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第1章 焊盘的设计1

1.1 元器件在PCB上的安装形式1

1.1.1 元器件的单面安装形式1

1.1.2 元器件的双面安装形式1

1.1.3 元器件之间的间距1

1.1.4 元器件的布局形式3

1.1.5 测试探针触点／通孔尺寸6

1.2 焊盘设计的一些基本要求6

1.2.1 焊盘类型6

1.2.2 焊盘尺寸7

1.3 通孔插装元器件的焊盘设计8

1.3.1 插装元器件的孔径8

1.3.2 焊盘形式与尺寸8

1.3.3 跨距9

1.3.4 常用插装元器件的安装孔径和焊盘尺寸9

1.4 SMD元器件的焊盘设计10

1.4.1 片式电阻、片式电容、片式电感的焊盘设计10

1.4.2 金属电极的元件焊盘设计14

1.4.3 SOT 23封装的器件焊盘设计15

1.4.4 SOT-5 DCK/SOT-5 DBV（5/6引脚）封装的器件焊盘设计15

1.4.5 SOT89封装的器件焊盘设计16

1.4.6 SOD 123封装的器件焊盘设计16

1.4.7 SOT 143封装的器件焊盘设计17

1.4.8 SOIC封装的器件焊盘设计17

1.4.9 SSOIC封装的器件焊盘设计18

1.4.10 SOPIC封装的器件焊盘设计18

1.4.11 TSOP封装的器件焊盘设计19

1.4.12 CFP封装的器件焊盘设计19

1.4.13 SOJ封装的器件焊盘设计20

1.4.14 PQFP封装的器件焊盘设计21

1.4.15 SQFP封装的器件焊盘设计21

1.4.16 CQFP封装的器件焊盘设计22

1.4.17 PLCC（方形）封装的器件焊盘设计22

1.4.18 QSOP（SBQ）封装的器件焊盘设计23

1.4.19 QFG32/48封装的器件焊盘设计23

1.5 DIP封装的器件焊盘设计24

1.6 BGA封装的器件焊盘设计25

1.6.1 BGA封装简介25

1.6.2 BGA表面焊盘布局和尺寸26

1.6.3 BGA过孔焊盘布局和尺寸29

1.6.4 BGA信号线间隙和走线宽度30

1.6.5 BGA的PCB层数31

1.6.6 μBGA封装布线方式和过孔32

1.6.7 Xilinx公司推荐的BGA、CSP和CCGA封装的PCB焊盘设计规则32

1.7 UCSP封装的器件焊盘设计36

1.7.1 UCSP封装结构36

1.7.2 UCSP焊盘结构的设计原则和PCB制造规范36

1.7.3 UCSP焊盘设计实例39

1.8 DirectFET封装的器件焊盘设计39

1.8.1 DirectFET封装技术简介39

1.8.2 Sx系列外形器件的焊盘设计40

1.8.3 Mx系列外形器件的焊盘设计41

1.8.4 Lx系列外形器件的焊盘设计42

第2章 过孔44

2.1 过孔模型44

2.1.1 过孔类型44

2.1.2 过孔电容44

2.1.3 过孔电感45

2.1.4 过孔的电流模型45

2.1.5 典型过孔的RLC参数46

2.2 过孔焊盘与孔径的尺寸46

2.2.1 过孔的尺寸46

2.2.2 高密度互连盲孔结构与尺寸48

2.2.3 高密度互连复合通孔结构与尺寸50

2.2.4 高密度互连内核埋孔的结构与尺寸51

2.3 过孔与焊盘图形的关系51

2.3.1 过孔与SMT焊盘图形的关系51

2.3.2 过孔到金手指的距离52

2.4 微过孔53

第3章 PCB的叠层设计55

3.1 PCB叠层设计的一般原则55

3.2 多层板工艺57

3.2.1 层压多层板工艺57

3.2.2 HDI印制板58

3.2.3 BUM（积层法多层板）工艺60

3.3 多层板的设计61

3.3.1 4层板的设计61

3.3.2 6层板的设计62

3.3.3 8层板的设计63

3.3.4 10层板的设计64

3.4 利用PCB分层堆叠设计抑制EMI辐射66

