具体描述
本书介绍了如何应用OrCAD软件包来设计和生产PCB(Printed Circuit Board,印制电路板)。OrCAD Capture和PCB Editor是OrCAD软件包中的两个部分。Capture是原理图设计工具,PCB Editor是可以替代OrCAD Layout的、相对比较新颖的PCB设计工具。
书中通过大量的示例展示了如何用Capture绘制电路的原理图,如何用PCB Editor设计可投产的电路板。本书不仅详细介绍了软件的使用方法,还深入讲解了软件包的功能与限制。
本书具有以下特点:
介绍了印制电路板相关的IPC、JEDEC和IEEE标准;
绍了生产性设计(DFM)和电磁干扰(EMI)的处理等;
讲述了如何建立完整电路和印制电路板图所需的原理性Capture元件、PSpice模型和印制电路板封装。
作者简介
目录信息
1.1 CAD和OrCAD设计套件 1
1.2 印制电路板的生产 2
1.2.1 PCB芯层和叠层 2
1.2.2 PCB的生产流程 4
1.2.3 显像和化学蚀刻 4
1.2.4 机械碾磨 6
1.2.5 叠层对准 6
1.3 OrCAD PCB Editor在PCB设计过程中的功能 7
1.4 PCB Editor输出的设计文件 9
1.4.1 PCB Editor的格式文件 9
1.4.2 Gerber文件 9
1.4.3 PCB装配层和文件 10
第2章 举例介绍PCB的设计流程 11
2.1 设计流程概述 11
2.2 使用PCB Editor设计印制电路板 17
2.2.1 PCB Editor窗口 17
2.2.2 绘制印制板外框 18
2.2.3 放置元件 18
2.2.4 移动和旋转元件 19
2.2.5 印制电路板布线 21
2.2.6 生成制造用底片 23
第3章 工程结构和PCB Editor工具集 24
3.1 工程建立和原理图输入详解 24
3.1.1 Capture工程介绍 24
3.1.2 Capture元件库介绍 26
3.2 PCB Editor环境和工具集介绍 27
3.2.1 术语 27
3.2.2 PCB Editor窗口和工具 28
3.2.3 设计窗口 28
3.2.4 工具栏组 28
3.2.5 可隐藏窗口的控制面板 32
3.2.6 Command窗口 33
3.2.7 WorldView窗口 34
3.2.8 状态栏 34
3.2.9 颜色和可视性对话框 35
3.2.10 Layout Cross Section对话框 36
3.2.11 Constraint Manager 36
3.2.12 生成底片和钻孔文件 37
3.2.13 文本文件介绍 38
第4章 工业标准介绍 40
4.1 标准化组织 40
4.1.1 印制电路协会(IPC——印刷电路学协会,Institute for Printed Circuits) 41
4.1.2 电子工业协会(EIA,Electronic Industries Alliance) 41
4.1.3 电子工程设计发展联合协会(JEDEC,Joint Electron Device Engineering Council) 41
4.1.4 国际工程协会(IEC,International Engineering Consortium) 41
4.1.5 军用标准(Military Standards) 41
4.1.6 美国国家标准协会(ANSI,American National Standards Institute) 42
4.1.7 电气电子工程协会(IEEE,Institute of Electrical and Electronics Engineers) 42
4.2 印制板的类型 42
4.2.1 性能等级 42
4.2.2 制造水平 43
4.2.3 生产类型和装配子类 43
4.2.4 IPC连接盘密度等级 43
4.3 标准生产公差 44
4.3.1 对准公差 44
4.3.2 破孔和孔环控制 44
