印製電路板(PCB)設計技術與實踐(第4版)

第1章　焊盤的設計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 元器件的佈局形式4
1.1.5 測試探針觸點/通孔尺寸8
1.1.6 基準點（Mark）8
1.2 焊盤設計的一些基本要求11
1.2.1 焊盤類型11
1.2.2 焊盤尺寸12
1.3 通孔插裝元器件的焊盤設計12
1.3.1 通孔插裝元器件的孔徑12
1.3.2 焊盤形式與尺寸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尺寸14
1.4 SMT元器件的焊盤設計15
1.4.1 片式電阻、片式電容、片式電感的焊盤設計15
1.4.2 金屬電極元器件的焊盤設計18
1.4.3 SOT 23封裝器件的焊盤設計19
1.4.4 SOT-5 DCK/SOT-5 DBV（5/6引腳）封裝器件的焊盤設計20
1.4.5 SOT 89封裝器件的焊盤設計20
1.4.6 SOD 123封裝器件的焊盤設計21
1.4.7 SOT 143封裝器件的焊盤設計21
1.4.8 SOIC封裝器件的焊盤設計22
1.4.9 SSOIC封裝器件的焊盤設計23
1.4.10 SOP封裝器件的焊盤設計23
1.4.11 TSOP封裝器件的焊盤設計23
1.4.12 CFP封裝器件的焊盤設計24
1.4.13 SOJ封裝器件的焊盤設計25
1.4.14 PQFP封裝器件的焊盤設計25
1.4.15 SQFP封裝器件的焊盤設計26
1.4.16 CQFP封裝器件的焊盤設計26
1.4.17 PLCC（方形）封裝器件的焊盤設計27
1.4.18 QSOP（SBQ）封裝器件的焊盤設計27
1.4.19 QFG 32/48封裝器件的焊盤設計28
1.4.20 設計SMT焊盤應注意的一些問題29
1.5 DIP封裝器件的焊盤設計31
1.6 BGA封裝器件的焊盤設計32
1.6.1 BGA封裝簡介32
1.6.2 BGA表面焊盤的佈局和尺寸33
1.6.3 BGA過孔焊盤的佈局和尺寸35
1.6.4 BGA走線間隙和走線寬度37
1.6.5 BGA的PCB層數38
1.6.6 BGA封裝的佈線方式和過孔39
1.6.7 Xilinx公司推薦的BGA、CSP和CCGA封裝的PCB焊盤設計規則39
1.6.8 VFBGA焊盤設計42
1.6.9 LFBGA 焊盤設計43
1.7 UCSP封裝器件的焊盤設計44
1.8 PoP封裝器件的焊盤設計46
1.8.1 PoP封裝結構形式46
1.8.2 PoP封裝的層疊和焊盤及佈線47
1.8.3 PoP封裝PCB設計實例49
1.9 Direct FET封裝器件的焊盤設計51

第2章　過孔53
2.1 過孔模型53
2.1.1 過孔類型53
2.1.2 過孔電容54
2.1.3 過孔電感54
2.1.4 過孔的電流模型54
2.1.5 典型過孔的R、L、C參數55
2.1.6 影響過孔特性阻抗的一些因素56
2.2 過孔焊盤與孔徑的尺寸57
2.2.1 過孔的尺寸57
2.2.2 高密度互連盲孔的結構與尺寸59
2.2.3 高密度互連複合通孔的結構與尺寸61
2.2.4 高密度互連內核埋孔的結構與尺寸62
2.3 過孔與焊盤圖形的關係63
2.3.1 過孔與SMT焊盤圖形的關係63
2.3.2 過孔到金手指的距離64
2.4 微過孔64
2.5 背鑽65
2.5.1 背鑽技術簡介65
2.5.2 背鑽設計規則66

