印制電路板工程設(shè)計

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)計工程師、應(yīng)用工程師和測試工程師等人才供不應(yīng)求，其職業(yè)前景十分廣闊。對于電路系統(tǒng)設(shè)計人員來說，印制電路板（PCB）的設(shè)計則成為他們所必須掌握的一項技能，否則將會有“落伍”之感。在EDA技術(shù)席卷全球的今天，社會就業(yè)競爭的日益加劇，對于PCB的設(shè)計來說，設(shè)計人員僅僅是掌握PCB設(shè)計軟件的使用是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因為設(shè)計工作中往往會涉及很多與設(shè)計軟件無關(guān)的工程設(shè)計要點，而忽略這些工程要點的設(shè)計往往會導(dǎo)致設(shè)計工作的失敗。可見，現(xiàn)在社會所需要的全面型和成熟型電路設(shè)計人才應(yīng)該是那種全面了解PCB設(shè)計的基礎(chǔ)知識，熟悉PCB的常用設(shè)計軟件，同時又能夠解決實際工程設(shè)計問題（電磁兼容問題和信號完整性問題等）的專業(yè)型人才。目前，有關(guān)PCB設(shè)計的書籍隨著廣大讀者的迫切需求而逐漸成為圖書市場上的熱點。很多PcB相關(guān)圖書的立足點都是基于PCB設(shè)計軟件的介紹，例如Protel99SE、PrtelDxP、PADS2005和Cadence等。另外，也有大量的有關(guān)電磁兼容設(shè)計和信號完整性分析的圖書以及少量介紹有關(guān)PCB基礎(chǔ)知識的圖書。市場上能夠?qū)CB基礎(chǔ)知識和電磁兼容設(shè)計結(jié)合起來的圖書非常少，而能夠?qū)CB基礎(chǔ)知識、PCB設(shè)計軟件和電磁兼容設(shè)計三者結(jié)合起來的圖書幾乎沒有，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足如今全面型和成熟型電路設(shè)計人員的需求。正是基于滿足全面型和成熟型電路設(shè)計人員對于PCB書籍的需求，本書的編寫完全立足于PCB的工程設(shè)計，全面闡述了PCB的基礎(chǔ)知識、PCB設(shè)計軟件、PCB仿真分析軟件、電磁兼容分析和信號完整性分析等內(nèi)容，力圖全面展現(xiàn)PCB工程設(shè)計的相關(guān)知識。通過這本書的學(xué)習(xí)，希望讀者們能夠掌握PCB工程設(shè)計的相關(guān)知識，并且能夠在實際的設(shè)計工作中應(yīng)用本書的內(nèi)容來指導(dǎo)自己的工作。本書從實際應(yīng)用的角度出發(fā)，全面系統(tǒng)地討論了PCB工程設(shè)計的知識，主要包括基礎(chǔ)知識、基本元器件、：PCB的設(shè)計原則和方法、設(shè)計軟件Protel2004、電磁兼容基礎(chǔ)、電磁兼容設(shè)計、信號完整性問題、Protel2004的信號完整性分析、仿真分析軟件HyperL-ynx、高速電路PCB的設(shè)計和射頻電路PCB的設(shè)計。本書的最后給出了一個鎖相頻率合成電路的PCB設(shè)計實例，目的是幫助讀者加深和鞏固對前面內(nèi)容的理解，同時也給出了一些射頻PCB設(shè)計的方法和技巧，相信會對讀者有一定的幫助。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)計工作中的經(jīng)驗總結(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、杜強、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、PCB設(shè)計軟件和電磁兼容設(shè)計三者結(jié)合起來，全面系統(tǒng)地討論了PCB工程設(shè)計的知識，主要包括基礎(chǔ)知識、基本元器件、PCB的設(shè)計原則和方法、設(shè)計軟件Protel 2004、電磁兼容基礎(chǔ)、電磁兼容設(shè)計、信號完整性問題、Protel 2004的信號完整性分析、仿真分析軟件HyperLynx、高速電路PCB的設(shè)計和射頻電路PCB的設(shè)計，最后給出了一個鎖相頻率合成電路的PCB設(shè)計實例來加深和鞏固所介紹的知識。    本書的主要讀者對象是從事PCB工程設(shè)計的相關(guān)技術(shù)人員和工程師，主要包括PCB的基礎(chǔ)設(shè)計人員、軟件設(shè)計人員和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　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)計流程　  1.4.1 PCB設(shè)計的技術(shù)要求　  1.4.2 PCB設(shè)計的原則　  1.4.3 PCB的總體設(shè)計流程　  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)計的基板選擇　  1.4.9 PCB設(shè)計的基本工藝　1.5 PCB設(shè)計的常用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 常見的電阻　  2.1.2 電阻的主要參數(shù)　2.2 電容　  2.2.1 常見的電容　  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)計原則和方法　3.1 PCB的基本設(shè)計原則　  3.1.1 抗干擾設(shè)計原則  　3.1.2 熱設(shè)計原則　  3.1.3 抗振設(shè)計原則    3.1.4 可測試性設(shè)計原則  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)計規(guī)范    3.2.2 表面貼裝元器件的可制造性設(shè)計規(guī)范    3.2.3 PCB的設(shè)計檢查  3.3 PCB的可測試性    3.3.1 PCB的可測試性設(shè)計    3.3.2 PCB可測試性的條件    3.3.3 PCB的測試方法    3.3.4 可測試性設(shè)計技術(shù)第4章 PCB設(shè)計軟件——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    4.1.3 Protel 2004的安裝和卸載  4.2 Protel 2004的基本設(shè)計環(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    4.3.1 新建項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 原理圖的圖紙設(shè)置    4.3.4 加載和卸載元件庫    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)計第7章 PCB的信號完整性問題第8章 Protel 2004的信號完整性分析第9章 PCB仿真分析軟件——HyperLynx第10章 高速電路PCB的設(shè)計第11章 射頻電路PCB的設(shè)計第12章 PCB設(shè)計實例——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電路板上的印制導(dǎo)線、焊盤和金屬化過孔等來實現(xiàn)電路元器件各個引腳之間的電氣連接，以滿足實際設(shè)計的要求。印制電路板的英文全稱為PrintedCircuiBoard，簡寫為PCB，本書采用PCB這種簡寫形式。一般來說，PCB在電子設(shè)備中的功能體現(xiàn)在以下幾個方面：1）為集成電路等電子元器件的固定和裝配提供機械支撐；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、維修提供識別字符和圖形等；5）其他一些輔助功能。本章將對PCB的基礎(chǔ)知識進(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)計流程和加工工藝等有一個清晰的認(rèn)識。1.1PCB的發(fā)展歷史如今，PCB已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域，它已經(jīng)成為各種電子設(shè)備不可缺少的一個重要部分。離開了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，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)用到各個領(lǐng)域中?？v觀PCB的發(fā)展歷史，這里可以將它劃分為6個時期。1.PCB的誕生期PCB誕生期的時間為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)，通常將這個時間作為PCB真正誕生的時間。在這個歷史時期，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，PCB的典型應(yīng)用是用于無線電接收機中。2.PCB的試產(chǎn)期PCB試產(chǎn)期的時間段為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)開始對PCB逐漸重視起來，并開始大量使用PCB。在這個歷史時期，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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