本书涵盖了电子产品的PCB设计的基础知识及电磁兼容的PCB设计方法与技巧。首先介绍了电磁兼容性的理论知识;其次,根据PCB设计的步骤介绍了电路的布局及布线的设计如何满足电磁兼容性要求,随后介绍了电磁兼容性电路的滤波与屏蔽的设计;接着,介绍了背板设计的方法、电源完整性设计以及信号完整性设计的方法;最后通过一个无线通信终端的设计来说明上述电磁兼容设计的理论知识。
本书既有理论知识的介绍,又有应用的说明,便于理解与学习。集理论性与实用性于一体,是一本完整介绍电磁兼容性PCB设计的专业指导手册。
本书适用于资深开发工程师、产品策划经理、PCB设计师、电磁兼容工程师作为产品电磁兼容设计的参考手册;也可作为电子、电气、自动化、通信等专业的研究生和本科生学习的教材。
电磁兼容的电路板设计
基于Altium Designer平台
姜付鹏 等编著
本书内容:
本书内容是作者在大量的电子产品设计过程中的经验积累,主要用来帮助电路设计人员快速了解电磁兼容性的电路设计要求与方法。本书主要讨论以下核心内容:
电磁兼容理论基础 PCB设计基础知识
电路设计的方法与原则 PCB布局
PCB走线 滤波与屏蔽
背板的设计 电源完整性设计
信号完整性分析 静电放电与防护设计
本书特色:
系统性:按照电子产品的开发流程来逐步介绍产品的电磁兼容性设计。
实用性:根据产品开发的理论知识与经验,结合最新的设计平台来介绍电磁兼容性设计的方法与步骤。
全面性:从不同的方面来说明电磁兼容性设计的方法与技巧。
创新性:按照产品设计的步骤来进行电磁兼容性理论分析,然后用具体的产品开发来验证理论,便于读者理解与接受。
作者简介:
姜付鹏,资深电子产品(系统)设计工程师,硕士,具有15年的电子产品(系统)开发经验,在模拟电子、数字电路、无线通信以及嵌入式应用方面具有丰富的经验。成功设计了几十种电子产品(系统),其中包括了中国第一代集中管理式的应急电源,在美国期间为AVT自动售货机公司设计了自动售货机的无线管理系统以及媒体无线管理系统,为加拿大的SOLAR公司设计了手机购物系统等。
电磁兼容的电子产品设计一直是电子产品设计的重点与难点,电磁兼容的国际标准及国家标准明确规定了产品必须满足的要求,电子产品满足电磁兼容性要求是产品得以销售与使用的必要条件。
本书以作者在大量的电子产品设计过程中积累的经验为基础,按照产品的开发流程详细介绍了电子产品开发过程中的电磁兼容性设计,以帮助电路设计人员快速了解电磁兼容性的电路设计要求与方法,核心内容如下:
电磁兼容理论基础PCB设计基础知识
电路设计的方法与原则PCB布局
PCB布线滤波与屏蔽
背板的设计电源完整性设计
信号完整性分析静电放电与防护设计
本书是PCB设计师和电磁兼容工程师的参考手册与工作指南,既可以作为资深研发工程师、PCB设计师、产品策划经理、电磁兼容工程师的培训资料,也可以作为刚参加工作的专业人员以及电子、电气、自动化等专业的研究生和本科生的使用教材。
本书的第7章由何敬银老师编写,其余各章由姜付鹏编写。在编写过程中参考了国内外专家学者的研究成果,他们的理论与观点给予笔者很大的启示,在此表示谢意。还要感谢刘玉霞和初霞老师对稿件的校核所做的工作。
由于时间仓促,知识水平有限,书中难免存在错误和疏漏之处,恳请读者批评指正。
编者
2010年12月30日
计算机\辅助设计
本书特色:
系统性:按照电子产品的开发流程来逐步介绍产品的电磁兼容性设计。
实用性:根据产品开发的理论知识与经验,结合最新的设计平台来介绍电磁兼容性设计的方法与步骤。
全面性:本书涵盖了电磁兼容性电路设计的整体,从不同的方面来说明电磁兼容性设计的方法与技巧。
创新性:按照产品设计的步骤来进行电磁兼容性理论分析,然后用具体的产品开发来验证理论,容易理解与接受。
作者简介:
姜付鹏,资深电子产品(系统)设计工程师,硕士学位,具有15年的电子产品(系统)开发经验,在模拟电子、数字电路、无线通信以及嵌入式应用方面具有丰富的经验。成功设计了几十种电子产品(系统),其中设计了中国第一代集中管理式的应急电源,在美国期间为AVT自动售货机公司设计了自动售货机的无线管理系统以及媒体无线管理系统,为加拿大的SOLAR公司设计了手机购物系统等。
姜付鹏 等编著:暂无简介
前言
第1章电磁兼容理论基础1
11电磁兼容性定义1
12电磁兼容性环境1
13电磁兼容性标准3
131美国FCC标准3
132欧洲EMC标准5
133中国EMC标准8
14电磁干扰(EMI)特性14
141电磁干扰源分类14
142电磁干扰的频谱15
143电磁干扰的幅度16
144电磁干扰的波形16
145电磁干扰的出现率17
15电磁干扰的传播特性17
151传导耦合17
152辐射耦合19
16电磁兼容设计21
161电磁兼容设计方法21
162电磁兼容设计要求22
163元器件选择的一般原则22
164元器件选型23
第2章PCB设计基础知识29
21PCB设计流程29
211数据输入29
212规则设置31
213布局50
214布线51
215检查52
216报表输出52
22PCB布局52
221特殊元件布局原则53
222电路的功能单元布局原则53
223布局的检查54
23PCB走线54
231一般规则54
232电源、地线的处理55
24高速电路设计56
241高速信号的确定56
242边沿速率问题56
243传输线效应57
244传输线效应解决方法59
第3章电路设计62
31电源电路设计62
311设计方法62
312设计原则65
