Cadence高速电路板设计与实践(第2版) 9787121298585 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周润景著 著

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• Cadence
• 高速电路板
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• 信号完整性
• 电源完整性
• EMC
• 第2版
• 9787121298585

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121298585

商品编码：29637606157

包装：平装

出版时间：2016-09-01

基本信息

书名:Cadence高速电路板设计与实践(第2版)

定价：59.00元

售价：43.1元,便宜15.9元,折扣73

作者:周润景著

出版社：电子工业出版社

出版日期：2016-09-01

ISBN：9787121298585

字数：

页码：

版次：2

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

本书以Cadence Allegro SPB 16.6软件为基础，从设计实践的角度出发，以具体电路为范例，以PCB设计流程为顺序，由浅入深地介绍元器件建库、原理图设计、信号完整性设计、布局、布线、规则设置、后处理等PCB设计的全过程。本书主要内容包括原理图输入、元器件数据集成管理环境的使用、PCB信号完整性设计基础知识、PCB设计，以及后期电路设计处理需要掌握的各项技能等。无论是前端开发（原理图设计），还是PCB设计、PCB布线实体的架构，本书都有全面详细的讲解，极具参考和学习价值。为便于读者阅读、学习，特提供本书范例的下载资源，请访问yydz.phei..网站，到“资源下载”栏目下载。

目录

章 Cadence Allegro SPB 16.6简介
1.1 概述
1.2 功能特点
1.3 设计流程
第2章 Capture原理图设计工作平台
2.1 Design Entry CIS软件功能介绍
2.2 原理图工作环境
2.3 设置图纸参数
2.4 设置打印属性
第3章 制作元器件及创建元器件库
3.1 OrCAD\\Capture元器件类型与元器件库
3.2 创建新工程
3.3 创建复合封装元器件
3.4 创建其他元器件
习题
第4章 创建新设计
4.1 原理图设计规范
4.2 Capture基本名词术语
4.3 放置元器件
4.4 创建分级模块
4.5 修改元器件序号与元器件值
4.6 连接电路图
4.7 添加网络组
4.8 标题栏的处理
4.9 添加文本和图像
4.10 CIS抓取网络元器件
习题
第5章 PCB设计预处理
5.1 编辑元器件的属性
5.2 Capture到Allegro PCB Editor的信号属性分配
5.3 建立差分对
5.4 Capture中总线（Bus）的应用
5.5 元器件的自动对齐与排列
5.6 原理图绘制后续处理
5.6.1 设计规则检查
5.6.2 回注（Back Annotation）
5.6.3 自动更新元器件或网络的属性
5.6.4 生成网络表
5.6.5 生成元器件清单和交互参考表
5.6.6 元器件属性参数的输出与输入
习题
第6章 Allegro的属性设置
6.1 Allegro的界面介绍
6.2 设置工具栏
6.3 定制Allegro环境
6.4 定义和运行脚本
6.5 属性参数的输入与输出
习题
第7章 焊盘制作
7.1 基本概念
7.2 热风焊盘的制作
7.3 贯通孔焊盘的制作
7.4 贴片焊盘的制作
第8章 元器件封装的制作
8.1 封装符号基本类型
8.2 集成电路封装的制作
8.3 连接器（IO）封装的制作
8.4 分立元器件（DISCRETE）封装的制作
8.4.1 贴片式分立元器件封装的制作
8.4.2 直插式分立元器件封装的制作
8.4.3 自定义焊盘封装制作
8.4.4 使用合并Shape创建组合几何图形
习题
第9章 PCB的建立
9.1 建立PCB
9.1.1 使用PCB向导（Board Wizard）建立4层PCB
9.1.2 建立PCB机械符号
9.2 建立Demo设计文件
9.3 输入网络表
习题
0章 PCB设计基础
10.1 PCB相关问题
10.2 地平面与地跳跃
10.3 PCB的电气特性
10.4 PCB布局/布线注意事项
10.4.1 元器件的布局
10.4.2 PCB叠层设置
10.4.3 线宽和线间距
1章 设置设计约束
11.1 间距约束设置
11.2 物理规则设置
11.3 设定设计约束（Design Constraints）
11.4 设置元器件/网络属性
习题
2章 布局
12.1 规划PCB
12.2 手工摆放元器件
12.3 按Room快速摆放元器件
12.4 原理图与Allegro交互摆放
12.5 交换
12.6 排列对齐元器件
12.7 使用PCB Router自动布局
习题
3章 敷铜
13.1 基本概念
13.2 为平面层建立形状（Shape）
13.3 分割平面
13.4 分割复杂平面
习题
4章 布线
14.1 布线的基本原则
14.2 布线的相关命令
14.3 定义布线的格点
14.4 手工布线
14.5 扇出（Fanout By Pick）
14.6 群组布线
14.7 自动布线的准备工作
14.8 自动布线
14.9 控制并编辑线
14.9.1 控制线的长度
14.9.2 差分布线
14.9.3 添加T点
14.9.4 45°角布线调整（Miter By Pick）
14.9.5 改善布线的连接
14.10 优化布线（Gloss）
习题
5章 后处理
15.1 重新命名元器件序号
15.2 回注（Back Annotation）
15.3 文字面调整
15.4 建立丝印层
15.5 建立孔位图
15.6 建立钻孔文件
15.7 建立Artwork文件
15.8 输出底片文件
15.9 浏览Gerber文件
习题
6章 Allegro其他高级功能
16.1 设置过孔的焊盘
16.2 更新元器件封装符号
16.3 Net和X
16.4 技术文件的处理
16.5 设计重用
16.6 DFA检查
16.7 修改env文件
习题
附录A 使用LP Wizard自动生成元器件封装
A.1 制作QFN封装
A.2 制作BGA封装

