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出版者:机械工业出版社

作者:聂荣

出品人:

页数:323

译者:

出版时间:2006-3

价格:35.00元

装帧:

isbn号码:9787111185550

丛书系列:

图书标签:

• PCB设计
• 电路板设计
• 实例解析
• 设计技巧
• 电子工程
• SMT
• PCB布局布线
• 元件封装
• 信号完整性
• 高频电路

《 PCB设计原理与实战 》 本书旨在为电子工程师、硬件设计师以及对PCB（Printed Circuit Board）设计感兴趣的技术爱好者提供一套全面、系统且具有实践指导意义的PCB设计知识体系。本书内容紧密结合当前电子设计行业的最新发展趋势和工程实践需求，从理论基础到实际操作，层层深入，力求帮助读者构建扎实的PCB设计能力，克服设计过程中的常见难题，提升产品开发的效率和质量。 第一部分：PCB设计基础理论 本部分将从最基础的层面出发，为读者打下坚实的理论基础。 电子元器件基础知识回顾： 简要介绍各类常用电子元器件的物理特性、电气参数及其在PCB设计中的意义。重点讲解电阻、电容、电感、二极管、三极管、 MOSFET、集成电路（IC）等关键元器件的封装类型、引脚定义、选型原则以及在电路布局时需要考虑的散热、电磁干扰（EMI）等问题。 电气原理图绘制规范与技巧： 深入讲解原理图绘制的行业标准和最佳实践。内容涵盖符号库的建立与管理、元器件的命名规则、信号线的标示、总线的处理、电源和地网络的划分与标识、层次化原理图的设计理念及其优势。通过大量的实例，演示如何清晰、准确、高效地绘制满足标准要求的原理图，为后续的PCB布局奠定基础。 PCB设计流程概述： 全面介绍一个完整的PCB设计项目从立项到生产的各个环节。包括需求分析、原理图设计、PCB布局、布线、DRC（Design Rule Check）检查、Gerber文件生成、BOM（Bill of Materials）清单导出等关键步骤。重点突出不同环节之间的关联性，以及每个环节的重要性和潜在风险。 PCB板材与工艺基础： 介绍PCB常用的基板材料（如FR-4、高频板材等）的特性、选择依据及其对信号完整性的影响。讲解PCB制造过程中涉及的层压、钻孔、电镀、蚀刻、阻焊、丝印等基本工艺流程，以及不同工艺对设计规则的约束。 第二部分：PCB布局的关键要素与策略 布局是PCB设计的灵魂，直接影响到电路的性能、可靠性和电磁兼容性。本部分将深入探讨布局的各个方面。 元器件布局原则与优化： 详细阐述元器件布局的核心原则，包括功能区域划分、强弱信号隔离、高频器件靠近、发热器件散热、连接器位置优化、连接线最短原则等。通过对比分析，展示不同布局方式对信号完整性、EMI、热管理的影响。 电源和地网络的合理设计： 深入讲解电源和地网络的意义、作用及其对PCB性能的关键影响。重点介绍单点接地、多点接地、星型接地、混合接地等不同接地方式的适用场景和优缺点。讲解电源滤波、去耦电容的放置策略，以及如何通过合理的网络划分降低电源噪声和地弹。 差分信号与高速信号的布局： 针对现代高速数字和射频电路设计，详细介绍差分信号的特点、布局要求，如等长、等距、同走线等。阐述高速信号的阻抗匹配、过孔的信号完整性影响，以及如何通过合理的布局避免信号反射和串扰。 热管理与散热设计： 介绍PCB板载元器件的发热特性，讲解散热设计的重要性。演示如何通过合理布局高发热元器件、利用地平面、增加散热孔、增加散热铜箔面积等方式改善PCB的散热效果。 