印制電路板設(shè)計(jì)技術(shù)與實(shí)踐（PCB 第4版）

第1章　焊盤(pán)的設(shè)計(jì) 1
1.1 元器件在PCB上的安裝形式 1
1.1.1 元器件的單面安裝形式 1
1.1.2 元器件的雙面安裝形式 1
1.1.3 元器件之間的間距 2
1.1.4 元器件的布局形式 4
1.1.5 測(cè)試探針觸點(diǎn)/通孔尺寸 8
1.1.6 基準(zhǔn)點(diǎn)（Mark） 8
1.2 焊盤(pán)設(shè)計(jì)的一些基本要求 11
1.2.1 焊盤(pán)類(lèi)型 11
1.2.2 焊盤(pán)尺寸 12
1.3 通孔插裝元器件的焊盤(pán)設(shè)計(jì) 12
1.3.1 通孔插裝元器件的孔徑 12
1.3.2 焊盤(pán)形式與尺寸 13
1.3.3 跨距 13
1.3.4 常用通孔插裝元器件的安裝孔徑和焊盤(pán)尺寸 14
1.4 SMT元器件的焊盤(pán)設(shè)計(jì) 15
1.4.1 片式電阻、片式電容、片式電感的焊盤(pán)設(shè)計(jì) 15
1.4.2 金屬電極元器件的焊盤(pán)設(shè)計(jì) 18
1.4.3 SOT 23封裝器件的焊盤(pán)設(shè)計(jì) 19
1.4.4 SOT-5 DCK/SOT-5 DBV（5/6引腳）封裝器件的焊盤(pán)設(shè)計(jì) 20
1.4.5 SOT 89封裝器件的焊盤(pán)設(shè)計(jì) 20
1.4.6 SOD 123封裝器件的焊盤(pán)設(shè)計(jì) 21
1.4.7 SOT 143封裝器件的焊盤(pán)設(shè)計(jì) 21
1.4.8 SOIC封裝器件的焊盤(pán)設(shè)計(jì) 22
1.4.9 SSOIC封裝器件的焊盤(pán)設(shè)計(jì) 23
1.4.10 SOP封裝器件的焊盤(pán)設(shè)計(jì) 23
1.4.11 TSOP封裝器件的焊盤(pán)設(shè)計(jì) 23
1.4.12 CFP封裝器件的焊盤(pán)設(shè)計(jì) 24
1.4.13 SOJ封裝器件的焊盤(pán)設(shè)計(jì) 25
1.4.14 PQFP封裝器件的焊盤(pán)設(shè)計(jì) 25
1.4.15 SQFP封裝器件的焊盤(pán)設(shè)計(jì) 26
1.4.16 CQFP封裝器件的焊盤(pán)設(shè)計(jì) 26
1.4.17 PLCC（方形）封裝器件的焊盤(pán)設(shè)計(jì) 27
1.4.18 QSOP（SBQ）封裝器件的焊盤(pán)設(shè)計(jì) 27
1.4.19 QFG 32/48封裝器件的焊盤(pán)設(shè)計(jì) 28
1.4.20 設(shè)計(jì)SMT焊盤(pán)應(yīng)注意的一些問(wèn)題 29
1.5 DIP封裝器件的焊盤(pán)設(shè)計(jì) 31
1.6 BGA封裝器件的焊盤(pán)設(shè)計(jì) 32
1.6.1 BGA封裝簡(jiǎn)介 32
1.6.2 BGA表面焊盤(pán)的布局和尺寸 33
1.6.3 BGA過(guò)孔焊盤(pán)的布局和尺寸 35
1.6.4 BGA走線間隙和走線寬度 37
1.6.5 BGA的PCB層數(shù) 38
1.6.6 ?BGA封裝的布線方式和過(guò)孔 39
1.6.7 Xilinx公司推薦的BGA、CSP和CCGA封裝的PCB焊盤(pán)設(shè)計(jì)規(guī)則 39
1.6.8 VFBGA焊盤(pán)設(shè)計(jì) 42
1.6.9 LFBGA 焊盤(pán)設(shè)計(jì) 43
1.7 UCSP封裝器件的焊盤(pán)設(shè)計(jì) 44