3.4.1 共模EMI的抑制66

3.4.2 设计多电源层抑制EMI66

3.4.3 PCB叠层设计实例67

第4章 走线70

4.1 寄生天线的电磁辐射干扰70

4.1.1 电磁干扰源的类型70

4.1.2 天线的辐射特性70

4.1.3 寄生天线73

4.2 PCB上走线间的串扰74

4.2.1 互容74

4.2.2 互感75

4.2.3 拐点频率和互阻抗模型77

4.2.4 串扰类型78

4.2.5 串扰的测量79

4.2.6 减小PCB上串扰的一些措施82

4.3 PCB传输线的拓扑结构85

4.3.1 PCB传输线简介85

4.3.2 微带线85

4.3.3 埋入式微带线86

4.3.4 单带状线87

4.3.5 双带状线或非对称带状线87

4.3.6 差分微带线和带状线88

4.3.7 传输延时与介电常数εr的关系89

4.4 低电压差分信号（LVDS）的布线89

4.4.1 低电压差分信号（LVDS）的特点89

4.4.2 LVDS布线的一般原则90

4.5 PCB布线的一般原则93

4.5.1 控制走线方向93

4.5.2 检查走线的开环和闭环93

4.5.3 控制走线的长度94

4.5.4 控制走线分支的长度94

4.5.5 拐角设计95

4.5.6 差分对走线95

4.5.7 控制PCB导线的阻抗和走线终端匹配96

4.5.8 设计接地保护走线96

4.5.9 防止走线谐振97

4.5.10 布线的一些工艺要求97

第5章 接地100

5.1 地线的定义100

5.2 地线阻抗引起的干扰100

5.2.1 地线的阻抗100

5.2.2 公共阻抗耦合干扰102

5.3 地环路引起的干扰102

5.3.1 地环路干扰102

5.3.2 产生地环路电流的原因103

5.4 接地的分类104

5.4.1 安全接地104

5.4.2 信号接地105

5.5 接地的方式107

5.5.1 单点接地108

5.5.2 多点接地109

5.5.3 混合接地110

5.5.4 悬浮接地111

5.6 接地系统的设计原则111

5.6.1 理想的接地要求112

5.6.2 接地系统设计的一般规则112

5.7 地线PCB布局的一些技巧113

5.7.1 参考面113

5.7.2 避免接地平面开槽114

5.7.3 接地点的相互距离116

5.7.4 地线网络117

5.7.5 电源线和地线的栅格118

5.7.6 电源线和地线的指状布局形式120

5.7.7 最小化环面积121

5.7.8 按电路功能分割接地面122

5.7.9 局部接地面123

5.7.10 参考层的重叠125

5.7.11 20H原则126

第6章 去耦合128

6.1 去耦滤波器电路128

6.2 RLC元件的射频特性129

6.2.1 电阻（器）的射频特性129

6.2.2 电容（器）的射频特性129

6.2.3 电感（器）的射频特性130

6.2.4 串联RLC电路的阻抗特性131

6.2.5 并联RLC电路的阻抗特性131

6.3 去耦电容器的PCB布局设计132

6.3.1 去耦电容器的安装位置132

6.3.2 最小化去耦电容器和IC之间的电流环路132

6.3.3 去耦电容器与电源引脚端共用一个焊盘133

6.3.4 采用一个小面积的电源平面来代替电源线条133

6.3.5 在每一个电源引脚端都连接去耦电容器134

6.3.6 并联使用多个去耦电容器134

6.3.7 降低去耦电容器的ESL136

6.3.8 使用三端电容器137

6.3.9 采用X2Y电容器替换穿心式电容器138

6.4 铁氧体磁珠的PCB布局设计141

6.4.1 铁氧体磁珠的基本特性141

6.4.2 片式铁氧体磁珠142

6.4.3 铁氧体磁珠的选择144

6.4.4 铁氧体磁珠在电路中的应用145

6.4.5 铁氧体磁珠的安装位置146

6.5 小型电源平面“岛”供电技术147

