电子线路板设计与制作 陈桂兰 9787115217639 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈桂兰 著

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出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115217639

商品编码：29373411109

包装：平装

出版时间：2010-01-01

基本信息

书名：电子线路板设计与制作

定价：22.00元

作者：陈桂兰

出版社：人民邮电出版社

出版日期：2010-01-01

ISBN：9787115217639

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.322kg

编辑推荐

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1.本教材不仅注重工作过程的课程观，同时还遵循能力本位的教育观。
　　2.本教材注重与企业工程实际结合，重点培养学生电子线路板的设计能力。
　　3.本教材引入工程实际要求和经验方面的相关知识和技能，让学生在学习中即与企业实际接轨。

内容提要

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本书通过语音放大器、计数器与电子秤仪表3个典型案例，介绍了应用Protel 99 SE软件进行电子线路板设计与制作的方法和操作步骤。全书分为5个项目，由浅入深，由简至繁，循序渐进，项目间不仅相互关联，而且具有层次感；每个项目又分解为若干个子任务，将项目化繁为简，化整为零；难点逐个击破，问题逐一解决，适合渐进式学习。读者只要按照书中案例的操作步骤去学习，即可轻松掌握Protel 99 SE软件的基本操作，并且随着项目的推进，自身的电子线路板设计能力也会逐步得到提升。
　　本书可供高职院校电子信息类专业及相关专业作为教材使用，同时也可供从事电子线路板设计与开发的工程技术人员参考。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《PCB设计与制造实战指南：从原理到实践的全面解析》 内容概述 本书旨在为读者提供一套系统、实用的PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）设计与制造的全面指南。内容涵盖了从PCB基础理论、设计流程、关键技术到实际制造环节的各个方面，力求将复杂的技术知识以清晰易懂的方式呈现给读者，帮助读者掌握PCB设计与制造的核心技能，顺利完成从概念到成品的过程。本书的编写风格注重理论与实践相结合，既有深入的原理阐述，又不乏丰富的案例分析和操作指导，适合初学者入门，也为有一定基础的工程师提供进一步提升的参考。 第一部分：PCB基础理论与发展 1. PCB的定义、功能与重要性： 详细介绍PCB在现代电子产品中的核心地位，阐述其作为电子元件载体、电气连接导体以及信号传输媒介的功能。 探讨PCB技术的发展历程，从早期的单层板到如今的多层板、柔性板、刚挠结合板等，分析不同技术演进带来的性能提升和应用拓展。 分析PCB在不同应用领域（如消费电子、通信设备、工业控制、医疗器械、航空航天等）的特殊需求与发展趋势。 2. PCB的基本构成与材料： 深入剖析PCB的典型层叠结构，讲解基板（Substrate）、导体层（Conductive Layer）、绝缘层（Insulating Layer）等核心组成部分的材质、特性及作用。 详细介绍常用的基板材料，如环氧玻璃纤维布（FR-4）、聚酰亚胺（Polyimide）、陶瓷等，分析它们的介电常数、损耗因子、热稳定性、机械强度等关键参数，以及在不同应用场景下的选择依据。 阐述铜箔（Copper Foil）的规格、表面处理工艺（如粗化、电镀）对信号完整性和可靠性的影响。 讲解阻焊层（Solder Mask）和丝印层（Silkscreen）的功能、材料及其在生产制造中的重要性。 3. PCB设计的基本原则与规范： 介绍PCB设计的通用原则，包括信号完整性（Signal Integrity）、电源完整性（Power Integrity）、电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility, EMC）、热管理（Thermal Management）、可制造性设计（Design for Manufacturability, DFM）和可测试性设计（Design for Testability, DFT）等。 阐述PCB设计中的常见术语和缩写，如线宽、线距、过孔、焊盘、阻抗控制等。 