4.4 PCB的尺寸和公差 44
4.4.1 标准板材尺寸 45
4.4.2 工具区公差及印制板的有效利用 45
4.4.3 标准成品印制板厚度 45
4.4.4 芯层厚度 46
4.4.5 预浸层厚度 46
4.4.6 镀覆孔和通孔的覆铜厚度 47
4.4.7 覆铜厚度 47
4.5 导线和蚀刻公差 48
4.6 标准孔尺寸 48
4.7 阻焊层公差 49
4.8 参考文献 49
4.9 推荐阅读 50
4.10 其他相关资料 50
第5章 可生产性设计 51
5.1 印制板装配和焊接过程 51
5.1.1 装配过程 51
5.1.2 焊接过程 52
5.2 元件放置和导向 55
5.2.1 插装元件的间距 56
5.2.2 表面贴装元件的间距 58
5.2.3 混合插装与表面贴装的间距要求 60
5.3 适应印制板生产的封装和焊盘设计 60
5.3.1 表面贴装元件的焊盘 60
5.3.2 插装元件的焊盘图形 65
5.4 参考文献 69
第6章 PCB设计和信号完整性 70
6.1 与PCB布设无关的电路设计问题 70
6.1.1 噪声 70
6.1.2 失真 71
6.1.3 频率响应 71
6.2 与PCB布设有关的问题 71
6.2.1 电磁干扰和串扰 71
6.2.2 电磁场和电感耦合 72
6.2.3 环路电感 74
6.2.4 电场和电容耦合 75
6.3 地平面和地弹 76
6.3.1 地是什么以及不是什么 76
6.3.2 地(返回)平面 78
6.3.3 地弹和轨塌陷 79
6.3.4 隔离电源和地平面 81
6.4 PCB的电气特性 82
6.4.1 特性阻抗 82
6.4.2 反射 86
6.4.3 振铃 89
6.4.4 电长导线 90
6.4.5 临界长度 92
6.4.6 传输线终端 93
6.5 PCB布线问题 94
6.5.1 基于电性能考虑的元件放置 95
6.5.2 PCB叠层 95
6.5.3 旁路电容和扇出 99
6.5.4 导线宽度和载流能力 99
6.5.5 导线宽度和阻抗控制 100
6.5.6 导线间距和抗电强度 105
6.5.7 导线间距和降低串扰(3w原则) 105
6.5.8 锐角和90o角导线 106
6.6 应用PSpice仿真传输线 107
6.6.1 仿真数字传输线 108
6.6.2 仿真模拟信号 110
6.7 参考文献 111
6.8 按序号排列的参考文献 111
第7章 建立和编辑Capture元件 112
7.1 Capture元件库 112
7.2 复合元件类型 113
7.2.1 同构元件 113
7.2.2 异构元件 113
7.2.3 引脚 113
7.3 元件编辑工具 114
7.3.1 选择工具和设置 114
7.3.2 引脚工具 115
7.3.3 图形工具 115
7.3.4 缩放工具 115
7.4 创建Capture元件的方法 116
7.4.1 方法1:应用New Part选项创建元件 116
7.4.2 方法2:应用Capture电子表格(Spreadsheet)创建元件 125
7.4.3 方法3:从工具菜单中选择Generate Part创建元件 127
7.4.4 方法4:应用PSpice Model Editor生成元件 128
7.5 建立Capture符号 139
第8章 建立和编辑封装 140
8.1 PCB Editor的符号库 140
8.2 封装组成 141
8.2.1 焊盘 142
8.2.2 图形对象 143
8.2.3 文本 143
8.2.4 最小规定封装 144
8.2.5 可选封装对象 144
8.3 Padstack Designer 144
8.3.1 焊盘编辑器的Parameters标签页 146
8.3.2 焊盘编辑器的Layers标签页 146
8.4 封装设计实例 147
8.4.1 实例1:从零开始的插装元件设计 147
8.4.2 实例2:从已有符号开始的表面贴装元件设计 153
8.4.3 实例3:应用符号向导的PGA设计 155
