印制電路板工程設(shè)計(jì)

前言

隨著電子科學(xué)技術(shù)和集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，各種電路系統(tǒng)的科研人員、設(shè)計(jì)工程師、應(yīng)用工程師和測(cè)試工程師等人才供不應(yīng)求，其職業(yè)前景十分廣闊。對(duì)于電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，印制電路板（PCB）的設(shè)計(jì)則成為他們所必須掌握的一項(xiàng)技能，否則將會(huì)有“落伍”之感。在EDA技術(shù)席卷全球的今天，社會(huì)就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，對(duì)于PCB的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)人員僅僅是掌握PCB設(shè)計(jì)軟件的使用是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因?yàn)樵O(shè)計(jì)工作中往往會(huì)涉及很多與設(shè)計(jì)軟件無(wú)關(guān)的工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)，而忽略這些工程要點(diǎn)的設(shè)計(jì)往往會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)工作的失敗?？梢?jiàn)，現(xiàn)在社會(huì)所需要的全面型和成熟型電路設(shè)計(jì)人才應(yīng)該是那種全面了解PCB設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，熟悉PCB的常用設(shè)計(jì)軟件，同時(shí)又能夠解決實(shí)際工程設(shè)計(jì)問(wèn)題（電磁兼容問(wèn)題和信號(hào)完整性問(wèn)題等）的專業(yè)型人才。目前，有關(guān)PCB設(shè)計(jì)的書籍隨著廣大讀者的迫切需求而逐漸成為圖書市場(chǎng)上的熱點(diǎn)。很多PcB相關(guān)圖書的立足點(diǎn)都是基于PCB設(shè)計(jì)軟件的介紹，例如Protel99SE、PrtelDxP、PADS2005和Cadence等。另外，也有大量的有關(guān)電磁兼容設(shè)計(jì)和信號(hào)完整性分析的圖書以及少量介紹有關(guān)PCB基礎(chǔ)知識(shí)的圖書。市場(chǎng)上能夠?qū)CB基礎(chǔ)知識(shí)和電磁兼容設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)的圖書非常少，而能夠?qū)CB基礎(chǔ)知識(shí)、PCB設(shè)計(jì)軟件和電磁兼容設(shè)計(jì)三者結(jié)合起來(lái)的圖書幾乎沒(méi)有，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足如今全面型和成熟型電路設(shè)計(jì)人員的需求。正是基于滿足全面型和成熟型電路設(shè)計(jì)人員對(duì)于PCB書籍的需求，本書的編寫完全立足于PCB的工程設(shè)計(jì)，全面闡述了PCB的基礎(chǔ)知識(shí)、PCB設(shè)計(jì)軟件、PCB仿真分析軟件、電磁兼容分析和信號(hào)完整性分析等內(nèi)容，力圖全面展現(xiàn)PCB工程設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)。通過(guò)這本書的學(xué)習(xí)，希望讀者們能夠掌握PCB工程設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，并且能夠在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中應(yīng)用本書的內(nèi)容來(lái)指導(dǎo)自己的工作。本書從實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)，全面系統(tǒng)地討論了PCB工程設(shè)計(jì)的知識(shí)，主要包括基礎(chǔ)知識(shí)、基本元器件、：PCB的設(shè)計(jì)原則和方法、設(shè)計(jì)軟件Protel2004、電磁兼容基礎(chǔ)、電磁兼容設(shè)計(jì)、信號(hào)完整性問(wèn)題、Protel2004的信號(hào)完整性分析、仿真分析軟件HyperL-ynx、高速電路PCB的設(shè)計(jì)和射頻電路PCB的設(shè)計(jì)。本書的最后給出了一個(gè)鎖相頻率合成電路的PCB設(shè)計(jì)實(shí)例，目的是幫助讀者加深和鞏固對(duì)前面內(nèi)容的理解，同時(shí)也給出了一些射頻PCB設(shè)計(jì)的方法和技巧，相信會(huì)對(duì)讀者有一定的幫助。本書由北京郵電大學(xué)姜雪松、二炮駐驪山微電子公司軍事代表室程緒建和二炮裝備研究院四所王鷹共同編寫，書中包含了作者從事PcB設(shè)計(jì)工作中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。參與本書編寫工作的還有姜海亭、夏欽東、杜平、田雪、劉磊、尤曉麗、鄭濤、王志強(qiáng)、杜強(qiáng)、姜雪輝、蔣建新、林麗君、劉艷梅、劉建華、程顯奎、鄒德智、張博、婁序東、丁玉香、姜海燕、李曉凱、張海濤、韓麗琴和姜善春。