介绍国际和行业内的PCB设计标准与规范，以及遵循这些规范的重要性。 第二部分：PCB设计流程与软件工具 1. PCB设计流程概览： 系统梳理PCB设计的完整流程，从项目启动、原理图设计、PCB布局布线、DRC（Design Rule Check）检查，到 Gerber文件生成、生产制造、测试检验等环节。 强调各环节之间的逻辑关系与协同配合，以及不同角色的职责（如硬件工程师、PCB Layout工程师、制造工程师）。 2. 原理图设计（Schematic Design）： 详细介绍原理图设计软件（如 Altium Designer, PADS, Eagle, KiCad等）的基本操作和功能。 讲解如何选择和创建元器件符号（Symbol），如何建立元器件库（Library）。 阐述网络表（Netlist）的生成及其在原理图与PCB布局之间的联系。 介绍原理图设计的常用技巧，如总线（Bus）的使用、层次化原理图（Hierarchical Design）的应用，以及参数设置。 3. PCB布局（Placement）： 讲解PCB布局的重要性，以及影响布局的因素，如信号流向、散热、功耗、连接关系、机械限制等。 介绍布局的基本策略，如器件分组、关键器件优先放置、模拟与数字区域划分、电源与地线规划等。 提供提高布局效率和质量的实用技巧，如使用放置预设（Placement Presets）、手动调整与自动对齐工具的使用。 4. PCB布线（Routing）： 详细讲解PCB布线的核心技术，包括单层、多层板布线方法。 深入阐述关键布线技术，如差分对布线（Differential Pair Routing）、高频信号布线（High-Speed Routing）、阻抗控制布线（Controlled Impedance Routing）。 讲解过孔（Via）的设计、类型（如盲孔、埋孔）及其对信号完整性的影响。 介绍手动布线、自动布线（Autorouter）的优缺点及使用时机，并提供优化自动布线结果的建议。 讲解电源和地网络的规划，包括星型接地、单点接地、多点接地等策略，以及地弹（Ground Bounce）和电源塌陷（Power Collapse）的避免。 5. 设计规则检查（DRC）与设计约束（Design Constraints）： 阐述DRC在PCB设计流程中的关键作用，用于检查设计是否符合预设的电气和制造规则。 详细介绍DRC的常见检查项，如最小线宽、最小线距、最小孔径、器件间距、阻焊层与焊盘的间距等。 讲解如何根据不同的工艺能力设置合理的DRC规则，以确保PCB的可制造性。 介绍设计约束（Design Constraints）的概念，如何通过约束管理器（Constraint Manager）来定义和管理各类设计规则，从而实现自动化设计检查。 6. PCB设计软件深度解析： 对市面上主流的PCB设计软件进行功能对比和特色介绍，如 Altium Designer 的集成化优势，PADS 的强大模拟仿真能力，Eagle 的易用性和开源性，KiCad 的免费开源特性等。 提供具体软件的实用操作指南，包括界面布局、常用面板、快捷键、库管理、输出设置等。 鼓励读者根据自身需求和项目特点选择合适的软件，并进行深入学习和实践。 第三部分：PCB关键技术与设计考量 1. 信号完整性（Signal Integrity, SI）设计： 深入讲解信号完整性的基本概念，如反射（Reflection）、振铃（Ringing）、串扰（Crosstalk）、损耗（Losses）等。 介绍影响信号完整性的关键因素，如传输线模型、阻抗匹配（Impedance Matching）、终端匹配（Termination）、走线长度、走线层叠结构。 提供SI分析工具（如SPICE仿真、IBIS模型）的应用指导。 讲解SI设计在高速数字电路、射频电路设计中的重要性。 2. 电源完整性（Power Integrity, PI）设计： 阐述电源完整性的重要性，包括低压降、低噪声、足够的电流供应。 介绍电源网络的规划策略，如多层电源/地平面（Power/Ground Planes）、去耦电容（Decoupling Capacitors）的选择和布局。 讲解PI分析工具的应用，如电源网络仿真。 3. 电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility, EMC）设计： 解释EMC的基本原理，包括辐射（Radiation）和敏感性（Susceptibility）。 探讨PCB设计对EMC的影响，如接地策略、走线屏蔽、滤波器设计、滤波电容的使用。 提供EMC设计的基本规则和技巧，以满足产品的EMC标准要求。 4. 热管理（Thermal Management）设计： 分析电子器件在工作时产生的热量及其对PCB和系统性能的影响。 