1.8 PoP封裝器件的焊盤(pán)設(shè)計(jì) 46
1.8.1 PoP封裝結(jié)構(gòu)形式 46
1.8.2 PoP封裝的層疊和焊盤(pán)及布線 47
1.8.3 PoP封裝PCB設(shè)計(jì)實(shí)例 49
1.9 Direct FET封裝器件的焊盤(pán)設(shè)計(jì) 51
第2章　過(guò)孔 53
2.1 過(guò)孔模型 53
2.1.1 過(guò)孔類(lèi)型 53
2.1.2 過(guò)孔電容 54
2.1.3 過(guò)孔電感 54
2.1.4 過(guò)孔的電流模型 54
2.1.5 典型過(guò)孔的R、L、C參數(shù) 55
2.1.6 影響過(guò)孔特性阻抗的一些因素 56
2.2 過(guò)孔焊盤(pán)與孔徑的尺寸 57
2.2.1 過(guò)孔的尺寸 57
2.2.2 高密度互連盲孔的結(jié)構(gòu)與尺寸 59
2.2.3 高密度互連復(fù)合通孔的結(jié)構(gòu)與尺寸 61
2.2.4 高密度互連內(nèi)核埋孔的結(jié)構(gòu)與尺寸 62
2.3 過(guò)孔與焊盤(pán)圖形的關(guān)系 63
2.3.1 過(guò)孔與SMT焊盤(pán)圖形的關(guān)系 63
2.3.2 過(guò)孔到金手指的距離 64
2.4 微過(guò)孔 64
2.5 背鉆 65
2.5.1 背鉆技術(shù)簡(jiǎn)介 65
2.5.2 背鉆設(shè)計(jì)規(guī)則 66
第3章　PCB疊層設(shè)計(jì) 70
3.1 PCB疊層設(shè)計(jì)的一般原則 70
3.2 多層板工藝 72
3.2.1 層壓多層板工藝 72
3.2.2 HDI印制板工藝 73
3.2.3 BUM板工藝 75
3.3 多層板的設(shè)計(jì) 76
3.3.1 4層板的設(shè)計(jì) 76
3.3.2 6層板的設(shè)計(jì) 77
3.3.3 8層板的設(shè)計(jì) 79
3.3.4 10層板的設(shè)計(jì) 80
3.4 利用PCB疊層設(shè)計(jì)抑制EMI輻射 82
3.4.1 PCB的輻射源 82
3.4.2 共模EMI的抑制 83
3.4.3 設(shè)計(jì)多電源層抑制EMI 84
3.4.4 利用拼接電容抑制EMI 84
3.4.5 利用邊緣防護(hù)技術(shù)抑制EMI 87
3.4.6 利用內(nèi)層電容抑制EMI 88
3.4.7 PCB疊層設(shè)計(jì)實(shí)例 89
3.5 PCB電源平面和接地平面 91
3.5.1 PCB電源平面和接地平面的功能和設(shè)計(jì)原則 91
3.5.2 PCB電源平面和接地平面疊層和層序 92
3.5.3 PCB電源平面和接地平面的疊層電容 96
3.5.4 PCB電源平面和接地平面的層耦合 96
3.5.5 PCB電源平面和接地平面的諧振 97
3.5.6 電源平面上的電源島結(jié)構(gòu) 98
3.6 利用EBG結(jié)構(gòu)抑制PCB電源平面和接地平面的SSN噪聲 99
3.6.1 EBG結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 99
3.6.2 EBG結(jié)構(gòu)的電路模型 100
3.6.3 EBG的單元結(jié)構(gòu) 103
3.6.4 基于Sierpinski曲線的分形EBG結(jié)構(gòu) 115
3.6.5 平面級(jí)聯(lián)型EBG結(jié)構(gòu) 116
3.6.6 選擇性內(nèi)插式EBG結(jié)構(gòu) 117
