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前言

本书是《印制电路板(PCB)设计技术与实践》的第4版。《印制电路板(PCB)设计技术与实践》从2009年出版以来已经多次印刷,是学习PCB设计技术的重要书籍之一。随着PCB设计技术的发展,一些新的PCB设计技术和设计要求不断出现。为了满足读者的需要,笔者对第3版进行了修订,删除了过时的、重叠的内容,补充和增加了EBG等新的PCB设计技术,以及高速数字接口、模数混合电路、射频电路的PCB设计及其实例等内容。

PCB设计是电子产品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的安装密度越来越高,层数越来越多,使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,需要考虑的问题越来越多,要实现一个能够满足设计要求的PCB变得越来越难,不仅需要理论知识的支持,更需要工程实践经验的积累。

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设计基础知识、设计要求与设计方法的参考书。本书没有大量的理论介绍和公式推导,而是从电子产品设计要求出发,通过大量的PCB设计实例,图文并茂地说明PCB设计中的一些技巧和方法,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15章。第1章是焊盘的设计,介绍了元器件在PCB上的安装形式,焊盘、基准点设计的一些基本要求,以及通孔插装元器件、SMT元器件、DIP封装器件、BGA封装器件、UCSP封装器件、PoP封装器件、Direct FET封装器件的焊盘设计。第2章是过孔,介绍了过孔模型,过孔焊盘与孔径的尺寸,过孔与焊盘图形的关系,微过孔、背钻的设计。第3章是PCB叠层设计,介绍了PCB叠层设计的一般原则,多层板工艺,多层板设计,利用PCB分层堆叠抑制EMI辐射,PCB电源平面和接地平面设计,利用EBG结构抑制PCB电源平面和接地平面的SSN噪声。第4章是走线,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布线的一般原则及工艺要求。第5章是接地,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章是去耦合,介绍了去耦滤波器电路的结构与特性,R、L、C元件的射频特性,去耦电容器的PCB布局设计,PDN中的去耦电容器,去耦电容器的容量计算,片状三端子电容器的PCB布局设计,X2Y电容器的PCB布局设计,铁氧体磁珠的PCB布局设计,小型电源平面“岛”供电技术,掩埋式电容技术,以及可藏在PCB基板内的电容器。第7章是电源电路的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,开关电源的PCB设计。第8章是时钟电路的 PCB 设计,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章是模拟电路的PCB设计,介绍了模拟电路PCB设计的基础,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的PCB设计,消除热电压影响的PCB设计。第10章是高速数字电路的PCB设计,介绍了高速数字电路PCB设计的基础,Altera的MAX Ⅱ系列CPLD和Xilinx Virtex-5系列PCB设计实例,微控制器电路PCB设计,高速接口信号的PCB设计,刚柔电路板的互连设计,以及基于PCB 的芯片间无线互连设计。第11章是模数混合电路的PCB设计,介绍了模数混合电路的PCB分区,模数混合电路的接地设计,ADC驱动器电路的PCB设计,ADC的PCB设计,DAC的PCB设计,12位称重系统的PCB设计,传感器模拟前端(AFE)的PCB设计,电容触摸传感器PCB设计,PCB电流传感器设计,以及模数混合系统的电源电路PCB设计。第12章是射频电路的PCB设计,介绍了射频电路PCB设计的基础,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设计,射频功率放大器PCB设计,混频器PCB设计,平行耦合微带线定向耦合器PCB设计,功率分配器PCB设计,宽带90°巴伦PCB设计,滤波器PCB设计,PCB天线设计实例,加载EBG结构的微带天线设计,射频系统的电源电路PCB设计,以及毫米波雷达RF PCB设计。第13章是PCB热设计,介绍了PCB热设计的基础,PCB热设计的选材、布局、布线和叠层的基本原则,PCB热设计实例,器件的热特性与PCB热设计。第14章是PCB的可制造性与可测试性设计,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15章是PCB的ESD防护设计,介绍了PCB的ESD防护设计基础,常见的ESD问题与改进措施,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,在业内,数据大量采用英制长度单位,因此这里先给出主要的转换公式:1in(英寸)= 25.4mm(毫米),1mil(千分之一英寸)= 0.0254mm(毫米)。本书中的部分数据有时直接采用英制单位标注。

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。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,在此一并表示衷心的感谢。

由于作者水平有限,不足之处在所难免,敬请各位读者批评指正。

黄智伟 于海南
2024年4月 lfuprZsbDGAxWJg/42Fze1NMNG33MIchffMYnS2AfUGdqtQsH4O9Z5EVqdn2cSQF

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