电磁兼容性（EMC/EMI）设计原则： 讲解EMC/EMI的基本概念，分析PCB设计中常见的EMC/EMI问题来源。重点介绍通过合理的元器件布局、信号线走线、电源地设计、屏蔽措施等降低EMC/EMI辐射和敏感度的方法。 第三部分：PCB布线精通指南 布线是实现电路功能的重要环节，精湛的布线技巧能够确保信号的完整性和系统的稳定性。 布线规则与约束的设置： 详细介绍在PCB设计软件中如何根据板材特性、信号类型、工艺要求等设置合理的布线规则和约束，如线宽、线距、过孔尺寸、蛇形线长度等。 信号线走线策略与技巧： 讲解各类信号线的走线原则，包括直流信号、低频信号、高频信号、差分信号、模拟信号、数字信号的走线区别。演示如何优化走线路径，减少阻抗变化，避免信号反射、振铃和串扰。 电源和地网络的布线： 深入讲解电源和地网络的布线方式，包括宽线、实心铺铜、多层地平面等，以及这些方法对降低阻抗、提高鲁棒性的作用。 过孔的使用与优化： 详细介绍过孔的类型、作用，以及过孔对信号完整性的影响。讲解如何在不影响信号的前提下，合理设计和使用过孔，如盲孔、埋孔、背钻等高级技术。 泪滴、等长、蛇形线等设计细节： 讲解泪滴的作用及其应用场景。深入分析等长布线在高速信号和差分信号中的重要性，并演示蛇形线在时序补偿中的应用。 差分信号与高速网络的布线： 重点阐述差分信号布线的关键技术，如严格保持平行、等距、等长，以及如何处理差分对的过孔。针对高速网络，讲解阻抗控制、端接匹配等布线策略。 RF电路的PCB布线： 介绍RF电路布线的特殊性，如微带线、带状线的设计，阻抗匹配网络的实现，以及屏蔽和接地等关键技术。 第四部分：PCB设计中的高级技巧与工程实践 本部分将涵盖PCB设计中的一些高级技术和实际工程经验，帮助读者应对更复杂的设计挑战。 Allegro/Altium Designer 等主流EDA工具的高级应用： 结合实际操作，介绍Allegro、Altium Designer等主流PCB设计软件中的高级功能，如约束管理器、设计模板、自动化布线、3D模型导入、协同设计等。 阻抗匹配与信号完整性分析（SI）： 深入讲解阻抗匹配的原理，如传输线理论、史密斯圆图的应用。介绍SI仿真的概念和方法，以及如何利用SI工具进行性能预测和优化。 电源完整性分析（PI）： 讲解PI的概念，包括电源噪声、电压跌落等问题。介绍PI仿真的方法，以及如何通过优化电源网络设计和滤波设计改善电源完整性。 三维PCB设计与集成： 介绍三维PCB设计的优势，如与机械设计的集成、碰撞检测等。讲解如何利用3D工具进行元器件封装库的创建和模型导入。 PCB后处理与生产准备： 详细介绍Gerber文件、钻孔文件、BOM清单、拾取和放置文件（Pick-and-Place File）等生产文件的生成和检查。讲解PCB可制造性设计（DFM）和可测试性设计（DFT）的原则。 PCB设计中的常见问题排查与解决： 总结PCB设计过程中常见的信号完整性问题、EMC/EMI问题、可制造性问题，并提供系统的排查思路和解决方案。 元器件库的建立与管理： 讲解如何创建、编辑和管理元器件的原理图符号和PCB封装库，以及如何保证库的准确性和一致性。 PCB设计项目管理经验分享： 结合实际项目经验，分享PCB设计项目的时间规划、团队协作、风险控制等管理方面的技巧。 本书内容丰富，逻辑清晰，涵盖了从基础到高级的PCB设计知识，并注重理论与实践相结合，配以大量的图例和实例分析，旨在帮助读者全面提升PCB设计技能，顺利完成各类电子产品的开发任务。