3.6.7 多周期平面EBG結(jié)構(gòu) 118
3.6.8 垂直級(jí)聯(lián)型EBG結(jié)構(gòu) 119
3.6.9 嵌入多層螺旋平面EBG結(jié)構(gòu) 123
3.6.10 接地層開(kāi)槽隔離型EBG結(jié)構(gòu) 123
3.6.11 狹縫型UC-EBG電源平面 126
3.6.12 嵌入螺旋諧振環(huán)結(jié)構(gòu)的電源平面 127
第4章　走線 129
4.1 寄生天線的電磁輻射干擾 129
4.1.1 電磁干擾源的類(lèi)型 129
4.1.2 天線的輻射特性 129
4.1.3 寄生天線 132
4.2 PCB上走線間的串?dāng)_ 133
4.2.1 互容 133
4.2.2 互感 134
4.2.3 拐點(diǎn)頻率和互阻抗模型 136
4.2.4 串?dāng)_類(lèi)型 137
4.2.5 減小PCB上串?dāng)_的一些措施 138
4.3 PCB傳輸線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 141
4.3.1 PCB傳輸線簡(jiǎn)介 141
4.3.2 微帶線 142
4.3.3 埋入式微帶線 143
4.3.4 單帶狀線 143
4.3.5 雙帶狀線或非對(duì)稱帶狀線 144
4.3.6 差分微帶線和差分帶狀線 145
4.3.7 傳輸延時(shí)與介電常數(shù)的關(guān)系 145
4.3.8 影響PCB阻抗精度的一些因素 146
4.3.9 微帶線阻抗不連續(xù)性的補(bǔ)償方法 148
4.3.10 帶地共面波導(dǎo)效應(yīng)對(duì)微帶線的影響 149
4.3.11 PCB傳輸線設(shè)計(jì)與制作中應(yīng)注意的一些問(wèn)題 150
4.4 低電壓差分信號(hào)（LVDS）的布線 155
4.4.1 LVDS布線的一般原則 155
4.4.2 LVDS的PCB走線設(shè)計(jì) 157
4.4.3 LVDS的PCB過(guò)孔設(shè)計(jì) 160
4.5 PCB布線的一般原則及工藝要求 162
4.5.1 控制走線方向 162
4.5.2 檢查走線的開(kāi)環(huán)和閉環(huán) 162
4.5.3 控制走線的長(zhǎng)度 163
4.5.4 控制走線分支的長(zhǎng)度 163
4.5.5 拐角設(shè)計(jì) 164
4.5.6 差分對(duì)走線 164
4.5.7 控制PCB導(dǎo)線的阻抗和走線終端匹配 168
4.5.8 設(shè)計(jì)接地保護(hù)走線 169
4.5.9 防止走線諧振 169
4.5.10 布線的一些工藝要求 169
第5章　接地 174
5.1 地線的定義 174
5.2 地線阻抗引起的干擾 174
5.2.1 地線的阻抗 174
5.2.2 公共阻抗耦合干擾 180
5.3 地環(huán)路引起的干擾 181
5.3.1 地環(huán)路干擾 181
5.3.2 產(chǎn)生地環(huán)路電流的原因 182
5.4 接地的分類(lèi) 183
5.4.1 安全接地 183
5.4.2 信號(hào)接地 183
5.4.3 電路接地 184
5.4.4 設(shè)備接地 186
5.4.5 系統(tǒng)接地 186
5.5 接地的方式 186
5.5.1 單點(diǎn)接地 186
5.5.2 多點(diǎn)接地 188
5.5.3 混合接地 189
5.5.4 懸浮接地 190
5.6 接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 190