8.5 散热焊盘的曝光符号 159
8.6 机械符号 162
8.6.1 安装孔 162
8.6.2 生成机械绘图 163
8.6.3 在印制板图上放置机械符号 165
8.7 盲孔、埋孔和微孔 166
8.8 应用IPC-7351连接盘图形浏览器(Land Pattern Viewer) 168
8.9 参考文献 170
第9章 PCB设计实例 171
9.1 简介 171
9.2 设计流程概述 171
9.3 实例1:双电源供电的模拟电路设计 173
9.3.1 原始设计思想及准备 174
9.3.2 建立Capture工程 175
9.3.3 PCB Editor设计准备 180
9.3.4 印制板设置 186
9.3.5 设计规则检测与状态 203
9.3.6 定义板层 205
9.3.7 覆铜 207
9.3.8 检查引脚与平面层的连通性 210
9.3.9 定义布线宽度与间距规则 213
9.3.10 印制板预布线 215
9.3.11 手动布线 218
9.3.12 结束设计 220
9.4 实例2:使用分割电源层与接地层的模拟/数字混合设计 225
9.4.1 Capture中的混合信号电路设计 225
9.4.2 为分割平面层定义叠层 229
9.4.3 设置布线约束 233
9.4.4 添加布线层的地平面 238
9.5 实例3:多页面、多电源及多参考地的混合A/D印制板设计与PSpice仿真 241
9.5.1 介绍 241
9.5.2 多平面层策略 241
9.5.3 Capture工程的PSpice仿真设置及印制板设计 244
9.5.4 使用PCB Editor设计印制板 251
9.5.5 设置网络的过孔 257
9.5.6 连接不同接地层的其他方法 262
9.6 例4高速数字电路设计 265
9.6.1 微带传输线的叠层设置 267
9.6.2 应用覆铜和过孔建立散热器 268
9.6.3 确定传输线的临界长度 273
9.6.4 时钟电路的隔离地平面 275
9.6.5 门电路和引脚互换 277
9.6.6 应用互换选项 279
9.6.7 应用自动互换选项 281
9.7 正性平面层 283
9.7.1 正性平面层的底片制作 286
9.7.2 正性和负性平面文件大小的比较 287
9.7.3 应用正性和负性平面层的利弊 288
9.8 设计模板 288
9.8.1 自定义Capture模板 288
9.8.2 自定义PCB Editor印制板模板 288
9.8.3 自定义PCB Editor技术模板 290
9.9 应用印制板向导(Board Wizard) 290
9.10 投入生产 293
9.11 参考文献 293
第10章 底片制作和印制板生产 294
10.1 Capture原理图设计 294
10.2 PCB Editor印制板设计 295
10.2.1 印制板布线 295
10.2.2 放置机械符号 296
10.2.3 生成加工数据 298
10.2.4 生成底片文件 299
10.2.5 生成钻孔文件 306
10.2.6 生成布线路径(Route Path)文件 307
10.2.7 生成布线文件 309
10.2.8 检查底片 310
10.3 应用CAD工具建立PCB图的三维模型 311
10.4 生产印制板 313
10.5 生成拾取与放置文件 313
10.6 参考文献 316
附录A 设计标准系列 317
附录B 封装的部分列表以及OrCAD
Layout中的部分封装 319
附录C 各种逻辑元件序列的上升和下降时间 326
附录D 钻孔与螺纹尺寸 328
附录E 按主题参考 329
· · · · · · (收起)
读后感
用户评价
