARM S3C44B0X最小系統PCB設計實例 368
10.5.5 ARM STM32最小系統PCB設計實例 369
10.5.6 TMS320F2812 DSP最小系統PCB設計實例 372
10.6 高速接口信號的PCB設計 376
10.6.1 注意高速接口的一些關鍵信號 376
10.6.2 降低PCB玻璃纖維與環氧樹脂的影響 376
10.6.3 高速信號導線設計要求 377
10.6.4 高速信號的參考平面 378
10.6.5 高速差分信號線布局 380
10.6.6 連接器和插座連接 381
10.6.7 通孔的連接 382
10.6.8 交流耦合電容器的放置 383
10.6.9 高速信號線的彎曲規則 384
10.6.10 PCB的疊層要求 384
10.6.11 ESD/EMI注意事項 385
第11章 模數混合電路的PCB設計 386
11.1 模數混合電路的PCB分區 386
11.1.1 PCB按功能分區 386
11.1.2 分割的隔離與互連 387
11.2 模數混合電路的接地設計 388
11.2.1 模擬地(AGND)和數字地(DGND)的連接 388
11.2.2 模擬地和數字地分割 392
11.2.3 采用“統一地平面”形式 394
11.2.4 數字和模擬電源平面的分割 395
11.2.5 最小化電源線和地線的環路面積 396
11.2.6 模數混合電路的電源和接地布局示例 398
11.2.7 多卡混合信號系統的接地 400
11.3 ADC驅動器電路的PCB設計 404
11.3.1 高速差分ADC驅動器的PCB設計 404
11.3.2 差分ADC驅動器裸露焊盤的PCB設計 405
11.3.3 低失真高速差分ADC驅動電路的PCB設計 406
11.4 ADC的PCB設計 410
11.4.1 ADC接地對系統性能的影響 410
11.4.2 ADC參考路徑的PCB布局布線 412
11.4.3 3.3V雙路14位ADC的PCB設計 413
11.4.4 16位SAR ADC的PCB設計 422
11.4.5 24位?-? ADC的PCB設計 427
11.5 DAC的PCB設計 430
11.5.1 一個16位DAC電路 430
11.5.2 有問題的PCB設計 431
11.5.3 改進的PCB設計 433
11.6 模數混合電路PICtailTM演示板的PCB設計 435
11.7 12位稱重系統的PCB設計 438
11.7.1 12位稱重系統電路 438
11.7.2 沒有采用接地平面的PCB設計 438
11.7.3 采用接地平面的PCB設計 439
11.7.4 增加抗混疊濾波器 440
11.8 傳感器模擬前端(AFE)的PCB設計 441
11.9 模數混合系統的電源電路PCB設計 446
11.9.1 模數混合系統的電源電路結構 446
11.9.2 低噪聲線性穩壓器電路PCB設計例 448
第12章 射頻電路的PCB設計 451
12.1 射頻電路PCB設計的基礎 451
12.1.1 射頻電路和數字電路的區別 451
12.1.2 阻抗匹配 453
12.1.3 短路線和開路線 455
12.1.4 平面傳輸線 457
12.1.5 平面微帶線諧振結構 460
12.1.6 定向耦合器 461
12.1.7 功率分配器 462
12.1.8 濾波電路的實現 463
12.1.9 微帶天線 465
12.1.10 寄生振蕩的產生與消除 471
12.2 射頻電路PCB設計的一些技巧 474
12.2.1 利用電容的“零阻抗”特性實現射頻接地 474
12.2.2 利用電感的“無窮大阻抗”特性輔助實現射頻接地 475
12.2.3 利用“零阻抗”電容實現復雜射頻系統的射頻接地 476
12.2.4 利用半波長PCB連接線實現復雜射頻系統的射頻接地 477
12.2.5 利用1/4波長PCB連接線實現復雜射頻系統的射頻接地 477
12.2.6 利用1/4波長PCB微帶線實現變頻器的隔離 478
12.2.7 PCB連線上的過孔數量與尺寸 478
12.2.8 端口的PCB連線設計 479
12.2.9 諧振回路接地點的選擇 480
12.2.10 PCB保護環 480