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如果非要从一个挑剔的读者的角度来吹毛求疵的话，我可能会说这本书在某些前沿的、尚未标准化的设计方法上介绍得略显保守。毕竟PCB设计技术日新月异，特别是随着先进封装技术和更高密度互连（HDI）工艺的普及，一些新兴的设计挑战层出不穷。例如，在涉及到3D封装或者异质集成（Heterogeneous Integration）的初步概念时，我期待能看到更多关于这些未来趋势的探讨，哪怕只是抛砖引玉的思考也好。目前的案例大多聚焦于成熟的、业界标准的双面板、四层板乃至六层板的设计，这固然保证了书籍的实用性和普适性，但对于那些已经站在行业前沿、寻求突破的工程师来说，可能略感意犹未尽。不过话又说回来，这本书的核心价值在于打磨基础和强化实践环节，它更像是一本“内功心法”的秘籍，先把基本功练扎实了，再去应对那些花哨的招式自然事半功倍。所以，这算不上是缺点，只能说是对未来内容的期许吧。对于绝大多数需要提升PCB设计水平的工程师而言，这本书的广度和深度已经远远超出了预期。

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这本书给我最大的启发，在于它让我重新审视了“设计”这个行为的真正含义。以前我总觉得PCB设计就是把元件放在板子上，然后根据规则布好线，这是一个技术性的劳动。但读完这本书后，我才明白，优秀的设计是一种系统工程，它贯穿着从规格定义到最终交付的每一个环节的权衡艺术。作者在讨论电源完整性（PI）时，不仅仅停留于去耦电容的选型和放置，而是深入探讨了如何与结构设计、散热设计形成联动，以确保整个系统的稳定运行。他强调，PCB设计不是孤立的环节，而是整个产品开发链条中的关键枢纽。书中对特定材料特性（比如不同介电常数层之间的串扰控制）的分析，细致到令人咋舌，这让我意识到了材料选择在高性能设计中的决定性作用。这本书没有提供任何“一键生成完美设计”的魔法，而是脚踏实地地教会你如何进行批判性思考和风险评估。它塑造的是一种思维模式，一种面对复杂系统时，如何系统性地拆解问题、逐一击破的工程智慧。可以说，它提供的远不止是一些技巧，它提供的是一套成熟的设计哲学，这对于任何想在电子设计领域走得更远的人来说，都是无价之宝。

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说实话，我最初买这本书是抱着试一试的心态，因为市面上关于PCB设计的书籍汗牛充栋，很多都只是把Datasheet里的内容重新包装了一下，读完之后感觉知识点很零散，不成体系。但是这本书给我的感觉完全不同，它更像是一本“实战手册”而非“理论教材”。作者在描述设计流程时，那种老道的经验体现得淋漓尽致，尤其是在谈到DFM（可制造性设计）的时候，简直是句句珠玑。他没有只停留在“你应该做什么”的层面，而是深入讲解了“为什么这样做”以及“如果不这样做会带来什么后果”。我记得有一段关于热管理的设计，作者详细分析了不同散热方式的优劣，并给出了具体的参数指导，比如焊盘的热沉设计、Vias的设计密度对散热的影响等，这些都是我在实际工作中经常遇到的痛点，但以前总找不到系统性的解决方案。这本书就像是我的一个资深导师在手把手地教我，不放过任何一个可能导致产品失败的隐患。更棒的是，书里还穿插了一些作者在评审设计时遇到的“奇葩”错误案例，虽然读起来有点黑色幽默，但却让我对潜在的风险有了更深刻的警惕。读完之后，我立刻尝试用书中学到的方法优化了我手头的一个项目，效果立竿见影，板子的可靠性明显提升了一个档次。

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这本书的排版和阅读体验达到了一个很高的水准，这对于一本技术书籍来说是难能可贵的。很多技术书为了塞进更多的内容，常常把字体搞得密密麻麻，图文混排也显得杂乱无章，结果就是读者需要花费大量的精力去“解码”内容，而不是去“吸收”知识。然而，这本书的作者和编辑显然在用户体验上下了大功夫。每当引入一个新的关键技术点时，作者都会用一个醒目的引言或者边注来突出其重要性，引导读者的注意力。我特别欣赏它在章节结构上的设计，它采用了“问题导入—原理阐述—规范讲解—案例验证”的固定模式，让阅读的节奏感非常强，不会让人感到拖沓或者信息过载。举例来说，在讲解电磁兼容性（EMC）时，作者先抛出了一个在特定频率下会产生辐射干扰的场景，然后层层递进地分析了接地策略、走线耦合、屏蔽设计等关键技术如何解决这个问题，逻辑链条非常清晰。此外，书中的术语表和缩写解释也做得非常到位，即便是第一次接触这些概念的读者，也能迅速跟上步伐。这种精心设计的阅读路径，极大地降低了学习曲线的陡峭程度，让复杂的电子设计知识变得触手可及。

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这本书的封面设计简洁大气，那种深邃的蓝色调一下子就抓住了我的眼球，让人感觉里面藏着很多干货。我个人对PCB设计一直抱有一种既敬畏又渴望学习的态度，总觉得这玩意儿既需要精细的操作，又需要深厚的理论基础。拿到书后，我最先翻阅的是前几章，主要是想看看作者是如何构建整个知识体系的。让我印象特别深刻的是，他并没有一上来就堆砌那些晦涩难懂的术语，而是非常巧妙地将一些基础概念融入到实际的案例分析中。比如在讲解叠层设计时，他不是干巴巴地描述每层的作用，而是通过一个高速信号处理板的例子，生动地展现了阻抗匹配和信号完整性的重要性。这种“讲故事”式的教学方法，让我这个初学者也能很快地跟上节奏，而不是被那些复杂的工程图纸搞得晕头转向。而且，作者对细节的把控极其到位，即便是那些看似微不足道的过孔设计，他也能深入剖析其对高频信号的影响，这一点真的让我受益匪浅。书中的插图质量非常高，清晰明了，很多都是实际项目中的截图，真实感十足，这比那些千篇一律的示意图要强上太多了。总而言之，这本书从宏观的架构到微观的细节，都体现出作者深厚的行业经验和严谨的治学态度，让人读起来酣畅淋漓，感觉每翻一页都在进步。

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