6.6 掩埋式电容技术147

6.6.1 掩埋式电容技术简介147

6.6.2 使用掩埋式电容技术的PCB布局实例148

第7章 电源电路设计实例150

7.1 开关型调节器PCB布局的基本原则150

7.1.1 接地150

7.1.2 合理布局稳压元件151

7.1.3 将寄生电容和寄生电感减至最小152

7.1.4 创建切实可行的电路板布局153

7.1.5 电路板的层数154

7.2 DC-DC转换器的PCB布局设计指南154

7.2.1 DC-DC转换器的EMI辐射源154

7.2.2 DC-DC转换器的PCB布局的一般原则155

7.2.3 基于MAX1954的DC-DC转换器PCB设计实例156

7.3 便携式设备电源管理电路PCB布局设计实例158

7.3.1 MAX8660/MAX8661便携式设备电源管理电路158

7.3.2 MAX8660/MAX8661应用电路PCB布局160

7.3.3 MAX8660/MAX8661 PCB布局时应注意的一些问题163

7.4 DPA423-426 DC-DC转换器PCB设计实例165

7.4.1 DPA423-426 DC-DC转换器IC简介165

7.4.2 DPA423-426 DC-DC转换器PCB布局166

7.4.3 散热设计167

7.5 开关电源的PCB设计167

7.5.1 开关电源PCB的常用材料167

7.5.2 开关电源PCB布局的一般原则169

7.5.3 开关电源的PCB布线的一般原则171

7.5.4 开关电源PCB的地线设计172

7.5.5 TOPSwitch开关电源的PCB设计实例174

7.5.6 TOPSwitch-GX开关电源的PCB设计实例176

第8章 时钟电路的PCB设计179

8.1 时钟电路PCB设计的基础179

8.1.1 信号的传播速度179

8.1.2 时序参数180

8.1.3 时间裕量的分析181

8.1.4 时钟脉冲不对称的原因182

8.2 时钟电路PCB设计的一些技巧184

8.2.1 时钟电路布线的基本原则184

8.2.2 采用蜘蛛形的时钟分配网络185

8.2.3 采用树状式的时钟分配网络186

8.2.4 采用分支结构的时钟分配网络186

8.2.5 采用多路时钟线的源端端接结构187

8.2.6 对时钟线进行特殊的串扰保护187

8.2.7 固定延时的调整188

8.2.8 可变延时调整189

8.2.9 时钟源的电源滤波190

8.2.10 时钟驱动器去耦电容器安装实例190

8.2.11 50～800MHz时钟发生器电路PCB设计实例191

第9章 模拟电路的PCB设计193

9.1 模拟电路PCB设计基础193

9.1.1 放大器与信号源的接地点选择193

9.1.2 放大器的屏蔽接地方法194

9.1.3 放大器输入端电缆屏蔽层的接地方式194

9.1.4 差分放大器的输入端接地形式197

9.1.5 有保护端的仪表放大器接地形式197

9.1.6 采用屏蔽保护措施198

9.1.7 放大器电源的去耦199

9.2 模拟电路PCB设计实例200

9.2.1 不同封装形式的运算放大器PCB设计实例200

9.2.2 放大器输入端保护环设计204

9.2.3 蜂窝电话音频放大器PCB设计实例205

9.2.4 参数测量单元（PMU）的PCB布线要求212

9.2.5 D类功率放大器PCB设计实例213

第10章 高速数字电路的PCB设计217

10.1 高速数字电路PCB设计基础217

10.1.1 时域与频域217

10.1.2 频宽与上升时间的关系219

10.1.3 时钟脉冲信号的谐振频率219

10.1.4 电路的四种电性等效模型220

10.1.5 “集总模型”与“离散模型”的分界点221

10.1.6 传播速度与材料的介电常数之间的关系222

10.1.7 高速数字电路的差模辐射与控制223