第3章　PCB疊層設計70
3.1 PCB疊層設計的一般原則70
3.2 多層板工藝72
3.2.1 層壓多層板工藝72
3.2.2 HDI印製板工藝73
3.2.3 BUM板工藝75
3.3 多層板的設計76
3.3.1 4層板的設計76
3.3.2 6層板的設計77
3.3.3 8層板的設計79
3.3.4 10層板的設計80
3.4 利用PCB疊層設計抑制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 設計多電源層抑制EMI84
3.4.4 利用拼接電容抑制EMI84
3.4.5 利用邊緣防護技術抑制EMI87
3.4.6 利用內層電容抑制EMI88
3.4.7 PCB疊層設計實例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計原則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構98
3.6 利用EBG結構抑制PCB電源平面和接地平面的SSN雜訊99
3.6.1 EBG結構簡介99
3.6.2 EBG結構的電路模型100
3.6.3 EBG的單元結構103
3.6.4 基於Sierpinski曲線的分形EBG結構115
3.6.5 平面級聯型EBG結構116
3.6.6 選擇性內插式EBG結構117
3.6.7 多週期平面EBG結構118
3.6.8 垂直級聯型EBG結構119
3.6.9 嵌入多層螺旋平面EBG結構123
3.6.10 接地層開槽隔離型EBG結構123
3.6.11 狹縫型UC-EBG電源平面126
3.6.12 嵌入螺旋諧振環結構的電源平面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上走線間的串擾133
4.2.1 互容133
4.2.2 互感134
4.2.3 拐點頻率和互阻抗模型136
4.2.4 串擾類型137
4.2.5 減小PCB上串擾的一些措施138
4.3 PCB傳輸線的拓撲結構141
4.3.1 PCB傳輸線簡介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 傳輸延時與介電常數的關係145
4.3.8 影響PCB阻抗精度的一些因素146
4.3.9 微帶線阻抗不連續性的補償方法148
4.3.10 帶地共面波導效應對微帶線的影響149
4.3.11 PCB傳輸線設計與製作中應注意的一些問題150
4.4 低電壓差分信號（LVDS）的佈線155
4.4.1 LVDS佈線的一般原則155
4.4.2 LVDS的PCB走線設計157
4.4.3 LVDS的PCB過孔設計160
4.5 PCB佈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 檢查走線的開環和閉環162
4.5.3 控制走線的長度163
4.5.4 控制走線分支的長度163
4.5.5 拐角設計164
4.5.6 差分對走線164
4.5.7 控制PCB導線的阻抗和走線終端匹配168
4.5.8 設計接地保護走線169
4.5.9 防止走線諧振169
4.5.10 佈線的一些工藝要求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 地環路引起的干擾181
5.3.1 地環路干擾181
5.3.2 產生地環路電流的原因182
5.4 接地的分類183
5.4.1 安全接地183
5.4.2 信號接地183
5.4.3 電路接地184
5.4.4 設備接地186
5.4.5 系統接地186
5.5 接地的方式186
5.5.1 單點接地186
5.5.2 多點接地188
5.5.3 混合接地189
5.5.4 懸浮接地190
5.6 接地系統的設計原則190
5.6.1 理想的接地要求191
5.6.2 接地系統設計的一般規則191
5.7 地線PCB佈局的一些技巧192
5.7.1 參考面192
5.7.2 避免接地平面開槽193
5.7.3 接地點的相互距離195
5.7.4 地線網路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佈局形式199
5.7.7 最小化環面積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構與特性208
6.1.1 典型的RC和LC去耦濾波器電路結構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RLC電路的阻抗特性214
6.2.5 並聯RLC電路的阻抗特性214
6.3 去耦電容器的PCB佈局設計215
6.3.1 去耦電容器的安裝位置215
6.3.2 去耦電容器的並聯和反諧振221
6.4 使用去耦電容降低IC的電源阻抗224
6.4.1 電源阻抗的計算模型224
6.4.2 IC電源阻抗的計算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模式229
6.5.2 IC電源的目標阻抗230
6.5.3 去耦電容器組合的阻抗特性231
6.5.4 PCB上的目標阻抗233
6.6 去耦電容器的容量計算234
6.6.1 計算去耦電容器容量的模型234
6.6.2 確定目標阻抗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ESLcap238
6.6.7 mΩ級超低目標阻抗設計239
6.7 片狀三端子電容器的PCB佈局設計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ESL241
6.7.3 三端子電容器的PCB佈局與等效電路241
6.7.4 三端子電容器的應用243
6.8 X2Y電容器的PCB佈局設計244
6.8.1 採用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電容器的應用與PCB佈局245
6.9 鐵氧體磁珠的PCB佈局設計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設計電源隔離濾波器252
6.10 小型電源平面“島”供電技術259
6.11 掩埋式電容技術259
6.11.1 掩埋式電容技術簡介259
6.11.2 使用掩埋式電容技術的PCB佈局實例260
6.12 可藏在PCB7