12.2.11 利用接地平面開縫減小電流回流耦合 481
12.2.12 隔離 483
12.2.13 射頻電路PCB走線 485
12.3 射頻小信號放大器PCB設計 487
12.3.1 射頻小信號放大器的電路特點與主要參數 487
12.3.2 低噪聲放大器抗干擾的基本措施 488
12.3.3 1.9GHz LNA電路PCB設計實例 490
12.3.4 DC~6GHz LNA電路PCB設計實例 490
12.4 射頻功率放大器PCB設計 491
12.4.1 射頻功率放大器的電路特點與主要參數 491
12.4.2 40~3600MHz晶體管射頻功率放大器PCB設計實例 493
12.4.3 60W、1.0GHz、28V的FET射頻功率放大器PCB設計實例 494
12.4.4 0.5~6GHz中功率射頻功率放大器PCB設計實例 495
12.4.5 50MHz~6GHz射頻功率放大器模塊PCB設計實例 497
12.4.6 藍牙功率放大器PCB設計實例 498
12.4.7 3.3~3.8GHz、15W的WiMAX功率放大器PCB設計實例 499
12.5 混頻器PCB設計實例 501
12.5.1 混頻器的電路特點與主要參數 501
12.5.2 1.3~2.3GHz高線性度上變頻器電路PCB設計實例 503
12.5.3 825~915MHz混頻器電路PCB設計實例 504
12.5.4 1.8~2.7GHz LNA和下變頻器電路PCB設計實例 507
12.5.5 1.7~2.2GHz下變頻器電路PCB設計實例 509
12.6 PCB天線設計實例 511
12.6.1 300~450MHz發射器PCB環形天線設計實例 511
12.6.2 868MHz和915MHz PCB天線設計實例 515
12.6.3 915MHz PCB環形天線設計實例 517
12.6.4 緊湊型868/915MHz天線設計實例 519
12.6.5 868MHz/915MHz/955MHz倒F PCB天線設計實例 520
12.6.6 868MHz/915MHz/920MHz微型螺旋PCB天線設計實例 521
12.6.7 2.4GHz F型PCB天線設計實例 522
12.6.8 2.4GHz 倒F PCB天線設計實例 524
12.6.9 2.4GHz小尺寸PCB天線設計實例 524
12.6.10 2.4GHz 蜿蜒式PCB天線設計實例 525
12.6.11 2.4GHz折疊偶極子PCB天線設計實例 527
12.6.12 868MHz/2.4GHz可選擇單/雙頻段的單極子PCB天線設計實例 528
12.6.13 2.4 GHz YAGI PCB天線設計實例 529
12.6.14 2.4GHz全波PCB環形天線設計實例 530
12.6.15 2.4GHz PCB槽(slot)天線設計實例 530
12.6.16 2.4GHz PCB片式天線設計實例 530
12.6.17 2.4GHz藍牙、802.11b/g WLAN片式天線設計實例 531
12.7 加載EBG結構的微帶天線設計 531
12.7.1 利用叉型EBG結構改善天線方向圖 531
12.7.2 利用電磁帶隙結構實現錐形方向圖 533
12.7.3 利用級聯電磁帶隙結構減少雙頻微帶天線的互耦 534
12.7.4 利用電磁帶隙結構改善微帶天線陣性能 536
12.8 射頻系統的電源電路PCB設計 537
12.8.1 射頻系統的電源管理 537
12.8.2 射頻系統的電源噪聲控制 541
12.8.3 手持設備射頻功率放大器的供電電路 546
12.8.4 用于RFPA的可調節降壓DC-DC轉換器PCB設計 549
12.8.5 具有MIPI?RFFE接口的RFPA降壓DC-DC轉換器PCB設計 556
第13章 PCB的散熱設計 563
13.1 PCB散熱設計的基礎 563
13.1.1 熱傳遞的三種方式 563
13.1.2 溫度(高溫)對元器件及電子產品的影響 564
13.1.3 PCB的熱性能分析 564
13.2 PCB散熱設計的基本原則 565
13.2.1 PCB基材的選擇 565
13.2.2 元器件的布局 567
13.2.3 PCB的布線 569
13.3 PCB散熱設計實例 571
