印制电路板(PCB)设计技术与实践(第4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 基准点（Mark） 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 通孔插装元器件的孔径 12
1.3.2 焊盘形式与尺寸 13
1.3.3 跨距 13
1.3.4 常用通孔插装元器件的安装孔径和焊盘尺寸 14
1.4 SMT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 金属电极元器件的焊盘设计 18
1.4.3 SOT 23封装器件的焊盘设计 19
1.4.4 SOT-5 DCK/SOT-5 DBV（5/6引脚）封装器件的焊盘设计 20
1.4.5 SOT 89封装器件的焊盘设计 20
1.4.6 SOD 123封装器件的焊盘设计 21
1.4.7 SOT 143封装器件的焊盘设计 21
1.4.8 SOIC封装器件的焊盘设计 22
1.4.9 SSOIC封装器件的焊盘设计 23
1.4.10 SOP封装器件的焊盘设计 23
1.4.11 TSOP封装器件的焊盘设计 23
1.4.12 CFP封装器件的焊盘设计 24
1.4.13 SOJ封装器件的焊盘设计 25
1.4.14 PQFP封装器件的焊盘设计 25
1.4.15 SQFP封装器件的焊盘设计 26
1.4.16 CQFP封装器件的焊盘设计 26
1.4.17 PLCC（方形）封装器件的焊盘设计 27
1.4.18 QSOP（SBQ）封装器件的焊盘设计 27
1.4.19 QFG 32/48封装器件的焊盘设计 28
1.4.20 设计SMT焊盘应注意的一些问题 29
1.5 DIP封装器件的焊盘设计 31
1.6 BGA封装器件的焊盘设计 32
1.6.1 BGA封装简介 32
1.6.2 BGA表面焊盘的布局和尺寸 33
1.6.3 BGA过孔焊盘的布局和尺寸 35
1.6.4 BGA走线间隙和走线宽度 37
1.6.5 BGA的PCB层数 38
1.6.6 ?BGA封装的布线方式和过孔 39
1.6.7 Xilinx公司推荐的BGA、CSP和CCGA封装的PCB焊盘设计规则 39
1.6.8 VFBGA焊盘设计 42
1.6.9 LFBGA 焊盘设计 43
1.7 UCSP封装器件的焊盘设计 44
1.8 PoP封装器件的焊盘设计 46
1.8.1 PoP封装结构形式 46
1.8.2 PoP封装的层叠和焊盘及布线 47
1.8.3 PoP封装PCB设计实例 49
1.9 Direct FET封装器件的焊盘设计 51
第2章　过孔 53
2.1 过孔模型 53
2.1.1 过孔类型 53
2.1.2 过孔电容 54
2.1.3 过孔电感 54
2.1.4 过孔的电流模型 54
2.1.5 典型过孔的R、L、C参数 55
2.1.6 影响过孔特性阻抗的一些因素 56
2.2 过孔焊盘与孔径的尺寸 57
2.2.1 过孔的尺寸 57
2.2.2 高密度互连盲孔的结构与尺寸 59
2.2.3 高密度互连复合通孔的结构与尺寸 61
2.2.4 高密度互连内核埋孔的结构与尺寸 62
2.3 过孔与焊盘图形的关系 63
2.3.1 过孔与SMT焊盘图形的关系 63
2.3.2 过孔到金手指的距离 64
2.4 微过孔 64
2.5 背钻 65
2.5.1 背钻技术简介 65
2.5.2 背钻设计规则 66
第3章　PCB叠层设计 70
3.1 PCB叠层设计的一般原则 70
3.2 多层板工艺 72
3.2.1 层压多层板工艺 72
3.2.2 HDI印制板工艺 73
3.2.3 BUM板工艺 75
3.3 多层板的设计 76
3.3.1 4层板的设计 76
3.3.2 6层板的设计 77
3.3.3 8层板的设计 79
3.3.4 10层板的设计 80
3.4 利用PCB叠层设计抑制EMI辐射 82
3.4.1 PCB的辐射源 82
3.4.2 共模EMI的抑制 83
3.4.3 设计多电源层抑制EMI 84
3.4.4 利用拼接电容抑制EMI 84
3.4.5 利用边缘防护技术抑制EMI 87
3.4.6 利用内层电容抑制EMI 88
3.4.7 PCB叠层设计实例 89
3.5 PCB电源平面和接地平面 91
3.5.1 PCB电源平面和接地平面的功能和设计原则 91
3.5.2 PCB电源平面和接地平面叠层和层序 92
3.5.3 PCB电源平面和接地平面的叠层电容 96
3.5.4 PCB电源平面和接地平面的层耦合 96
3.5.5 PCB电源平面和接地平面的谐振 97
3.5.6 电源平面上的电源岛结构 98
3.6 利用EBG结构抑制PCB电源平面和接地平面的SSN噪声 99
3.6.1 EBG结构简介 99
3.6.2 EBG结构的电路模型 100
3.6.3 EBG的单元结构 103
3.6.4 基于Sierpinski曲线的分形EBG结构 115
3.6.5 平面级联型EBG结构 116
3.6.6 选择性内插式EBG结构 117
3.6.7 多周期平面EBG结构 118
3.6.8 垂直级联型EBG结构 119
3.6.9 嵌入多层螺旋平面EBG结构 123
3.6.10 接地层开槽隔离型EBG结构 123
3.6.11 狭缝型UC-EBG电源平面 126
3.6.12 嵌入螺旋谐振环结构的电源平面 127
第4章　走线 129
4.1 寄生天线的电磁辐射干扰 129
4.1.1 电磁干扰源的类型 129
4.1.2 天线的辐射特性 129