作者介绍

周润景教授，中国电子学会高级会员，IEEE/EMBS会员，国家自然科学基金项目'高速数字系统的信号与电源完整性联合设计与优化”等多项*、省部级科研项目负责人，主要从事模式识别与智能系统、控制工程的研究与教学工作，具有丰富的教学与科研经验。

文摘

序言

《高速PCB设计关键技术与案例解析》 内容简介 在电子产品飞速发展的今天，高速电路板设计已成为衡量一款产品性能和可靠性的核心指标之一。随着信号传输速率的不断攀升，传统的PCB设计理念和方法已难以满足日益严苛的技术要求。本书深入剖析了高速PCB设计过程中所面临的诸多关键挑战，并提供了详实的技术解决方案和实战案例，旨在帮助工程师们掌握高效、可靠的高速PCB设计方法。 第一章：高速PCB设计概述 本章将首先界定高速PCB设计的范畴，阐述其与传统PCB设计的根本区别，并重点分析高速信号传输对PCB设计提出的新要求，例如信号完整性（SI）、电源完整性（PI）、电磁兼容性（EMC）等。我们将探讨这些因素如何相互影响，以及在设计早期阶段就考虑这些问题的重要性。 1.1 高速PCB设计的定义与挑战 区分高速与低速信号的界限 阐述信号速率提升带来的物理学挑战（集肤效应、趋肤效应、邻近效应） 分析高密度互连（HDI）技术对高速信号的影响 介绍差分信号、串行总线等高速接口的特性 1.2 信号完整性（SI）基础 讲解反射、串扰、损耗等SI问题的产生机理 介绍阻抗匹配、端接技术的重要性 分析过冲、下冲、振铃等现象的成因与影响 初步介绍SI仿真的必要性 1.3 电源完整性（PI）基础 阐述高频噪声对电源的影响 分析去耦电容的设计原则与选型 介绍电源分配网络（PDN）的低阻抗设计理念 探讨电源平面、地平面的设计要点 1.4 电磁兼容性（EMC）初步 讲解PCB辐射源与敏感点 介绍PCB布局、布线对EMC的影响 初步探讨屏蔽、接地等EMC设计原则 第二章：信号完整性（SI）设计详解 信号完整性是高速PCB设计中最核心的挑战之一。本章将深入剖析信号完整性问题，并提供一系列行之有效的解决方案。我们将从理论出发，结合实际应用，详细讲解阻抗控制、匹配技术、串扰抑制、损耗控制等关键环节。 2.1 阻抗控制技术 讲解微带线、带状线等传输线的阻抗特性 详细介绍控制PCB层叠结构、线宽、线距、介质厚度、介电常数等参数对阻抗的影响 分析特定阻抗（例如50欧姆、100欧姆差分）的实现方法 介绍阻抗测试与验证方法 2.2 匹配技术与端接 讲解源端匹配、负载端匹配、串联匹配、并联匹配等不同匹配方式的原理与适用场景 分析各种端接电阻（如泰勒模型、AC端接、DC端接）的优缺点 提供基于电路拓扑和器件特性的端接策略选择指南 2.3 串扰分析与抑制 深入分析同向串扰、异向串扰的产生机理 讲解相邻线距、信号层与参考层间距、走线方向等对串扰的影响 提供有效的串扰抑制技术，如差分对布线、信号隔离、地线屏蔽等 2.4 损耗分析与补偿 讲解介质损耗、导体损耗、回流路径损耗等各种损耗的来源 分析高频介质材料的选择对损耗的影响 介绍如何通过优化线宽、减少弯折、选择低损耗材料等手段降低损耗 探讨在必要时采用信号均衡（如CTLE, DFE）等技术 2.5 SI仿真工具与流程 介绍主流SI仿真软件的功能和使用方法（如Sigrity, HyperLynx等） 讲解仿真模型的建立、网表导入、参数设置 演示如何解读仿真结果，并根据仿真反馈进行设计优化 第三章：电源完整性（PI）设计详解 稳定的电源供应是高速电路正常工作的基石。