13.3.1 均勻分布熱源的穩態傳導PCB的散熱設計 571
13.3.2 鋁質散熱芯PCB的散熱設計 572
13.3.3 PCB之間的合理間距設計 573
13.3.4 散熱器的接地設計 575
13.4 器件的熱特性與PCB散熱設計 576
13.4.1 器件的封裝形式 576
13.4.2 與器件封裝熱特性有關的一些參數 579
13.4.3 器件封裝的基本熱關系 580
13.4.4 常用IC封裝的熱特性 582
13.4.5 器件的最大功耗聲明 587
13.4.6 最大功耗與器件封裝和溫度的關系 588
13.5 裸露焊盤的PCB散熱設計 591
13.5.1 裸露焊盤簡介 591
13.5.2 裸露焊盤連接的基本要求 595
13.5.3 裸露焊盤散熱通孔的設計 597
13.5.4 裸露焊盤的PCB設計示例 599
第14章 PCB的可制造性與可測試性設計 603
14.1 PCB的可制造性設計 603
14.1.1 PCB可制造性設計的基本概念 603
14.1.2 PCB的可制造性設計管理 605
14.1.3 不同階段的PCB可制造性設計控制 606
14.1.4 PCB的可制造性設計檢查 609
14.1.5 PCB本身設計檢查清單實例 612
14.1.6 PCB可制造性評審檢查清單實例 616
14.2 PCB的可測試性設計 621
14.2.1 PCB可測試性設計的基本概念 621
14.2.2 PCB的可測試性檢查 623
14.2.3 功能性測試的可測性設計的基本要求 624
14.2.4 在線測試對PCB設計的要求 624
第15章 PCB的ESD防護設計 628
15.1 PCB的ESD防護設計基礎 628
15.1.1 ESD(靜電放電)概述 628
15.1.2 ESD抗擾度試驗 629
15.2 常見的ESD問題與改進措施 630
15.2.1 常見的影響電子電路的ESD問題 630
15.2.2 常見的ESD問題的改進措施 632
15.3 PCB的ESD防護設計 635
15.3.1 電源平面、接地平面和信號線的布局 635
15.3.2 隔離 637
15.3.3 注意“孤島”形式的電源平面、地平面 638
15.3.4 工藝結構方面的PCB抗ESD設計 639
15.3.5 PCB上具有金屬外殼的器件的處理 642
15.3.6 在PCB周圍設計接地防護環 643
15.3.7 PCB靜電防護設計的一些其他措施 643
參考文獻 645
本書共15章,重點介紹了印制電路板(PCB)的焊盤、過孔、疊層、走線、接地、去耦合、電源電路、時鐘電路、模擬電路、高速數字電路、模數混合電路、射頻電路的PCB設計的基本知識、設計要求、方法和設計實例,以及PCB的散熱設計、PCB的可制造性與可測試性設計、PCB的ESD防護設計等。 本書內容豐富,敘述詳盡清晰,圖文并茂,并通過大量的設計實例說明了PCB設計中的一些技巧與方法,以及應該注意的問題,工程性好,實用性強。
本書是《印制電路板(PCB)設計技術與實踐》的第3版。本書第1版從2009年出版以來已經多重印,是學習PCB設計技術的首選書籍之一。隨著PCB設計技術的發展和研究的深入,一些新的PCB設計技術和要求不斷出現,為滿足讀者需要,又對本書的第2版進行了修訂,補充和增加了EBG等一些新的PCB設計技術,以及高速數字接口、模數混合電路的PCB設計和設計實例等內容。
PCB設計是電子產品的設計中不可缺少的重要環節。隨著電子技術的飛速發展,集成電路的規模越來越大,體積越來越小,開關速度越來越快,工作頻率越來越高,PCB的安裝密度也越來越高,層數也越來越多,PCB上的電磁兼容性、信號完整性及電源完整性等問題相互緊密地交織在一起。對正在從事PCB設計的工程師而言,在進行PCB設計時,需要考慮的問題也越來越多,要實現一個能夠滿足設計要求的PCB也變得越來越難。要設計一個能夠滿足要求的PCB,不僅需要理論的支持,更需要的是工程實踐經驗。
本書是為從事電子產品設計的工程技術人員編寫的一本介紹PCB設計的基本知識、設計要求與方法的參考書。本書沒有大量的理論介紹和公式推導,而是從工程設計要求出發,通過介紹大量的PCB設計實例,圖文并茂地說明PCB設計中的一些技巧與方法,以及應該注意的問題,具有很好的工程性和實用性。
