基本信息
- 原书名：Complete PCB Design Using OrCAD Capture and PCB Editor
- 原出版社： Newnes
内容简介
目录
《PCB设计大全:使用OrCAD Capture与PCB Editor》
第1章 印制电路板设计和CAD简介 1
1.1 CAD和OrCAD设计套件 1
1.2 印制电路板的生产 2
1.2.1 PCB芯层和叠层 2
1.2.2 PCB的生产流程 4
1.2.3 显像和化学蚀刻 4
1.2.4 机械碾磨 6
1.2.5 叠层对准 6
1.3 OrCAD PCB Editor在PCB设计过程中的功能 7
1.4 PCB Editor输出的设计文件 9
1.4.1 PCB Editor的格式文件 9
1.4.2 Gerber文件 9
1.4.3 PCB装配层和文件 10
第2章 举例介绍PCB的设计流程 11
2.1 设计流程概述 11
2.2 使用PCB Editor设计印制电路板 17
2.2.1 PCB Editor窗口 17
2.2.2 绘制印制板外框 18
2.2.3 放置元件 18
第1章 印制电路板设计和CAD简介 1
1.1 CAD和OrCAD设计套件 1
1.2 印制电路板的生产 2
1.2.1 PCB芯层和叠层 2
1.2.2 PCB的生产流程 4
1.2.3 显像和化学蚀刻 4
1.2.4 机械碾磨 6
1.2.5 叠层对准 6
1.3 OrCAD PCB Editor在PCB设计过程中的功能 7
1.4 PCB Editor输出的设计文件 9
1.4.1 PCB Editor的格式文件 9
1.4.2 Gerber文件 9
1.4.3 PCB装配层和文件 10
第2章 举例介绍PCB的设计流程 11
2.1 设计流程概述 11
2.2 使用PCB Editor设计印制电路板 17
2.2.1 PCB Editor窗口 17
2.2.2 绘制印制板外框 18
2.2.3 放置元件 18
前言
OrCAD PCB Editor是可以替代OrCAD Layout的、相对比较新颖的PCB（Printed Circuit Board，印制电路板）设计工具。本书旨在向该软件的初学者介绍OrCAD PCB Editor以及PCB的设计知识。
OrCAD PCB Editor源于Allegro PCB Editor，因此本书也适用于Allegro PCB Editor的初学者。Allegro PCB Editor是功能强大、特性齐全的设计工具，OrCAD PCB Editor继承了它的多数特点，但未包含其全部的工具和功能。因此，本书只介绍了大部分的基础工具及特性，提到的高级工具很少。
第1章介绍了PCB设计的基础知识。首先介绍了CAE（计算机辅助工程，Computer-Aided Engineering）、CAD（计算机辅助设计，computer-aided design）和CAM（计算机辅助制造，Computer-Aided Manufacturing）的概念。然后，解释了如何用这些工具来设计和制造多层PCB。在这部分中，使用了大量三维图片来说明PCB的结构，并介绍了PCB的芯层和叠层、孔缝、D编码、显像、板层对准、镀覆孔和光绘（Gerber）文件等。
第2章为初学者介绍了一个非常简单的设计实例，目的是呈现出设计流程的“全貌”。该实例从空白原理图开始，到光绘文件结束。这个电路非常简单，绝不会影响读者对流程本身的理解。同时，作为第3章的入门知识，简要介绍了PCB Editor布线和其他工具。
第3章概述了OrCAD的工程文件及结构，并详细介绍了PCB Editor的工具集。该章再次介绍了第2章的实例所用的操作和工具，并详细介绍了光绘文件。
第4章介绍了PCB设计和制造相关的工业标准化组织（如IPC和JEDEC）。除了标准生产联合会（SFA）的基本观点，还介绍了PCB的性能等级和制造水平。该处的论述，有助于读者实现可生产性设计，尽量降低制板损耗，同时介绍了PCB设计指南和标准资源。
