印制电路板(PCB)设计技术与实践-(第3版)

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 2
1.1.4 元器件的布局形式 4
1.1.5 测试探针触点/通孔尺寸 8
1.1.6 Mark（基准点） 8
1.2 焊盘设计的一些基本要求 11
1.2.1 焊盘类型 11
1.2.2 焊盘尺寸 12
1.3 通孔插装元器件的焊盘设计 12
1.3.1 插装元器件的孔径 12
1.3.2 焊盘形式与尺寸 13
1.3.3 跨距 13
1.3.4 常用插装元器件的安装孔径和焊盘尺寸 14
1.4 SMD元器件的焊盘设计 15
1.4.1 片式电阻、片式电容、片式电感的焊盘设计 15
1.4.2 金属电极的元件焊盘设计 18
1.4.3 SOT 23封装的器件焊盘设计 19
1.4.4 SOT-5 DCK/SOT-5 DBV（5/6引脚）封装的器件焊盘设计 19
1.4.5 SOT89封装的器件焊盘设计 20
1.4.6 SOD 123封装的器件焊盘设计 21
1.4.7 SOT 143封装的器件焊盘设计 21
1.4.8 SOIC封装的器件焊盘设计 21
1.4.9 SSOIC封装的器件焊盘设计 22
1.4.10 SOPIC封装的器件焊盘设计 22
1.4.11 TSOP封装的器件焊盘设计 23
1.4.12 CFP封装的器件焊盘设计 24
1.4.13 SOJ封装的器件焊盘设计 24
1.4.14 PQFP封装的器件焊盘设计 25
1.4.15 SQFP封装的器件焊盘设计 25
1.4.16 CQFP封装的器件焊盘设计 26
1.4.17 PLCC（方形）封装的器件焊盘设计 27
1.4.18 QSOP（SBQ）封装的器件焊盘设计 27
1.4.19 QFG32/48封装的器件焊盘设计 27
1.5 DIP封装的器件焊盘设计 28
1.6 BGA封装的器件焊盘设计 29
1.6.1 BGA封装简介 29
1.6.2 BGA表面焊盘的布局和尺寸 30
1.6.3 BGA过孔焊盘的布局和尺寸 33
1.6.4 BGA信号线间隙和走线宽度 34
1.6.5 BGA的PCB层数 35
1.6.6 ?BGA封装的布线方式和过孔 36
1.6.7 Xilinx公司推荐的BGA、CSP和CCGA封装的PCB焊盘设计规则 36
1.6.8 VFBGA焊盘设计 39
1.6.9 LFBGA 焊盘设计 40
1.7 UCSP封装的器件焊盘设计 41
1.7.1 UCSP封装结构 42
1.7.2 UCSP焊盘结构的设计原则和PCB制造规范 42
1.7.3 UCSP和WCSP焊盘设计实例 44
1.8 DirectFET封装的器件焊盘设计 46
1.8.1 DirectFET封装技术简介 46
1.8.2 Sx系列外形器件的焊盘设计 47
1.8.3 Mx系列外形器件的焊盘设计 48
1.8.4 Lx系列外形器件的焊盘设计 48
第2章 过孔 50
2.1 过孔模型 50
2.1.1 过孔类型 50
2.1.2 过孔电容 50
2.1.3 过孔电感 51
2.1.4 过孔的电流模型 51
2.1.5 典型过孔的R、L、C参数 52
2.2 过孔焊盘与孔径的尺寸 52
2.2.1 过孔的尺寸 52
2.2.2 高密度互连盲孔的结构与尺寸 54
2.2.3 高密度互连复合通孔的结构与尺寸 56
2.2.4 高密度互连内核埋孔的结构与尺寸 57
2.3 过孔与焊盘图形的关系 58
2.3.1 过孔与SMT焊盘图形的关系 58
2.3.2 过孔到金手指的距离 59
2.4 微过孔 59
2.5 背钻 60
2.5.1 背钻技术简介 60
2.5.2 背钻设计规则 61
第3章 PCB的叠层设计 65
3.1 PCB叠层设计的一般原则 65
3.2 多层板工艺 67
3.2.1 层压多层板工艺 67
3.2.2 HDI印制板 68