本書共15章。第1章焊盤的設計,介紹了元器件在PCB上的安裝形式,焊盤、Make設計的一些基本要求,以及通孔插裝元器件、SMD元器件、DIP封裝的器件、BGA封裝的器件、UCSP封裝的器件、Direct FET封裝的器件等焊盤設計實例。第2章介紹了過孔模型,過孔焊盤與孔徑的尺寸,過孔與焊盤圖形的關系,微過孔、背鉆的設計要求與實例。第3章介紹了PCB的疊層設計的一般原則,多層板工藝,多層板設計實例,以及利用PCB分層堆疊抑制EMI輻射的設計方法,PCB電源/地平面設計,利用EBG降低PCB電源/地平面的EMI。第4章介紹了寄生天線的電磁輻射干擾,PCB上走線間的串擾,PCB傳輸線的拓撲結構,低電壓差分信號(LVDS)的布線,以及PCB布線的一般原則及工藝要求。第5章介紹了地線的定義,地線阻抗引起的干擾,地環路引起的干擾,接地的分類,接地的方式,接地系統的設計原則,以及地線PCB布局的一些技巧。第6章介紹了去耦濾波器電路的結構與特性,RLC元件的射頻特性,去耦電容器的PCB布局設計,PDN中的去耦電容,去耦電容器的容量計算,片狀三端子電容器的PCB布局設計,X2Y?電容器的PCB布局設計,鐵氧體磁珠的PCB布局設計實例,小型電源平面“島”供電技術,掩埋式電容技術的PCB布局實例,以及可藏于PCB基板內的電容器。第7章為電源電路設計實例,介紹了開關型調節器PCB布局的基本原則,DC-DC轉換器的PCB布局設計指南,便攜式設備電源管理電路的PCB布局設計實例,DPA-Switch DC-DC轉換器的PCB設計實例,開關電源的PCB設計實例。第8章介紹了時鐘電路PCB設計的基礎,時鐘電路布線、時鐘分配網絡、延時的調整、時鐘源的電源濾波等時鐘電路PCB的設計技巧。第9章介紹了模擬電路PCB設計的基礎,不同封裝形式的運算放大器、蜂窩電話音頻放大器、D類功率放大器等模擬電路的PCB設計實例,消除熱電壓影響的放大器PCB設計。第10章介紹了高速數字電路PCB設計的基礎,Altera的MAX? II系列CPLD PCB設計實例,LatticeXP LFXP3TQ-100最小系統PCB設計實例,微控制器電路PCB設計實例,以及高速接口信號的PCB設計。第11章介紹了模數混合電路的PCB分區,模數混合電路的接地設計,ADC驅動器電路的PCB設計,ADC的PCB設計,DAC的PCB設計,模數混合電路PICtailTM演示板的PCB設計,12位稱重系統的PCB設計,傳感器模擬前端(AFE)的PCB設計,以及模數混合系統的電源電路PCB設計。第12章介紹了射頻電路PCB設計的基礎,射頻接地、隔離、走線等射頻電路PCB的設計技巧,射頻小信號放大器PCB的設計要求與實例,射頻功率放大器PCB的設計要求與實例,混頻器PCB的設計要求與實例,以及PCB天線設計實例,加載EBG結構的微帶天線設計,以及射頻系統的電源電路PCB設計。第13章介紹了PCB散熱設計的基礎,PCB散熱設計的基本原則,以及PCB散熱設計實例,器件的熱特性與PCB散熱設計,以及裸露焊盤的PCB散熱設計。第14章介紹了PCB可制造性設計的基本概念、設計管理、設計控制、設計檢查和評審檢查清單實例,以及PCB可測試性設計的基本概念、可測試性檢查、可測性設計的基本要求。第15章介紹了PCB的ESD防護設計基礎,常見的ESD問題與改進措施,PCB的ESD防護設計方法。
需要說明的是,由于本書重點介紹PCB設計技術,業內大量數據需要采用英制長度單位,所以這里先給出主要的轉換公式:1in(英寸)= 25.4mm(毫米),1mil(千分之一英寸)= 0.0254mm。本書的部分數據有時直接用英制單位標注。
本書在編寫過程中,參考了大量的國內外著作和資料,得到了許多專家和學者的大力支持,聽取了多方面的意見和建議。潘禮工程師對本書的內容及組織提出了寶貴的建議,戴煥昌繪制了書中的大部分插圖,南華大學的王彥教授、朱衛華副教授、陳文光教授、李圣副教授,張翼、李軍、張強、稅夢玲、歐科軍、李揚宗、肖志剛等人也參加了本書的編寫,在此一并表示衷心的感謝。
由于水平有限,不足之處在所難免,敬請各位讀者批評指正。


黃智偉 于南華大學
2017年6月
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