第5章介绍了PCB图的结构部分——可制造性设计（DFM）。该章介绍了印制板的元件布局、间距以及基于制造考虑的放置方向。然后，介绍了OrCAD PCB Editor的设计规则检查器，它根据可制造性以及IPC委员会的相关要求设定。为了更好地理解设计重点，讨论了制造流程，例如回流焊、波峰焊、拾取和放置装配以及热处理。然后，通常利用这些信息来指导设计镀覆孔、表面贴装焊盘和PCB Editor封装。再将这些资料汇总成表格，作为封装设计和PCB布设的指南。
第6章介绍了PCB设计的电气部分，是信号完整性、电磁干扰和电磁兼容等方面的实用参考资料。该章概述了一些问题，可以直接用于PCB设计。讨论的问题包括回路电感、地弹、接地层、特性阻抗、反射和振铃。介绍了“看不见的原理图”（PCB布设）的概念及其在PCB上的电路工作时的作用。通过查询表格和公式，可以确定工作电流和阻抗所需的走线宽度，以及高压和高频电路所需的走线间距。同时，介绍了应用于模拟、数字和混合信号的各种叠层策略。第9章的设计实例介绍了如何应用这里讲述的叠层。第6章还介绍了如何应用PSpice仿真传输线来更好地进行电路设计和PCB布线。
第7章介绍了如何应用Capture元件库管理器（Capture Library Manager）、元件编辑器（Part Editor）和PSpice模型编辑器（PSpice Model Editor）来创建Capture器件。实例应用了4种不同方法，介绍了异构元件与同构元件的制作。所选择的方法取决于元件是用于单纯的原理图输入、PCB布设工程、PSpice仿真，还是上述所有应用。该章还介绍了如何应用Internet下载的PSpice模块以及功能性Capture工程制作的基础的PSpice模块，并将它们绑定到Capture原理图元件上。类似第9章的介绍，这个Capture元件就可以同时用于PSpice仿真和PCB布设。
第8章详细介绍了焊盘和封装。该章首先概述了PCB Editor的符号库，介绍了不同类型的符号，并剖析了封装。然后，详细介绍了焊盘（与第1章和第5章中提到的PCB制造有关），它是封装设计和PCB布线的基础。通过设计实例，介绍了如何设计分立的通孔和表面贴装元件，以及如何使用引脚设计向导。该章还介绍了IPC连接盘图形浏览器。
第9章介绍了4个PCB设计实例，涵盖了前面各章讲述的内容。第1个例子是应用单运算放大器设计简单的模拟电路。该设计介绍了如何为正负供电电源和地建立多平面层，还介绍了Capture的几个关键步骤，比如如何连接全局网络，如何指定封装，如何执行设计规则检查（DRC），如何使用Capture元件库，如何生成材料报表（BOM），以及如何在Capture和PCB Editor的设计过程中使用材料报表。该设计还介绍了如何执行PCB Editor的重要操作，例如如何设置印制板外框，如何放置元件和修改焊盘；还介绍了Capture与PCB Editor间的交互（例如自动编号和反自动编号）。第2个设计是数字／模拟混合电路。除了第1个例子介绍的步骤，该设计还介绍了如何创建和使用不同平面来分割模拟和数字电源以及地。其他的工作包括给布线层覆铜以形成局部接地层，建立分割的电源层和接地层，以及在平面层和布线层中定义反覆铜区。第3个例子采用与第2个例子相同的混合数字／模拟电路，介绍了如何在一个工程中，应用多页面原理图和分页图纸接口为用于PCB布设的Capture工程增加PSpice仿真。它还介绍了如何创建多个隔离电源和接地层，以及用来彻底隔离模拟和数字电路的屏蔽层，介绍了保护环和保护导线的应用。
第4个实例是高速数字电路设计，介绍了如何设计传输线，连接多个接地层，执行引脚／逻辑门互换，为时钟电路放置隔离接地区，以及设计散热器。
第9章的最后一部分简要介绍了PCB设计中使用正负平面层的区别。
第10章介绍了PCB设计图从CAD阶段到制造的过程。通过一个简单的例子，介绍了如何从PCB设计图输出光绘文件。在将光绘文件交给制造商前，通常用PCB Editor进行再次检查。PCB Editor还可以输出制图文件（dfx），它能用许多制图软件打开和编辑，形成三维模型以检查结构、装配和功能。该章还介绍了如何创建用户报告，供装配过程的贴片机使用。