本章将聚焦电源完整性，系统性地讲解电源分配网络（PDN）的设计理念、关键技术以及优化策略，确保信号链路获得纯净、稳定的电源。 3.1 PDN的构成与挑战 分析从电源端口到芯片封装的整个PDN路径 阐述高频电流需求变化产生的电压跌落（IR Drop）与电源噪声 讲解不同电源组件（如VRM、电容、电感）对PDN性能的影响 3.2 低阻抗PDN设计 强调“近、宽、多”的去耦电容设计原则 详细讲解VRM输出滤波、片上电容、封装内电容的协同作用 分析电源平面、地平面设计对PDN阻抗的影响 介绍多层板中电源和地平面划分策略 3.3 去耦电容的选型与布局 讲解不同容值、ESR（等效串联电阻）、ESL（等效串联电感）电容的特性 提供根据芯片功耗和频率特性选择合适的去耦电容方案 分析去耦电容的布局位置、数量、以及与芯片引脚的距离 3.4 PI仿真工具与流程 介绍主流PI仿真软件的功能与应用 讲解DC压降（IR Drop）仿真的设置与分析 演示AC阻抗分析，评估PDN的频率响应 指导如何通过仿真结果指导PDN的优化 第四章：电磁兼容性（EMC）设计实践 高速电路板设计往往伴随着严重的电磁干扰问题。本章将深入探讨PCB设计中的EMC问题，从PCB布局、布线、屏蔽、接地等多个维度提供系统性的EMC设计策略，帮助工程师设计出满足EMC标准的电子产品。 4.1 EMC基础理论与术语 讲解电磁骚扰（EMI）的产生、传播和接收机制 介绍辐射发射、传导发射、敏感性等基本概念 理解EMC标准（如FCC、CE）的基本要求 4.2 PCB布局与EMC 分析器件布局对EMI的影响，如高速器件的位置、功率器件的隔离 讲解信号流和电源流的设计原则，尽量减少交叉耦合 强调地平面完整性的重要性，及其对辐射的影响 4.3 PCB布线与EMC 分析串扰对辐射的影响，如何通过布线规则抑制串扰 讲解差分对布线技巧，如等长、等距、同层走线 分析过孔（Via）的寄生参数及其对SI和EMC的影响，以及过孔最小化或死过孔的设计 讲解信号线与参考平面之间的关系 4.4 屏蔽与接地技术 介绍PCB层内的屏蔽技术，如地线缠绕、保护线 讲解外壳屏蔽、连接器屏蔽等系统的EMC解决方案 深入探讨接地系统设计，包括单点接地、多点接地、混合接地等，以及它们在不同场景下的适用性 分析滤波器的选择与应用，用于抑制传导发射 4.5 EMC设计工具与预兼容性测试 介绍EMC预仿真工具的应用，例如SI/PI工具中的EMC评估模块 讲解如何进行初步的EMC风险评估 介绍在实验室或生产前进行EMC预兼容性测试的重要性 第五章：高速PCB设计流程与方法论 本章将整合前几章的知识，构建一个完整的高速PCB设计流程。我们将从需求分析、方案设计、原理图绘制、PCB布局、PCB布线、仿真验证到生产制造，详细阐述每个阶段的关键步骤和注意事项，并强调“早期仿真、迭代优化”的设计理念。 