32模拟电路设计65
321设计方法66
322设计原则67
33数字电路设计72
331设计方法73
332设计原则73
34微处理器电路设计74
341设计方法75
342设计原则75
第4章PCB布局79
41电路板层的规划79
411层数79
412电源层、地层、信号层设置79
413双面板设计80
414四层板设计82
415六层板设计84
416八层板设计85
417十层板设计86
418十二层板设计87
42功能模块电路88
421功能模块分类88
422功能模块布局89
43滤波91
431滤波器的分类91
432滤波器件92
433滤波电路95
434滤波器的布局与布线96
44接地97
441基本接地方法97
442混合接地方式的种类100
443接地点的选择102
444搭接103
445接地和搭接的原则104
第5章PCB布线106
51传输线106
511传输线的种类106
512传输线的反射108
513串扰109
514串扰最小化111
52布线层112
521布线技术112
522布线策略114
523表层走线与内层走线比较119
524布线层的优先级别119
53阻抗120
531特征阻抗120
532阻抗控制121
533生产工艺对阻抗的影响121
534屏蔽线对阻抗的影响122
54开槽124
541开槽的影响125
542开槽的处理126
543开槽接插件的处理126
55分地的处理127
551分割方式1128
552分割方式2128
553A/D分区129
554分地的设计130
56过孔130
561过孔数量对信号质量的影响131
562过孔对阻抗控制的影响131
第6章滤波与屏蔽133
61滤波器件133
611滤波器的分类133
612滤波器的主要参数134
613滤波器的特点与应用135
62旁路、滤波电容135
621电容的种类135
622额定电压136
623绝缘电阻及漏电流136
624谐振频率137
625电容选择的要点138
63PCB板上电容的应用139
631旁路电容139
632去耦电容139
633储能电容140
64滤波电路的设计141
65屏蔽142
651屏蔽的原理142
652屏蔽的规则145
653设备孔的屏蔽147
第7章背板的设计150
71背板的结构150
711背板连接器150
712驱动电平、驱动器件的选择151
713高速背板设计152
72背板的EMC设计153
721接插件154
722电源、地分配154
723屏蔽层156
724差分信号设计156
725背板上差分布线的设计157
726终端负载的问题159
727空闲引脚的处理159
728背板所用电缆的选择159
729接插件的选择160
第8章电源完整性设计161
81电源噪声分析161
811噪声问题与分析161
812同步开关噪声163
82电路去耦166
821去耦电容的配置原则166
822电容选择167
83电容组合的选择170
84电容在设计中的注意事项171
85电容的摆放172
86回路设计173
861最小环路设计173
862最小化SSN174
第9章信号完整性分析176
91信号完整性问题176
911典型SI问题176
912SI产生的因素179
913电气封装中的SI179
92SI分析181
921设计流程中的SI分析182
922SI分析原则183
93电路设计中的SI问题184
931上升时间与SI的关系184
932传输线效应、反射及串扰185
933电源/地噪声186
94SI解决措施187
941隔离188
942阻抗匹配188
943内电层与分割191
944信号布线192
945串扰196
946电源退耦196
95信号完整性最小化原则199
951串扰最小化199
952减小轨道塌陷199
953网络中信号质量问题的最小化199
954减小电磁干扰200
第10章静电放电与防护设计201
101静电特性201
1011静电产生的根源与特点201
1012静电的危害203
102静电消除与避免203
1021静电泄漏和耗散203
1022静电屏蔽206
1023离子中和207
1024防静电设备207
103静电作用对SMD
的击穿电压209
104静电防护的设计方法210
1041金属屏蔽与接地210
1042电缆的处理211
1043PCB的防护214
105静电防护电路设计214
1051PCB设计215
1052零件的选用217
1053装配219
第11章无线通信PCB
设计与电磁兼容220
111板材220
1111普通板材220
1112射频专用板材221
112隔离与屏蔽223
1121器件布局223
1122隔离226
1123屏蔽227
113滤波229
1131电源的滤波229
1132线路的滤波230
114接地230
1141就近接地231
1142大面积接地231
1143地平面的分布231
1144射频接地232
1145接地应注意的问题232
115布线232
1151阻抗232
1152转角233
1153微带线布线233
1154微带线耦合233
1155微带线功分器234
1156带状线布线235
1157信号线处理235
1158其他设计考虑235
116射频设计实例239
1161系统结构239
1162无线终端硬件设计240
1163PCB板的抗干扰设计245
附录 信号完整性的一些基本概念247
参考文献250