印制电路板(PCB)设计技术与实践
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前言

PCB设计是电子产品的设计中不可缺少的重要环节。随着电子技术的飞速发展,集成电路的规模越来越大,体积越来越小,开关速度越来越快,工作频率越来越高,PCB的安装密度也越来越高,层数也越来越多,PCB上的电磁兼容性、信号完整性及电源完整性等问题相互紧密地交织在了一起。对一个正在从事PCB设计的工程师而言,在进行PCB设计时,需要考虑的问题也越来越多,要实现一个能够满足设计要求的PCB也变得越来越难。要设计一个能够满足要求的PCB,不仅需要理论的支持,更需要的是工程实践经验。

本书是为从事电子产品设计的工程技术人员编写的一本介绍PCB设计基本知识、设计要求与方法的参考书。本书没有大量的理论介绍和公式推导,而是从工程设计要求出发,通过介绍大量的PCB设计实例,图文并茂地来说明PCB设计中的一些技巧与方法,以及应该注意的问题,具有很好的工程性和实用性。

本书共分14章。第1章为焊盘的设计,介绍了元器件在PCB上的安装形式,焊盘设计的一些基本要求,以及通孔插装元器件的焊盘设计,SMD元器件的焊盘设计,DIP封装的器件焊盘设计,BGA封装的器件焊盘设计,UCSP封装的器件焊盘设计,DirectFET封装的器件焊盘设计实例。第2章介绍了过孔的模型,过孔焊盘与孔径的尺寸设置,过孔与焊盘图形的关系,微过孔的设计要求与实例。第3章介绍了PCB的叠层设计的一般原则,多层板工艺,多层板设计实例,以及利用PCB分层堆叠抑制EMI辐射的设计方法。第4章介绍了寄生天线的电磁辐射干扰,PCB上走线间的串扰,PCB传输线的拓扑结构,低电压差分信号(LVDS)的布线,以及PCB布线的一般原则。第5章介绍了地线的定义,地线阻抗引起的干扰,地环路引起的干扰,接地的分类,接地的方式,接地系统的设计原则,以及地线PCB布局的一些技巧。第6章介绍了去耦滤波器电路,RLC元件的射频特性,去耦电容的PCB布局设计实例,铁氧体磁珠的PCB布局设计实例,小型电源平面“岛”供电技术,以及掩埋式电容技术的PCB布局实例。第7章为电源电路PCB设计,介绍了开关型调节器PCB布局的基本原则,DC-DC转换器的PCB布局设计指南,便携式设备电源管理电路PCB布局设计实例,DPA423-426 DC-DC转换器的PCB的设计实例,开关电源的PCB设计实例。第8章介绍了时钟电路PCB设计的基础,时钟电路布线、时钟分配网络、延时的调整、时钟源的电源滤波等时钟电路PCB的设计技巧。第9章介绍了模拟电路PCB设计基础,不同封装形式的运算放大器、蜂窝电话音频放大器、D类功率放大器等模拟电路PCB设计实例。第10章介绍了高速数字电路PCB设计基础,Altera MAX® II系列CPLD PCB设计实例,LatticeXP LFXP3TQ-100最小系统PCB设计实例,微控制器电路PCB设计实例,高速数据转换器电路PCB设计实例。第11章介绍了射频电路PCB设计基础,射频接地、隔离、走线等射频电路PCB的设计技巧,射频小信号放大器PCB的设计要求与实例,射频功率放大器PCB的设计要求与实例,混频器PCB的设计要求与实例,以及PCB天线的设计实例。第12章介绍了PCB散热设计的基础,PCB散热设计的基本原则,以及PCB散热设计实例。第13章介绍了PCB可制造性设计的基本概念、设计管理、设计控制、设计检查和评审检查清单实例,以及PCB可测试性设计的基本概念、可测试性检查、可测性设计的基本要求。第14章介绍了PCB的ESD防护设计基础,常见的ESD问题的改进措施,PCB的ESD防护设计方法。

需要说明的是,由于本书重点介绍PCB设计技术,业内大量数据需要采用英制长度单位,这里先给出主要转换公式:1in(英寸)= 25.4mm(毫米),1mil(千分之一英寸)=0.0254mm。本书部分数据有时直接用英制单位标注。

本书在编写过程中,参考了大量的国内外著作和资料,得到了许多专家和学者的大力支持,听取了多方面的意见和建议。李富英高级工程师对本书进行了审阅,杭州三维通信股份有限公司的潘礼工程师对本书的内容及组织提出了宝贵的建议,戴焕昌绘制了书中的大部分插图,南华大学王彦副教授、朱卫华副教授、陈文光副教授、李圣老师,湖南师范大学邓月明老师、张翼、李军、张强、税梦玲、欧科军、李扬宗、肖志刚、刘聪、汤柯夫、樊亮、曾力、潘策荣、赵俊、王永栋、晏子凯、何超、万勤斌、张鹏举、肖凯、简远鸣、金海锋、汤玉平、李林春等人为本书的编写也做了大量的工作,在此一并表示衷心的感谢。

由于水平有限,不足之处在所难免,敬请各位读者批评指正。

黄智伟 于南华大学

2009年3月28日