3.2.3 BUM（积层法多层板）工艺 70
3.3 多层板的设计 71
3.3.1 4层板的设计 71
3.3.2 6层板的设计 72
3.3.3 8层板的设计 73
3.3.4 10层板的设计 74
3.4 利用PCB叠层设计抑制EMI辐射 76
3.4.1 PCB的辐射源 76
3.4.2 共模EMI的抑制 77
3.4.3 设计多电源层抑制EMI 78
3.4.4 利用拼接电容抑制EMI 78
3.4.5 利用边缘防护技术抑制EMI 81
3.4.6 利用内层电容抑制EMI 82
3.4.7 PCB叠层设计实例 83
3.5 PCB电源/地平面 85
3.5.1 PCB电源/地平面的功能和设计原则 85
3.5.2 PCB电源/地平面叠层和层序 86
3.5.3 PCB电源/地平面的叠层电容 90
3.5.4 PCB电源/地平面的层耦合 90
3.5.5 PCB电源/地平面的谐振 91
3.6 利用EBG结构降低PCB电源/地平面的EMI 92
3.6.1 EBG结构简介 92
3.6.2 EBG结构的电路模型 96
3.6.3 支撑介质对平面型EBG结构带隙特性的影响 98
3.6.4 利用EBG结构抑制SSN噪声 101
第4章 走线 103
4.1 寄生天线的电磁辐射干扰 103
4.1.1 电磁干扰源的类型 103
4.1.2 天线的辐射特性 103
4.1.3 寄生天线 106
4.2 PCB上走线间的串扰 107
4.2.1 互容 107
4.2.2 互感 108
4.2.3 拐点频率和互阻抗模型 110
4.2.4 串扰类型 111
4.2.5 减小PCB上串扰的一些措施 112
4.3 PCB传输线的拓扑结构 115
4.3.1 PCB传输线简介 115
4.3.2 微带线 115
4.3.3 埋入式微带线 116
4.3.4 单带状线 117
4.3.5 双带状线或非对称带状线 117
4.3.6 差分微带线和差分带状线 118
4.3.7 传输延时与介电常数?r的关系 119
4.3.8 PCB传输线设计与制作中应注意的一些问题 119
4.4 低电压差分信号（LVDS）的布线 125
4.4.1 LVDS布线的一般原则 125
4.4.2 LVDS的PCB走线设计 127
4.4.3 LVDS的PCB过孔设计 131
4.5 PCB布线的一般原则 132
4.5.1 控制走线方向 132
4.5.2 检查走线的开环和闭环 132
4.5.3 控制走线的长度 133
4.5.4 控制走线分支的长度 134
4.5.5 拐角设计 134
4.5.6 差分对走线 135
4.5.7 控制PCB导线的阻抗和走线终端匹配 136
4.5.8 设计接地保护走线 136
4.5.9 防止走线谐振 137
4.5.10 布线的一些工艺要求 137
第5章 接地 141
5.1 地线的定义 141
5.2 地线阻抗引起的干扰 141
5.2.1 地线的阻抗 141
5.2.2 公共阻抗耦合干扰 147
5.3 地环路引起的干扰 148
5.3.1 地环路干扰 148
5.3.2 产生地环路电流的原因 149
5.4 接地的分类 150
5.4.1 安全接地 150
5.4.2 信号接地 150
5.4.3 电路接地 151
5.4.4 设备接地 152
5.4.5 系统接地 153
5.5 接地的方式 153
5.5.1 单点接地 153
5.5.2 多点接地 155
5.5.3 混合接地 156
5.5.4 悬浮接地 157
5.6 接地系统的设计原则 157
5.6.1 理想的接地要求 158
5.6.2 接地系统设计的一般规则 158
5.7 地线PCB布局的一些技巧 159
5.7.1 参考面 159
5.7.2 避免接地平面开槽 160
5.7.3 接地点的相互距离 162
5.7.4 地线网络 163
5.7.5 电源线和地线的栅格 164
5.7.6 电源线和地线的指状布局形式 166