5.1 高速PCB项目管理与规划 明确项目需求，包括性能指标、功耗、成本、EMC要求等 制定详细的设计计划和时间表 成立跨职能设计团队（硬件、PCB、SI/PI、EMC工程师） 5.2 原理图设计与器件选型 关注高速器件的电气特性（如引脚定义、封装、时钟源、差分接口） 合理划分电源域，预留充足的去耦电容位 为SI/PI/EMC设计预留充足的布局空间 5.3 PCB层叠结构设计 根据信号层数、电源/地平面需求、阻抗控制要求选择合适的层叠结构 优化层叠顺序，确保信号层紧邻参考平面 选择合适的介质材料，兼顾电气性能和成本 5.4 PCB布局关键技术 根据信号流、时钟源、关键器件的位置进行初步布局 考虑高速接口的端接器件布局，靠近信号源或负载 规划电源和地平面，预留去耦电容位置 为EMC考虑，隔离敏感器件和辐射源 5.5 PCB布线详细策略 按照SI/PI/EMC要求进行关键信号线的布线 严格控制差分对的等长、等距、同层布线 合理使用过孔，减少不必要的过孔 优化电源和地线的连接，确保低阻抗路径 5.6 SI/PI/EMC仿真与设计迭代 在关键设计节点进行仿真，评估设计风险 根据仿真结果调整布局、布线、层叠结构等 形成“设计-仿真-优化”的迭代流程 5.7 PCB制造与可制造性设计（DFM） 与PCB制造商沟通，了解其工艺能力 遵循DFM原则，减少制造难度和成本 输出规范的Gerber文件和相关文档 第六章：典型高速PCB设计案例分析 本章将通过多个实际应用场景中的高速PCB设计案例，将理论知识转化为实际操作。我们将剖析不同类型的高速接口（如DDR、PCIe、USB 3.0/3.1、SATA、HDMI等）在PCB设计中遇到的挑战，并展示具体的解决方案。 6.1 DDR内存接口PCB设计 DDR SDRAM时序特性与PCB要求 DQ/DQS/DM信号的阻抗匹配与等长 地址/命令/控制信号的串扰控制 电源网络的去耦设计 6.2 PCIe高速串行总线PCB设计 PCIe Gen3/Gen4/Gen5的信号速率与通道要求 差分对的阻抗控制与回流路径设计 AC耦合电容的选择与布局 PCIe连接器的SI/EMC设计 6.3 USB 3.0/3.1/3.2高速接口PCB设计 SuperSpeed USB差分信号的SI要求 USB连接器的SI/EMC考量 电源和地线的完整性设计 6.4 SATA/SAS存储接口PCB设计 SATA/SAS差分信号的特性分析 阻抗匹配与连接器设计 背板连接器SI/PI/EMC设计 6.5 HDMI/DisplayPort高清视频接口PCB设计 TMDS/DP信号的SI挑战 高密度连接器的布局与布线 EMC解决方案 附录 高速PCB设计常用术语表 常用高速接口电气规范摘要 PCB材料电气性能参数参考 本书内容由浅入深，理论与实践相结合，力求为广大电子工程师提供一套系统、全面、实用的高速PCB设计技术指南。通过学习本书，读者将能够更好地理解高速信号传输的本质，掌握应对各种信号完整性、电源完整性以及电磁兼容性挑战的策略，从而设计出性能更优越、稳定性更高的电子产品。