本书的配套网址www.elsevierdirect.com/companions/978 0750689717提供了包括软件的演示版以及编写本书所用的设计文件在内的补充材料。这些设计文件包括第2章的设计流程实例，第7章的Capture元件库，第8章的引脚和焊盘符号，第9章的印制电路板布设文件，以及第10章的生产文件。最新的演示版软件也可以从Cadence网站下载。
在本书的写作过程中，作者得到了Cadence公司的技术帮助，很多实例和概念来自于积累的经验或Cadence的反馈。尽管付出了很大努力以保证材料的技术准确性，但是设计实例介绍的一些步骤也可能有更高效或者另外的实现方法。在采购和制造过程中，请密切配合印制电路板制造商，以保证最后的产品符合要求。
OrCAD PCB Editor源于Allegro PCB Editor，因此本书也适用于Allegro PCB Editor的初学者。Allegro PCB Editor是功能强大、特性齐全的设计工具，OrCAD PCB Editor继承了它的多数特点，但未包含其全部的工具和功能。因此，本书只介绍了大部分的基础工具及特性，提到的高级工具很少。
第1章介绍了PCB设计的基础知识。首先介绍了CAE（计算机辅助工程，Computer-Aided Engineering）、CAD（计算机辅助设计，computer-aided design）和CAM（计算机辅助制造，Computer-Aided Manufacturing）的概念。然后，解释了如何用这些工具来设计和制造多层PCB。在这部分中，使用了大量三维图片来说明PCB的结构，并介绍了PCB的芯层和叠层、孔缝、D编码、显像、板层对准、镀覆孔和光绘（Gerber）文件等。
第2章为初学者介绍了一个非常简单的设计实例，目的是呈现出设计流程的“全貌”。该实例从空白原理图开始，到光绘文件结束。这个电路非常简单，绝不会影响读者对流程本身的理解。同时，作为第3章的入门知识，简要介绍了PCB Editor布线和其他工具。
第3章概述了OrCAD的工程文件及结构，并详细介绍了PCB Editor的工具集。该章再次介绍了第2章的实例所用的操作和工具，并详细介绍了光绘文件。
第4章介绍了PCB设计和制造相关的工业标准化组织（如IPC和JEDEC）。除了标准生产联合会（SFA）的基本观点，还介绍了PCB的性能等级和制造水平。该处的论述，有助于读者实现可生产性设计，尽量降低制板损耗，同时介绍了PCB设计指南和标准资源。
第5章介绍了PCB图的结构部分——可制造性设计（DFM）。该章介绍了印制板的元件布局、间距以及基于制造考虑的放置方向。然后，介绍了OrCAD PCB Editor的设计规则检查器，它根据可制造性以及IPC委员会的相关要求设定。为了更好地理解设计重点，讨论了制造流程，例如回流焊、波峰焊、拾取和放置装配以及热处理。然后，通常利用这些信息来指导设计镀覆孔、表面贴装焊盘和PCB Editor封装。再将这些资料汇总成表格，作为封装设计和PCB布设的指南。
第6章介绍了PCB设计的电气部分，是信号完整性、电磁干扰和电磁兼容等方面的实用参考资料。该章概述了一些问题，可以直接用于PCB设计。讨论的问题包括回路电感、地弹、接地层、特性阻抗、反射和振铃。介绍了“看不见的原理图”（PCB布设）的概念及其在PCB上的电路工作时的作用。通过查询表格和公式，可以确定工作电流和阻抗所需的走线宽度，以及高压和高频电路所需的走线间距。同时，介绍了应用于模拟、数字和混合信号的各种叠层策略。第9章的设计实例介绍了如何应用这里讲述的叠层。第6章还介绍了如何应用PSpice仿真传输线来更好地进行电路设计和PCB布线。
第7章介绍了如何应用Capture元件库管理器（Capture Library Manager）、元件编辑器（Part Editor）和PSpice模型编辑器（PSpice Model Editor）来创建Capture器件。实例应用了4种不同方法，介绍了异构元件与同构元件的制作。所选择的方法取决于元件是用于单纯的原理图输入、PCB布设工程、PSpice仿真，还是上述所有应用。该章还介绍了如何应用Internet下载的PSpice模块以及功能性Capture工程制作的基础的PSpice模块，并将它们绑定到Capture原理图元件上。类似第9章的介绍，这个Capture元件就可以同时用于PSpice仿真和PCB布设。