10.1.8 高速数字电路的共模辐射与控制227

10.1.9 高速数字电路的“地弹”与控制229

10.1.10 高速数字电路的反射与控制232

10.1.11 高速数字电路PCB的分区237

10.2 Altera的MAX？Ⅱ系列CPLD PCB设计实例240

10.2.1 MAX？Ⅱ系列100引脚MBGA封装的PCB布板设计实例241

10.2.2 MAX？Ⅱ系列256引脚MBGA封装的PCB布板设计实例241

10.3 Xilinx VirtexTM-5系列PCB设计实例242

10.3.1 Xilinx PCB设计检查项目243

10.3.2 VirtexTM-5 FPGA的配电系统设计245

10.3.3 VirtexTM-5 FPGA 1.0mm BGA FG256封装PCB设计实例256

10.3.4 VirtexTM-5 1.0mm BGA FPGA FG456封装PCB设计实例257

10.3.5 VirtexTM-5 FPGA 1.0mm BGA FG676封装PCB设计实例258

10.3.6 VirtexTM-5 FPGA 1.0mm BGA FG900封装PCB设计实例260

10.3.7 VirtexTM-5 FPGA 1.0mm BGA FG1156封装PCB设计实例262

10.4 LatticeXP LFXP3TQ-100最小系统PCB设计实例266

10.4.1 LFXP3TQ-100 FPGA最小系统电路结构266

10.4.2 LFXP3TQ-100 FPGA最小系统PCB设计267

10.5 微控制器电路PCB设计实例269

10.5.1 微控制器电路PCB设计的一般原则269

10.5.2 AT89S52单片机最小系统PCB设计实例271

10.5.3 ADuC845单片数据采集最小系统PCB设计实例273

10.5.4 ARM S3C44B0X最小系统PCB设计实例276

10.5.5 TMS320F2812 DSP最小系统PCB设计实例278

10.6 高速数据转换器电路PCB设计281

10.6.1 MAX12553/12554/12555 65Msps/80Msps/95Msps 14位ADC PCB设计281

10.6.2 MAX12557（双路、3.3V、14位ADC）的PCB设计289

10.6.3 CXD1171M 8位40MSPS DAC PCB设计实例298

10.6.4 STw8009/19视频数字编码器PCB设计实例299

第11章 射频电路的PCB设计301

11.1 射频电路PCB设计的基础301

11.1.1 射频电路和数字电路的区别301

11.1.2 阻抗匹配302

11.1.3 短路线和开路线305

11.1.4 平面传输线307

11.1.5 平面微带线谐振结构310

11.1.6 定向耦合器311

11.1.7 功率分配器312

11.1.8 滤波电路的实现313

11.1.9 微带天线315

11.1.10 寄生振荡的产生与消除321

11.2 射频电路PCB设计的一些技巧323

11.2.1 利用电容的“零阻抗”特性实现射频接地323

11.2.2 利用电感的“无穷大阻抗”特性辅助实现射频接地325

11.2.3 利用“零阻抗”电容实现复杂射频系统的射频接地325

11.2.4 利用半波长PCB连接线实现复杂射频系统的射频接地326

11.2.5 利用1/4波长PCB连接线实现复杂射频系统的射频接地327

11.2.6 利用1/4波长PCB微带线实现变频器的隔离327

11.2.7 PCB连线上的过孔数量与尺寸328

11.2.8 端口的PCB连线设计329

11.2.9 谐振回路接地点的选择330

11.2.10 PCB保护环330

11.2.11 利用接地平面开缝减小电流回流耦合330

11.2.12 隔离332

11.2.13 射频电路PCB走线333

11.3 射频小信号放大器PCB设计335