评分☆☆☆☆☆

如果要给这本书提点建议，那就是在处理新兴的背板和高速连接器模型时，可以再多增加一些近期的行业案例。当然，连接器和背板的建模复杂性很高，涉及三维电磁场的精确求解，这部分内容往往难以在基础教材中深入探讨。目前的内容对于传统的板对板或芯片与PCB的连接部分分析得很到位，但面对未来更高密度、更复杂的模块化架构时，读者可能需要更多的关于如何在复杂的封装和互连结构中进行去嵌入和嵌入（De-embedding/Embedding）的实际操作指南。这本书奠定了坚实的基础，但电子技术的发展日新月异，期待未来版本能在模拟与数字混合信号隔离、以及更复杂的异构集成封装设计方面，提供更多前沿的实践指导，以保持其在行业内的领先地位。

评分☆☆☆☆☆

我个人认为，这本书在时序分析和抖动处理部分的讲解，是其最大的亮点之一。在现代系统中，时钟域与数据域之间的同步控制是最大的挑战之一。书中对眼图的解读，特别是如何识别和量化周期抖动（PJ）与随机抖动（RJ），讲解得极为细致入微。他们没有仅仅停留在“画出眼图”的层面，而是详细阐述了如何通过特定的分析软件来区分抖动的来源，并提供了针对性的缓解措施，例如通过抖动容限分析（Jitter Margin Analysis）来确保系统在最坏情况下仍能可靠工作。对于那些从事SerDes接口、DDR内存等高速串行/并行通信设计的专业人士来说，这部分内容提供了宝贵的工具箱。它教会的不是“如何使用软件”，而是“如何理解软件输出结果背后的物理意义”，这一点至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图文组织方式简直是教科书级别的典范，每一次翻阅都感觉像是在跟一位经验丰富的前辈交流。我特别关注的是那些关于PCB材料特性的章节，这块内容常常被初学者忽略。作者对不同介电常数（Dk）和损耗角正切（Df）的PCB基材（如FR4与更先进的低损耗材料）如何影响信号衰减和上升时间进行了非常精妙的对比分析。他们不仅给出了数据，还解释了这些数据背后的物理原因，让你明白为什么在10Gbps以上的速率下，仅仅降低走线长度是不够的，材料的选择才是决定性因素。这种深入到材料层面的讲解，使得读者在进行成本与性能的权衡时，能够做出更加理性且有依据的判断。对于板级工程师而言，掌握这些基础材料的特性，是构建稳定高速链路的基石。

评分☆☆☆☆☆

这本读物简直是新手入门的救星！我之前对高速电路设计一窍不通，看着那些复杂的S参数、阻抗匹配和串扰分析图表，头都大了。但这本书的切入点非常接地气，它没有一开始就抛出晦涩难懂的理论公式，而是先带你建立起对信号完整性基本概念的直观认识。比如，它对“反射”现象的解释，用了生活中的水管比喻，一下子就让我明白了为什么需要进行阻抗匹配。而且，书中大量的实例图例，让我能够清晰地看到不同设计选择对信号质量的实际影响。对于我们这些需要快速上手项目、又没有深厚理论背景的工程师来说，这种“边做边学”的引导方式实在太友好了。我尤其欣赏它对设计流程的梳理，从堆叠结构的选择到过孔的去耦处理，每一步都讲解得非常详尽，让原本感觉像迷宫一样的设计过程变得有迹可循，极大地提升了我的设计信心。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我期待这本书能在更深层次的电磁兼容性（EMC）方面提供更具前瞻性的洞察。当然，它覆盖了高速设计中不可避免的串扰和辐射问题，也提到了基本的屏蔽和滤波技巧，这对于日常调试来说是足够的。但是，对于需要设计通过最严格EMC认证的产品，比如某些医疗设备或汽车电子，我觉得书中对高级滤波网络设计，特别是共模扼流圈的选择和布置的细节讨论略显保守。我希望看到更多关于如何利用电磁仿真工具来预测和优化EMC表现的实战案例，比如如何通过修改地平面分割策略来抑制高频共模电流的产生。这本书的优势在于其广度，覆盖了从基础到实践的各个环节，但要达到业界顶尖水平的抗干扰能力，读者可能还需要结合更专业的EMC专项书籍进行补充学习，毕竟将信号处理到皮秒级别，每一个微小的设计决策都可能产生连锁反应。