5.7.7 *小化环面积 167
5.7.8 按电路功能分割接地平面 169
5.7.9 局部接地平面 170
5.7.10 参考层的重叠 172
5.7.11 20H原则 173
第6章 去耦合 175
6.1 去耦滤波器电路的结构与特性 175
6.1.1 典型的RC和LC去耦滤波器电路结构 175
6.1.2 去耦滤波器电路的特性 177
6.2 RLC元件的射频特性 179
6.2.1 电阻（器）的射频特性 179
6.2.2 电容（器）的射频特性 179
6.2.3 电感（器）的射频特性 180
6.2.4 串联RLC电路的阻抗特性 181
6.2.5 并联RLC电路的阻抗特性 181
6.3 去耦电容器的PCB布局设计 182
6.3.1 去耦电容器的安装位置 182
6.3.2 去耦电容器的并联和反谐振 188
6.4 使用去耦电容降低IC的电源阻抗 192
6.4.1 电源阻抗的计算模型 192
6.4.2 IC电源阻抗的计算 193
6.4.3 电容器靠近IC放置的允许距离 194
6.5 PDN中的去耦电容 198
6.5.1 去耦电容器的电流供应模式 198
6.5.2 IC电源的目标阻抗 199
6.5.3 去耦电容器组合的阻抗特性 200
6.5.4 PCB上的目标阻抗 202
6.6 去耦电容器的容量计算 203
6.6.1 计算去耦电容器容量的模型 203
6.6.2 确定目标阻抗 204
6.6.3 确定大容量电容器的容量 204
6.6.4 确定板电容器的容量 205
6.6.5 确定板电容器的安装位置 206
6.6.6 减少ESLcap 207
6.6.7 m?级超低目标阻抗设计 208
6.7 片状三端子电容器的PCB布局设计 208
6.7.1 片状三端子电容器的频率特性 208
6.7.2 使用三端子电容器减小ESL 210
6.7.3 三端子电容器的PCB布局与等效电路 210
6.7.4 三端子电容器的应用 212
6.8 X2Y?电容器的PCB布局设计 213
6.8.1 采用X2Y?电容器替换穿心式电容器 213
6.8.2 X2Y电容器的封装形式和尺寸 213
6.8.3 X2Y电容器的应用与PCB布局 214
6.9 铁氧体磁珠的PCB布局设计 216
6.9.1 铁氧体磁珠的基本特性 216
6.9.2 片式铁氧体磁珠 217
6.9.3 铁氧体磁珠的选择 219
6.9.4 铁氧体磁珠在电路中的应用 220
6.9.5 铁氧体磁珠的安装位置 221
6.9.6 利用铁氧体磁珠为FPGA设计电源隔离滤波器 222
6.10 小型电源平面“岛”供电技术 229
6.11 掩埋式电容技术 229
6.11.1 掩埋式电容技术简介 229
6.11.2 使用掩埋式电容技术的PCB布局实例 230
6.12 可藏于PCB基板内的电容器 232
第7章 电源电路设计实例 233
7.1 开关型调节器PCB布局的基本原则 233
7.1.1 接地 233
7.1.2 合理布局稳压元件 234
7.1.3 将寄生电容和寄生电感减至*小 235
7.1.4 创建切实可行的电路板布局 236
7.1.5 电路板的层数 237
7.2 DC-DC转换器的PCB布局设计指南 237
7.2.1 DC-DC转换器的EMI辐射源 237
7.2.2 DC-DC转换器的PCB布局的一般原则 238
7.2.3 DC-DC转换器的PCB布局注意事项 239
7.2.4 减小DC-DC变换器中的接地反弹 245
7.2.5 基于MAX1954的DC-DC转换器PCB设计实例 251
7.2.6 基于ADP1850的DC-DC降压调节器PCB设计实例 254
7.2.7 DPA-Switch DC-DC转换器的PCB设计实例 258
7.3 开关电源的PCB设计 260
7.3.1 开关电源PCB的常用材料 260
7.3.2 开关