我对这本书的排版和图文质量感到非常满意。要知道,PCB设计涉及大量精细的图形和截面图,如果分辨率不够或者标注不清,阅读体验会大打折扣。这本书在这方面做得非常出色,几乎所有的示意图都清晰锐利,即便是最复杂的叠层结构剖视图,也能看清楚每一层介质的厚度和材料属性。更值得称赞的是,作者在讲解设计规范时,非常注重不同设计标准之间的兼容性和演变过程。例如,在描述叠层设计时,它不仅展示了标准的FR4板结构,还对比了高频材料(如Rogers)的应用场景和布线要求,这对于涉足射频或高速数字领域的设计师来说,提供了宝贵的跨领域知识。我特别喜欢它在每章末尾设置的“常见陷阱与规避”小节,这些都是作者多年经验的总结,能帮助我们这些正在摸索中的人少走很多弯路,比单纯看官方规格书要直观得多。
说实话,我买过不少关于EDA工具使用的手册,但大多都是停留在软件操作层面,看完后依然不知道如何设计出一个“好”的板子。这本书完全不同,它更侧重于“设计思维”的培养。它用大量的篇幅讨论了设计流程中的权衡艺术——如何在成本、性能、可靠性之间找到最佳平衡点。书中关于热管理(Thermal Management)的那几章,简直是神来之笔。它没有简单地说“要散热”,而是详细分析了热量产生的路径、不同散热孔和覆铜策略对热阻的影响,甚至连过孔阵列的密度对散热效率的影响都做了量化分析。这种从系统角度出发的思考方式,极大地提升了我的设计视野。以前我可能只关注信号跑不跑得通,现在我会更在意这块板子在长期运行中会不会因为局部过热而导致可靠性下降。此外,对于DFM(可制造性设计)的讲解也非常到位,它不是简单地罗列规范,而是从制造工艺的限制出发,教你如何从源头避免设计缺陷,这为我节省了不少样板返工的冤枉钱。
让我印象最为深刻的是,这本书在讨论新兴技术集成方面展现了极强的与时俱进性。它不仅涵盖了传统的信号布线和电源分配,还专门开辟了章节讨论了诸如BGA扇出(Fanout)的优化技术,特别是针对超细间距BGA的处理策略,提供了多种层级的解决方案,从简单的蛇形走线到更复杂的埋盲孔设计。此外,书中对现代封装的I/O匹配和终端技术进行了深入探讨,这在处理TB级别的接口时至关重要。它不仅解释了理论,还给出了基于实际测试数据的性能对比,这种数据支撑的论证方式,极大地增强了可信度。总的来说,这本书的价值在于,它不仅仅教会你“如何做”,更重要的是让你理解“为什么这么做”,这是一种更高层次的设计智慧的传授,对于希望从初级布局员晋升到资深系统级设计的工程师来说,是不可多得的进阶读物。
这本书的深度和广度都超出了我的预期。我原以为它会偏向于某个特定领域,比如仅仅是侧重于多层板设计,但实际上,它对整个PCB生态系统都有所覆盖。它对EMC/EMI的章节处理得尤其专业,不再是蜻蜓点水地提及屏蔽和滤波,而是深入到如何通过版图布局来抑制辐射源,如何设计合理的接地结构来最小化共模噪声。书中甚至还涉及了柔性电路板(FPC)和HDI(高密度互联)技术的入门知识,这对于需要进行产品小型化设计的工程师来说,提供了很好的参考起点。虽然内容非常硬核,但作者的叙述语言非常克制和严谨,没有过多的个人情感色彩,这使得它更像是一部工具书而非教材,可以随时翻阅查找所需信息。这种扎实、不花哨的风格,正是专业技术书籍最需要的品质。
这本书的封面设计得相当大气,拿到手里沉甸甸的,一看就知道内容肯定很扎实。我尤其欣赏它对基础理论部分的讲解,那种抽丝剥茧的细致程度,让人感觉作者对PCB设计领域有着非常深刻的理解。比如,它在讲解信号完整性(SI)和电源完整性(PI)时,不仅仅是罗列公式和现象,而是深入到物理层面去解释,这对初学者来说无疑是一盏明灯。我记得我之前在处理高频板的阻抗匹配问题时总是感到困惑,看了这本书的相应章节后,那种豁然开朗的感觉至今难忘。作者没有回避那些复杂的数学推导,但又巧妙地将它们融入到实际的设计案例中,使得理论不再是空洞的教条,而是解决实际问题的有力工具。而且,书中对不同封装(如BGA、QFN)的布线策略都有详细的图示和说明,这对于需要进行复杂芯片布局的工程师来说,简直是宝典级的参考资料。它真正做到了理论与实践的完美结合,让读者在学习新知识的同时,也能立即将其应用到自己的项目中去。
内容翔实,版本较新……其他的 ~还不错 还可以~
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