內(nèi)容概要

本書有效地將PCB基礎(chǔ)知識(shí)、PCB設(shè)計(jì)軟件和電磁兼容設(shè)計(jì)三者結(jié)合起來(lái)，全面系統(tǒng)地討論了PCB工程設(shè)計(jì)的知識(shí)，主要包括基礎(chǔ)知識(shí)、基本元器件、PCB的設(shè)計(jì)原則和方法、設(shè)計(jì)軟件Protel 2004、電磁兼容基礎(chǔ)、電磁兼容設(shè)計(jì)、信號(hào)完整性問(wèn)題、Protel 2004的信號(hào)完整性分析、仿真分析軟件HyperLynx、高速電路PCB的設(shè)計(jì)和射頻電路PCB的設(shè)計(jì)，最后給出了一個(gè)鎖相頻率合成電路的PCB設(shè)計(jì)實(shí)例來(lái)加深和鞏固所介紹的知識(shí)。    本書的主要讀者對(duì)象是從事PCB工程設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)人員和工程師，主要包括PCB的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)人員、軟件設(shè)計(jì)人員和EMC分析人員等。本書既可以作為高等學(xué)校電子電氣相關(guān)專業(yè)的教材或者參考書，同時(shí)也可作為相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)工程師的培訓(xùn)教材。