第8章详细介绍了焊盘和封装。该章首先概述了PCB Editor的符号库，介绍了不同类型的符号，并剖析了封装。然后，详细介绍了焊盘（与第1章和第5章中提到的PCB制造有关），它是封装设计和PCB布线的基础。通过设计实例，介绍了如何设计分立的通孔和表面贴装元件，以及如何使用引脚设计向导。该章还介绍了IPC连接盘图形浏览器。
第9章介绍了4个PCB设计实例，涵盖了前面各章讲述的内容。第1个例子是应用单运算放大器设计简单的模拟电路。该设计介绍了如何为正负供电电源和地建立多平面层，还介绍了Capture的几个关键步骤，比如如何连接全局网络，如何指定封装，如何执行设计规则检查（DRC），如何使用Capture元件库，如何生成材料报表（BOM），以及如何在Capture和PCB Editor的设计过程中使用材料报表。该设计还介绍了如何执行PCB Editor的重要操作，例如如何设置印制板外框，如何放置元件和修改焊盘；还介绍了Capture与PCB Editor间的交互（例如自动编号和反自动编号）。第2个设计是数字／模拟混合电路。除了第1个例子介绍的步骤，该设计还介绍了如何创建和使用不同平面来分割模拟和数字电源以及地。其他的工作包括给布线层覆铜以形成局部接地层，建立分割的电源层和接地层，以及在平面层和布线层中定义反覆铜区。第3个例子采用与第2个例子相同的混合数字／模拟电路，介绍了如何在一个工程中，应用多页面原理图和分页图纸接口为用于PCB布设的Capture工程增加PSpice仿真。它还介绍了如何创建多个隔离电源和接地层，以及用来彻底隔离模拟和数字电路的屏蔽层，介绍了保护环和保护导线的应用。
第4个实例是高速数字电路设计，介绍了如何设计传输线，连接多个接地层，执行引脚／逻辑门互换，为时钟电路放置隔离接地区，以及设计散热器。
第9章的最后一部分简要介绍了PCB设计中使用正负平面层的区别。
第10章介绍了PCB设计图从CAD阶段到制造的过程。通过一个简单的例子，介绍了如何从PCB设计图输出光绘文件。在将光绘文件交给制造商前，通常用PCB Editor进行再次检查。PCB Editor还可以输出制图文件（dfx），它能用许多制图软件打开和编辑，形成三维模型以检查结构、装配和功能。该章还介绍了如何创建用户报告，供装配过程的贴片机使用。
本书的配套网址www.elsevierdirect.com/companions/978 0750689717提供了包括软件的演示版以及编写本书所用的设计文件在内的补充材料。这些设计文件包括第2章的设计流程实例，第7章的Capture元件库，第8章的引脚和焊盘符号，第9章的印制电路板布设文件，以及第10章的生产文件。最新的演示版软件也可以从Cadence网站下载。
在本书的写作过程中，作者得到了Cadence公司的技术帮助，很多实例和概念来自于积累的经验或Cadence的反馈。尽管付出了很大努力以保证材料的技术准确性，但是设计实例介绍的一些步骤也可能有更高效或者另外的实现方法。在采购和制造过程中，请密切配合印制电路板制造商，以保证最后的产品符合要求。
媒体评论
“我一直想找一本像本书这样全面介绍PCB的参考书，Mitzner先生真是做了件大好事。他不但详尽介绍了OrCAD Layout软件，还展示了PCB制备的物理工艺以及RF等先进技术。”
——Jeff Will，瓦尔帕莱索大学教授
“这是一本既可以让初学者掌握PCB设计必备知识，又可以让经验丰富的工程师有所提升的设计大全。另外，作者的文字简练，各章的篇幅结构安排合理。建议每一位相关工程师都看看本书。”
——Brent Gringrich，Red Dot电子公司
——Jeff Will，瓦尔帕莱索大学教授
“这是一本既可以让初学者掌握PCB设计必备知识，又可以让经验丰富的工程师有所提升的设计大全。另外，作者的文字简练，各章的篇幅结构安排合理。建议每一位相关工程师都看看本书。”
——Brent Gringrich，Red Dot电子公司