11.3.1 射频小信号放大器的电路特点与主要参数335

11.3.2 低噪声放大器抗干扰的基本措施337

11.3.3 1.9GHz LNA电路PCB设计实例339

11.3.4 DC～6GHz LNA电路PCB设计实例340

11.4 射频功率放大器PCB设计341

11.4.1 射频功率放大器的电路特点与主要参数341

11.4.2 40～3600MHz晶体管射频功率放大器PCB设计实例343

11.4.3 60W、1.0GHz、28V的FET射频功率放大器PCB设计实例344

11.4.4 0.5～6GHz中功率射频功率放大器PCB设计实例345

11.4.5 50MHz～6GHz射频功率放大器模块PCB设计实例347

11.4.6 蓝牙功率放大器PCB设计实例349

11.4.7 3.3～3.8GHz、15W的WiMAX功率放大器PCB设计实例349

11.5 混频器PCB设计实例352

11.5.1 混频器的电路特点与主要参数352

11.5.2 1.3～2.3GHz高线性度上变频器电路PCB设计实例354

11.5.3 825～915MHz混频器电路PCB设计实例356

11.5.4 1.8～2.7GHz LNA和下变频器电路PCB设计实例358

11.5.5 1.7～2.2GHz下变频器电路PCB设计实例361

11.6 PCB天线设计实例363

11.6.1 300～450MHz发射器PCB环形天线设计实例363

11.6.2 868 MHz和915MHz PCB天线设计实例367

11.6.3 915MHz PCB环形天线设计实例367

11.6.4 2.4GHzPCB天线设计实例371

第12章 PCB的散热设计375

12.1 PCB散热设计的基础375

12.1.1 热传递的三种方式375

12.1.2 温度（高温）对元器件及电子产品的影响376

12.1.3 PCB的热性能分析376

12.2 PCB散热设计的基本原则377

12.2.1 PCB基材的选择377

12.2.2 元器件的布局378

12.2.3 PCB的布线381

12.3 PCB散热设计实例383

12.3.1 均匀分布热源的稳态传导PCB的散热设计383

12.3.2 铝质散热芯PCB的散热设计384

12.3.3 印制电路板之间的合理间距设计385

12.3.4 散热器的接地设计386

第13章 PCB的可制造性与可测试性设计389

13.1 PCB的可制造性设计389

13.1.1 PCB可制造性设计的基本概念389

13.1.2 PCB可制造性设计管理391

13.1.3 不同阶段的PCB可制造性设计控制392

13.1.4 PCB的可制造性设计检查395

13.1.5 PCB本身设计检查清单实例398

13.1.6 PCB可制造性评审检查清单实例403

13.2 PCB的可测试性设计408

13.2.1 PCB可测试性设计的基本概念408

13.2.2 PCB的可测试性检查410

13.2.3 功能性测试的可测性设计的基本要求411

13.2.4 在线测试对PCB设计的要求411

第14章 PCB的ESD防护设计415

14.1 PCB的ESD防护设计基础415

14.1.1 ESD（静电放电）概述415

14.1.2 ESD抗扰度试验416

14.2 常见的ESD问题与改进措施417

14.2.1 常见的影响电子电路的ESD问题417

14.2.2 常见的ESD问题的改进措施419

14.3 PCB的ESD防护设计422

14.3.1 电源平面、接地平面和信号线的布局422

14.3.2 隔离423

14.3.3 注意“孤岛”形式的电源平面、地平面424

14.3.4 在工艺结构方面的PCB抗ESD设计425

14.3.5 PCB上具有金属外壳的器件的处理428

14.3.6 在PCB周围设计接地防护环429

14.3.7 PCB静电防护设计的一些其他措施429

参考文献431