4.1.3 寄生天线 132
4.2 PCB上走线间的串扰 133
4.2.1 互容 133
4.2.2 互感 134
4.2.3 拐点频率和互阻抗模型 136
4.2.4 串扰类型 137
4.2.5 减小PCB上串扰的一些措施 138
4.3 PCB传输线的拓扑结构 141
4.3.1 PCB传输线简介 141
4.3.2 微带线 142
4.3.3 埋入式微带线 143
4.3.4 单带状线 143
4.3.5 双带状线或非对称带状线 144
4.3.6 差分微带线和差分带状线 145
4.3.7 传输延时与介电常数的关系 145
4.3.8 影响PCB阻抗精度的一些因素 146
4.3.9 微带线阻抗不连续性的补偿方法 148
4.3.10 带地共面波导效应对微带线的影响 149
4.3.11 PCB传输线设计与制作中应注意的一些问题 150
4.4 低电压差分信号（LVDS）的布线 155
4.4.1 LVDS布线的一般原则 155
4.4.2 LVDS的PCB走线设计 157
4.4.3 LVDS的PCB过孔设计 160
4.5 PCB布线的一般原则及工艺要求 162
4.5.1 控制走线方向 162
4.5.2 检查走线的开环和闭环 162
4.5.3 控制走线的长度 163
4.5.4 控制走线分支的长度 163
4.5.5 拐角设计 164
4.5.6 差分对走线 164
4.5.7 控制PCB导线的阻抗和走线终端匹配 168
4.5.8 设计接地保护走线 169
4.5.9 防止走线谐振 169
4.5.10 布线的一些工艺要求 169
第5章　接地 174
5.1 地线的定义 174
5.2 地线阻抗引起的干扰 174
5.2.1 地线的阻抗 174
5.2.2 公共阻抗耦合干扰 180
5.3 地环路引起的干扰 181
5.3.1 地环路干扰 181
5.3.2 产生地环路电流的原因 182
5.4 接地的分类 183
5.4.1 安全接地 183
5.4.2 信号接地 183
5.4.3 电路接地 184
5.4.4 设备接地 186
5.4.5 系统接地 186
5.5 接地的方式 186
5.5.1 单点接地 186
5.5.2 多点接地 188
5.5.3 混合接地 189
5.5.4 悬浮接地 190
5.6 接地系统的设计原则 190
5.6.1 理想的接地要求 191
5.6.2 接地系统设计的一般规则 191
5.7 地线PCB布局的一些技巧 192
5.7.1 参考面 192
5.7.2 避免接地平面开槽 193
5.7.3 接地点的相互距离 195
5.7.4 地线网络 196
5.7.5 电源线和地线的栅格 197
5.7.6 电源线和地线的指状布局形式 199
5.7.7 *小化环面积 200
5.7.8 按电路功能分割接地平面 202
5.7.9 局部接地平面 203
5.7.10 参考层的重叠 205
5.7.11 20H原则 206
第6章　去耦合 208
6.1 去耦滤波器电路的结构与特性 208
6.1.1 典型的RC和LC去耦滤波器电路结构 208
6.1.2 去耦滤波器电路的特性 210
6.2 电阻器、电容器、电感器的射频特性 211
6.2.1 电阻器的射频特性 211
6.2.2 电容器的射频特性 212
6.2.3 电感器的射频特性 213
6.2.4 串联RLC电路的阻抗特性 214
6.2.5 并联RLC电路的阻抗特性 214
6.3 去耦电容器的PCB布局设计 215
6.3.1 去耦电容器的安装位置 215
6.3.2 去耦电容器的并联和反谐振 221
6.4 使用去耦电容降低IC的电源阻抗 224
6.4.1 电源阻抗的计算模型 224
6.4.2 IC电源阻抗的计算 225
6.4.3 电容器靠近IC放置的允许距离 226
6.5 PDN中的去耦电容器 229
6.5.1 去耦电容器的电流供应模式 229
6.5.2 IC电源的目标阻抗 230
6.5.3 去耦电容器组合的阻抗特性 231
6.5.4 PCB上的目标阻抗 233
6.6 去耦电容器的容量计算 234
6.6.1 计算去耦电容器容量的模型 234
6.6.2 确定目标阻抗 235
6.6.3 确定大容量电容器的容量 235
6.6.4 确定板电容器的容量 236
6.6.5 确定板电容器的安装位置 237
6.6.6 减小ESLcap 238
6.6.7 mΩ级超低目标阻抗设计 239
6.7 片状三端子电容器的PCB布局设计 239
6.7.1 片状三端子电容器的频率特性 239
6.7.2 使用三端子电容器减小ESL 241
6.7.3 三端子电容器的PCB布局与等效电路 241
6.7.4 三端子电容器的应用 243
6.8 X2Y电容器的PCB布局设计 244
6.8.1 采用X2Y电容器替换穿心式电容器 244
6.8.2 X2Y电容器的封装形式和尺寸 244
6.8.3 X2Y电容器的应用与PCB布局 245
6.9 铁氧体磁珠的PCB布局设计 247
6.9.1 铁氧体磁珠的基本特性 247
6.9.2 片式铁氧体磁珠 248
6.9.3 铁氧体磁珠的选择 250
6.9.4 铁氧体磁珠在电路中的应用 251
6.9.5 铁氧体磁珠的安装位置 252
6.9.6 利用铁氧体磁珠为FPGA设计电源隔离滤波器 252
6.10 小型电源平面“岛”供电技术 259
6.11 掩埋式电容技术 259
6.11.1 掩埋式电容技术简介 259
6.11.2 使用掩埋式电容技术的PCB布局实例 260
6.12 可藏在PCB7