5.6.1 理想的接地要求 191
5.6.2 接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般規(guī)則 191
5.7 地線PCB布局的一些技巧 192
5.7.1 參考面 192
5.7.2 避免接地平面開(kāi)槽 193
5.7.3 接地點(diǎn)的相互距離 195
5.7.4 地線網(wǎng)絡(luò) 196
5.7.5 電源線和地線的柵格 197
5.7.6 電源線和地線的指狀布局形式 199
5.7.7 最小化環(huán)面積 200
5.7.8 按電路功能分割接地平面 202
5.7.9 局部接地平面 203
5.7.10 參考層的重疊 205
5.7.11 20H原則 206
第6章　去耦合 208
6.1 去耦濾波器電路的結(jié)構(gòu)與特性 208
6.1.1 典型的RC和LC去耦濾波器電路結(jié)構(gòu) 208
6.1.2 去耦濾波器電路的特性 210
6.2 電阻器、電容器、電感器的射頻特性 211
6.2.1 電阻器的射頻特性 211
6.2.2 電容器的射頻特性 212
6.2.3 電感器的射頻特性 213
6.2.4 串聯(lián)RLC電路的阻抗特性 214
6.2.5 并聯(lián)RLC電路的阻抗特性 214
6.3 去耦電容器的PCB布局設(shè)計(jì) 215
6.3.1 去耦電容器的安裝位置 215
6.3.2 去耦電容器的并聯(lián)和反諧振 221
6.4 使用去耦電容降低IC的電源阻抗 224
6.4.1 電源阻抗的計(jì)算模型 224
6.4.2 IC電源阻抗的計(jì)算 225
6.4.3 電容器靠近IC放置的允許距離 226
6.5 PDN中的去耦電容器 229
6.5.1 去耦電容器的電流供應(yīng)模式 229
6.5.2 IC電源的目標(biāo)阻抗 230
6.5.3 去耦電容器組合的阻抗特性 231
6.5.4 PCB上的目標(biāo)阻抗 233
6.6 去耦電容器的容量計(jì)算 234
6.6.1 計(jì)算去耦電容器容量的模型 234
6.6.2 確定目標(biāo)阻抗 235
6.6.3 確定大容量電容器的容量 235
6.6.4 確定板電容器的容量 236
6.6.5 確定板電容器的安裝位置 237
6.6.6 減小ESLcap 238
6.6.7 mΩ級(jí)超低目標(biāo)阻抗設(shè)計(jì) 239
6.7 片狀三端子電容器的PCB布局設(shè)計(jì) 239
6.7.1 片狀三端子電容器的頻率特性 239
6.7.2 使用三端子電容器減小ESL 241
6.7.3 三端子電容器的PCB布局與等效電路 241
6.7.4 三端子電容器的應(yīng)用 243
6.8 X2Y電容器的PCB布局設(shè)計(jì) 244
6.8.1 采用X2Y電容器替換穿心式電容器 244
6.8.2 X2Y電容器的封裝形式和尺寸 244
6.8.3 X2Y電容器的應(yīng)用與PCB布局 245
6.9 鐵氧體磁珠的PCB布局設(shè)計(jì) 247
6.9.1 鐵氧體磁珠的基本特性 247
6.9.2 片式鐵氧體磁珠 248
6.9.3 鐵氧體磁珠的選擇 250
6.9.4 鐵氧體磁珠在電路中的應(yīng)用 251
6.9.5 鐵氧體磁珠的安裝位置 252
6.9.6 利用鐵氧體磁珠為FPGA設(shè)計(jì)電源隔離濾波器 252
6.10 小型電源平面“島”供電技術(shù) 259
6.11 掩埋式電容技術(shù) 259
6.11.1 掩埋式電容技術(shù)簡(jiǎn)介 259
6.11.2 使用掩埋式電容技術(shù)的PCB布局實(shí)例 260
6.12 可藏在PCB7