介绍PCB散热设计的基本方法，如使用散热过孔（Thermal Vias）、铜箔散热（Copper Pour）、散热器（Heatsink）集成。 讲解热仿真分析在优化PCB散热设计中的作用。 5. 高密度互连（High Density Interconnect, HDI）技术： 介绍HDI技术的特点，如微过孔（Microvias）、埋孔（Buried Vias）、盲孔（Blind Vias）、叠孔（Stacked Vias）、高密度线/间距。 阐述HDI技术在减小PCB尺寸、提高布线密度、提升电气性能方面的优势。 分析HDI PCB的设计和制造难点。 6. 阻抗控制（Controlled Impedance）设计： 讲解PCB阻抗的定义、计算方法（如微带线、带状线模型）。 阐述阻抗控制在高速信号传输中的必要性，如避免信号反射，保证信号完整性。 提供不同阻抗值（如50Ω, 75Ω, 90Ω, 100Ω）的PCB层叠结构和设计参数建议。 第四部分：PCB制造与生产 1. PCB制造流程详解： 系统介绍PCB从设计数据到最终成品的制造流程，包括： 制版： 底片制作（Phototooling）、图形转移（Photoresist Application & Exposure）、显影（Developing）。 线路形成： 蚀刻（Etching）、退膜（Stripping）。 钻孔（Drilling）： 钻导通孔、盲孔、埋孔。 电镀（Plating）： 化学镀铜、电镀铜、图形电镀。 阻焊层印刷（Solder Mask Application）： UV曝光、显影、固化。 丝印（Silkscreen Printing）： 字符标记。 表面处理（Surface Finish）： 如OSP, ENIG, HASL等。 成型（Routing/V-Scoring）： 分割PCB。 电测试（Electrical Testing）： 开短路测试。 检验（Inspection）： 外观、尺寸、AOI（Automated Optical Inspection）。 2. Gerber文件与制造数据： 详细介绍Gerber文件（RS-274X格式）的组成和含义，包括线路层、阻焊层、丝印层、钻孔层等。 讲解NC钻孔文件（Excellon）的格式与内容。 强调Gerber文件作为PCB制造的标准输入格式的重要性，以及文件准确性对生产效率和良品率的影响。 介绍CAM（Computer-Aided Manufacturing）软件在 Gerber文件检查与优化中的作用。 3. PCB可制造性设计（DFM）与可测试性设计（DFT）： 深入讲解DFM的概念，即在设计阶段就考虑生产制造的可行性、效率和成本。 提供具体的DFM建议，如合理的线宽/线距、过孔设计、器件间距、泪滴（Tear Drop）设计、避免飞线（Flying Leads）等。 介绍DFT的概念，即设计PCB时考虑其后续的可测试性。 讲解如何在PCB上预留测试点（Test Points），以及如何规划测试接口，方便后续的ICT（In-Circuit Test）和功能测试。 4. PCB制造中的常见问题与对策： 分析PCB制造过程中可能出现的各种问题，如线路断开、短路、脱层、虚焊、阻焊溢胶、丝印不清、表面处理不均等。 从设计角度和工艺角度分析这些问题的成因，并提出相应的预防和解决措施。 第五部分：进阶应用与发展趋势 1. 多层板与HDI板的设计实践： 结合实际案例，演示多层板和HDI板的布线技巧和层叠结构设计。 探讨高密度连接器、BGA（Ball Grid Array）等封装器件在HDI PCB上的布局布线挑战。 2. 刚挠结合板（Rigid-Flex PCB）设计： 介绍刚挠结合板的结构特点、优势及其在三维布线、减小体积方面的应用。 讲解刚挠结合板的设计流程、材料选择和制造工艺。 3. 嵌入式元件（Embedded Components）技术： 探讨将电阻、电容、电感等元器件直接嵌入PCB内部的技术。 分析嵌入式元件技术的优势，如减小PCB面积、提高可靠性、改善性能。 4. RF（射频）PCB设计： 讲解RF PCB设计中特有的考虑因素，如阻抗匹配、损耗控制、电磁屏蔽、寄生参数的影响。 介绍RF PCB常用的结构和布线技术。 5. PCB制造的未来趋势： 展望PCB制造技术的发展方向，如3D打印PCB、纳米材料应用、智能化制造等。 探讨可持续发展和绿色制造在PCB行业的应用。 结论 通过本书的学习，读者将能够系统地掌握PCB设计与制造的全过程，理解其中的技术原理和设计要点。本书不仅提供了理论知识，更强调实践操作，通过丰富的图例、案例和建议，帮助读者将所学知识转化为实际技能，成为一名合格的PCB设计与制造工程师，为电子产品的创新和发展贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