書籍目錄

前言第1章 基礎(chǔ)知識(shí)　1.1 PCB的發(fā)展歷史　1.2 PCB的基本構(gòu)成元素　1.3 PCB的分類　1.4 PCB的設(shè)計(jì)流程　  1.4.1 PCB設(shè)計(jì)的技術(shù)要求　  1.4.2 PCB設(shè)計(jì)的原則　  1.4.3 PCB的總體設(shè)計(jì)流程　  1.4.4 原理圖的繪制流程　  1.4.5 PCB的繪制流程　  1.4.6 PCB的疊層方案　  1.4.7 PCB的工廠加工流程　  1.4.8 PCB設(shè)計(jì)的基板選擇　  1.4.9 PCB設(shè)計(jì)的基本工藝　1.5 PCB設(shè)計(jì)的常用EDA軟件    1.5.1 Protel軟件    1.5.2 Cadence軟件    1.5.3 Mentor軟件第2章 基本元件　2.1 電阻  　2.1.1 常見(jiàn)的電阻　  2.1.2 電阻的主要參數(shù)　2.2 電容　  2.2.1 常見(jiàn)的電容　  2.2.2 電容的主要參數(shù)　  2.2.3 電容的物理特性　  2.2.4 電容的選擇　2.3 電感　  2.3.1 電感的主要參數(shù)  　2.3.2 鐵氧體和鐵氧體磁珠第3章 PCB的設(shè)計(jì)原則和方法　3.1 PCB的基本設(shè)計(jì)原則　  3.1.1 抗干擾設(shè)計(jì)原則  　3.1.2 熱設(shè)計(jì)原則　  3.1.3 抗振設(shè)計(jì)原則    3.1.4 可測(cè)試性設(shè)計(jì)原則  3.2 PCB的可制造性    3.2.1 通孔插裝元器件的可制造性設(shè)計(jì)規(guī)范    3.2.2 表面貼裝元器件的可制造性設(shè)計(jì)規(guī)范    3.2.3 PCB的設(shè)計(jì)檢查  3.3 PCB的可測(cè)試性    3.3.1 PCB的可測(cè)試性設(shè)計(jì)    3.3.2 PCB可測(cè)試性的條件    3.3.3 PCB的測(cè)試方法    3.3.4 可測(cè)試性設(shè)計(jì)技術(shù)第4章 PCB設(shè)計(jì)軟件——Protel 2004  4.1 Protel 2004基礎(chǔ)    4.1.1 Protel 2004的發(fā)展歷史    4.1.2 Prntel 2004的組成模塊和新增特點(diǎn)    4.1.3 Protel 2004的安裝和卸載  4.2 Protel 2004的基本設(shè)計(jì)環(huán)境    4.2.1 Protel 2004的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置    4.2.2 菜單欄    4.2.3 工具欄、狀態(tài)欄、命令行和標(biāo)簽欄    4.2.4 工作窗口面板    4.2.5 Protel 2004的文件管理  4.3 Protel 2004的原理圖設(shè)計(jì)    4.3.1 新建項(xiàng)目文件和原理圖文件    4.3.2 菜單欄、工具欄和視圖管理    4.3.3 原理圖的圖紙?jiān)O(shè)置    4.3.4 加載和卸載元件庫(kù)    4.3.5 原理圖中元器件的放置    4.3.6 原理圖中元器件的布局    4.3.7 原理圖的布線    4.3.8 原理圖的修飾說(shuō)明    4.3.9 原理圖的電氣規(guī)則檢查、編譯和修正　……第5章 電磁兼容基礎(chǔ)第6章 PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)第7章 PCB的信號(hào)完整性問(wèn)題第8章 Protel 2004的信號(hào)完整性分析第9章 PCB仿真分析軟件——HyperLynx第10章 高速電路PCB的設(shè)計(jì)第11章 射頻電路PCB的設(shè)計(jì)第12章 PCB設(shè)計(jì)實(shí)例——鎖相頻率合成電路參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：印制電路板的定義是通過(guò)電路板上的印制導(dǎo)線、焊盤和金屬化過(guò)孔等來(lái)實(shí)現(xiàn)電路元器件各個(gè)引腳之間的電氣連接，以滿足實(shí)際設(shè)計(jì)的要求。印制電路板的英文全稱為PrintedCircuiBoard，簡(jiǎn)寫為PCB，本書采用PCB這種簡(jiǎn)寫形式。一般來(lái)說(shuō)，PCB在電子設(shè)備中的功能體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1）為集成電路等電子元器件的固定和裝配提供機(jī)械支撐；2）為集成電路等電子元器件之間的布線和電氣連接提供實(shí)現(xiàn)手段；3）為電路板上的元器件裝配提供阻焊圖形；4）為元器件的插裝、檢查、維修提供識(shí)別字符和圖形等；5）其他一些輔助功能。本章將對(duì)PCB的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行介紹，希望讀者能夠?qū)CB的發(fā)展歷史、基本構(gòu)成元素、設(shè)計(jì)流程和加工工藝等有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。1.1PCB的發(fā)展歷史如今，PCB已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，它已經(jīng)成為各種電子設(shè)備不可缺少的一個(gè)重要部分。離開(kāi)了PCB，已經(jīng)很難想象電子設(shè)備將如何構(gòu)成以及如何工作。自從PCB誕生以來(lái)，發(fā)展到今天已經(jīng)有70多年的歷史了。在70年的發(fā)展過(guò)程中，PCB發(fā)生了一些重要變革，從而促進(jìn)了PCB的快速發(fā)展，使其迅速應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中?？v觀PCB的發(fā)展歷史，這里可以將它劃分為6個(gè)時(shí)期。1.PCB的誕生期PCB誕生期的時(shí)間為1936年至20世紀(jì)40年代末期。1903年，AlbertHanson首先使用了“線路”的概念，并把它應(yīng)用于電話交換系統(tǒng)。這種概念的設(shè)計(jì)思想是把薄金屬箔切割成線路導(dǎo)體，再把它們黏合在石蠟紙上，最后在上面同樣貼上一層石蠟紙，這樣便構(gòu)成了現(xiàn)今PCB的結(jié)構(gòu)雛形。1936年，PaulEisner‘博士真正發(fā)明了PCB的制作技術(shù)，通常將這個(gè)時(shí)間作為PCB真正誕生的時(shí)間。在這個(gè)歷史時(shí)期，PCB采用的制造方法是加成法，即在絕緣板表面添加導(dǎo)電性材料來(lái)形成導(dǎo)體圖形，采用的具體制造工藝是涂抹法、噴射法、真空沉積法、蒸發(fā)法、化學(xué)沉積法和涂覆法等。當(dāng)時(shí)，PCB的典型應(yīng)用是用于無(wú)線電接收機(jī)中。2.PCB的試產(chǎn)期PCB試產(chǎn)期的時(shí)間段為20世紀(jì)50年代。隨著PCB的發(fā)展，從1953年起，通信設(shè)備制造業(yè)開(kāi)始對(duì)PCB逐漸重視起來(lái)，并開(kāi)始大量使用PCB。在這個(gè)歷史時(shí)期，PCB采用的制造工藝是減成法，具體方法是采用覆銅箔紙基酚醛樹脂層壓板（PP基材），然后采用化學(xué)藥品來(lái)溶解除去不需要的銅箔，這樣剩下的銅箔就形成了電路。

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