我是一个工作了几年，但总觉得自己的PCB设计技能停留在“能跑就行”阶段的工程师。拿到这本陈桂兰的书，最大的惊喜在于它对我现有知识体系的“查漏补缺”效率极高。市面上的很多设计书籍，要么过于偏重软件操作的傻瓜式教程，讲完一堆快捷键，核心设计理念却含糊不清；要么就是纯粹的学术论文汇编，理论推导复杂到让人望而却步。这本书则巧妙地找到了一个平衡点。比如，书中关于热管理的设计章节，我过去通常就是随便画几个散热孔完事。但这本书里详细剖析了热传导的路径，以及如何通过增加过孔阵列和填充铜皮来有效导出热量，甚至提到了如何根据功耗估算PCB板材的温升曲线。这种细节的深度，对于追求产品可靠性的项目来说至关重要。读完这部分，我立刻回过头审视了我们最近的一个高功耗模块的设计，发现确实在散热设计上留下了很多“经验主义”的漏洞，这本书帮我把这些隐患都提前暴露并解决了，这种“即时修正”的效用，远胜于读十本空泛的指导手册。

评分☆☆☆☆☆

这本书带给我最大的改变，是培养了一种系统性的“设计思维”而非单纯的“布线技巧”。在过去，我更倾向于将PCB设计视为一个“拼图游戏”，把元器件放上去，然后想办法把线连起来。读完陈桂兰的这本著作，我才意识到一个成功的PCB设计，是从第一张白纸开始的整体系统规划。比如，她对电源完整性（PI）的论述，不是简单地建议加去耦电容，而是从整个系统功耗模型出发，分析电流的环路面积、瞬态响应要求，最后才推导出电容的选型和布局位置。这种由宏观到微观的层层递进的讲解方式，让我对“系统可靠性”有了更深的敬畏。它不仅仅是一本关于如何画板子的书，更像是一本关于如何成为一个负责任的电子系统设计师的入门指南。它教会我，每一个走线的角度、每一个焊盘的形状，背后都隐藏着对系统性能和长期稳定性的承诺，这种职业素养的提升，才是这本书最宝贵的财富。

评分☆☆☆☆☆

老实说，刚开始我还有点担心这本书的实用性，毕竟电子技术发展日新月异，一本出版时间不算最新的书，会不会在介绍最新工艺流程时显得滞后？但阅读体验完全打消了我的顾虑。陈桂兰老师的这本书，重点不在于追赶每一个软件版本的更新，而在于阐述那些贯穿始终的设计哲学和工程权衡。例如，在关于DFM（可制造性设计）的讨论中，她强调的那些关于最小线宽、最小间距、焊盘设计规范，这些都是基于物理和工艺限制的基本原则，它们的重要性远超任何特定软件的最新功能。书中对不同PCB制造工艺能力（比如V-cut、盲埋孔等）的介绍，虽然可能没有最新的超微孔技术那么前沿，但它提供了一个坚实的“工程底线”概念。这使得我能够用更成熟的眼光去看待新兴技术，知道哪些是锦上添花，哪些是设计中必须坚守的红线，保证了设计即使在成熟的生产线上也能顺利流片，这种基础扎实的论述，比那些只谈论最尖端技术的书籍更有长远的指导价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图例运用，简直是为视觉学习者量身定制的。我这个人对纯文字的描述很容易产生阅读疲劳，但《电子线路板设计与制作》在这方面做得非常出色。它大量使用了结构化的示意图和高精度的PCB截面图，尤其是那些关于阻抗控制的章节，单纯用文字描述“特性阻抗”和“差分对”的概念，很容易让人在脑海中形成模糊的印象。然而，书中通过清晰的线条图，直观地展示了走线宽度、介质厚度、相邻走线间距如何相互作用，形成一个完整的物理模型。那种感觉就像是把一块看不见的信号完整性问题，通过图示的方式强行“具象化”了。对于我这种依赖图像来理解复杂空间关系的工程师来说，这种直观的教学方式极大地降低了学习曲线的陡峭程度。我可以清晰地看到，当走线耦合增加时，信号的串扰是如何发生的，这比单纯记住公式有效得多。

评分☆☆☆☆☆

这本《电子线路板设计与制作》的书，光是书名就透着一股实战的气息，我原本以为会是那种晦涩难懂的理论堆砌，毕竟涉及到“电子线路板设计”这种专业领域，总让人联想到复杂的电磁兼容性、信号完整性这些高深莫测的话题。结果翻开目录，我发现作者陈桂兰的思路异常清晰，她似乎特别注重将理论与实际操作紧密结合起来。初学阶段，她没有直接抛出复杂的PCB布局技巧，而是花了大篇幅讲解了设计流程的标准化，从需求分析到元器件选型，每一步都像是在手把手地教你如何搭建一个稳固的“地基”。尤其是她对不同层数板材特性的对比分析，简直是教科书级别的清晰，让我这个原本对叠层结构一知半解的人，瞬间明白了为什么高速设计中要格外强调地平面和电源平面的作用。这本书的价值就在于，它不是停留在“是什么”的层面，而是深入到“为什么”和“怎么做”的实际操作指导上，每一个设计决策背后都有着充分的理由支撑，让人读完后，不仅知其然，更能知其所以然，对后续自己独立进行项目设计时，心里踏实了很多。