Cadence高速电路板设计与仿真(第5版)——原理图与PCB设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周润景著 著

图书标签:

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• 电路设计
• 信号完整性
• 电源完整性
• EMC/EMI

店铺： 悦读时代图书专营店

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121250491

商品编码：29579863564

包装：平装

出版时间：2015-04-01

基本信息

书名：Cadence高速电路板设计与仿真(第5版)——原理图与PCB设计

定价：88.0元

作者：周润景著

出版社：电子工业出版社

出版日期：2015-04-01

ISBN：9787121250491

字数：736000

页码：

版次：5

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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Cadence高速电路板设计与仿真经典力作

内容提要

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本书以Cadence Allegro SPB 16.6为基础，从设计实践的角度出发，以具体电路的PCB设计流程为顺序，深入浅出地详尽讲解元器件建库、原理图设计、布局、布线、规则设置、报告检查、底片文件输出、后处理等PCB设计的全过程。本书的内容主要包括原理图输入及元器件数据集成管理环境的使用、中心库的开发、PCB设计工具的使用，以及后期电路设计处理需要掌握的各项技能等。

目录

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作者介绍

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周润景教授，IEEE/EMBS会员，中国电子学会高级会员，航空协会会员，主要研究方向是高速数字系统的信号与电源完整性联合设计与优化，具有丰富的数字电路、传感器与检测技术、模式识别、控制工程、EDA技术等课程的教学经验。

文摘

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序言

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序 言
Allegro PCB产品是Cadence公司在PCB设计领域的旗舰产品，因其功能强大、易学易用，得到了广大电子工程师的厚爱。
Allegro PCB产品涵盖了完整的PCB设计流程，包括电路图输入，PCB编辑及布线，PCB板级系统电源完整性及信号完整性分析，PCB设计制造分析，以及PCB制造输出等。
电子工程领域的PCB设计有难、有易，Cadence公司为了适应不同的市场需求，分别提供如下几个集成的、从前端到后端的Allegro PCB设计解决方案，帮助用户应对不同设计的要求。
Allegro Orcad系列：满足主流用户PCB设计要求。
Allegro L系列：适用于对成本敏感的小规模到中等规模的团队，同时具有随着工艺复杂度增加而伸缩的灵活性。
Allegro XL/GXL：满足先进的高速、约束驱动的PCB设计，依托Allegro具有鲜明特点的约束管理器管理解决方案，能够跨设计流程同步管理电气约束，如同一个无缝的过程。
面对日益复杂的高速PCB设计要求，Cadence公司的上述产品包提供的都是一个统一且集成的设计环境，能够让电子工程师从设计周期开始到布线持续解决高速电路设计问题，以提高电子工程师的设计效率。
由于Allegro PCB软件功能强大，本书的作者周润景教授总结了多年的Allegro平台工具教学和使用心得，在结合《Cadence高速电路板设计与仿真》前4版经验的基础上，特意将Allegro PCB拆分成两本书来写，即《Cadence高速电路板设计与仿真（第5版）——原理图与PCB设计》和《Cadence高速电路板设计与仿真（第5版）——信号与电源完整性分析》，以满足不同层级读者的需要。这两本书分别以PCB物理设计及PCB分析为出发点，围绕Allegro PCB这个集成的设计环境，按照PCB新的设计流程，通俗易懂地讲解利用Allegro PCB软件实现高速电路设计的方法和技巧。
作为Cadence Allegro/Orcad在中国的合作伙伴，我向各位读者推荐此书作为学习Allegro/Orcad的桌面参考书。

北京迪浩永辉技术有限公司技术经理 王鹏


前 言
随着工程技术的电子化、集成化和系统化的迅速发展，电路设计已经进入一个全新的时代，尤其是高速电路设计已成为电子工程技术发展的主流，而Cadence以其强大的功能和高级的绘图效果，逐渐成为PCB设计行业中的主导软件。Cadence完善的集成设计系统和强大的功能符合高速电路设计速度快、容量大、精度高等要求，使它成为PCB设计方面的代表。本书以Cadence公司新发布的 Allegro SPB 16.6作为开发平台，以实际案例贯穿整个PCB设计开发的全过程，设计思路清晰，更加具有应用性。
新版Cadence软件在使用制程方面的全新优化和增强，可以使读者在原有基础上进一步提高设计的稳定性，缩短开发周期，完善系统的综合性能。
Allegro SPB 16.6中的新技术包括：
Allegro SPB 16.6的Pspice支持多核（超过4核），因而在仿真速度方面高可提升4倍。加强了与用户互动的功能，可通过云存储将设计放到云端。此外，在Team Design、小型化等方面都有很好的改进。
Allegro SPB 16.6产品线的新功能有助于嵌入式双面及垂直部件的小型化改良，改进时序敏感型物理实现与验证，加快时序闭合，并改进ECAD和机械化CAD（MCAD）协同设计——这些对加快多功能电子产品的开发至关重要。
Allegro SPB 16.6通过自动交互延迟调整（AiDT）加快时序敏感型物理实现。自动交互延迟调整可缩短时间，满足高级标准界面的时序约束，如DDR3等，缩短的程度可达30%～50%。AiDT可帮助用户逐个界面地迅速调整关键高速信号的时间，或将其应用于字节通道级，将PCB上的线路调整时间从数日缩短到几个小时。
本书共18章，其中，王洪艳编写了章～第4章，并对书中的例子做了全面的验证；第5章～8章由周润景编写。全书由周润景负责统稿。参加本书编写的还有姜攀、托亚、贾雯、张龙龙、刘晓霞、姜晓黎、何茹、蒋诗俊、张晨、张红敏、张丽敏、周敬、宋志清。
本书的出版得到了北京迪浩永辉科技公司执行董事黄胜利先生、技术经理王鹏先生和电子工业出版社张剑先生的大力支持，也有很多读者提出了宝贵的意见，在此一并表示衷心的感谢！
同时，本书的出版得到了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分析及优化设计”（项目批准号：61161001）的资助。
为便于读者阅读、学习，特提供本书实例下载资源，请访问yydz.phei.. 网站，到“资源下载”栏目下载。
由于Cadence公司的PCB工具性能非常强大，不可能通过一本书完成内容的详尽介绍，加上时间与水平有限，因此书中难免有不妥之处，还望广大读者批评指正。

编著者

《高速电路板设计与仿真——原理图与PCB设计》 引言 在现代电子产品飞速发展的浪潮中，高性能、高可靠性的电子设备离不开精密的电路板设计。从智能手机、个人电脑到高性能计算、通信基站，再到航空航天、汽车电子等尖端领域，电路板作为承载和连接所有电子元件的骨架，其设计水平直接决定了产品的整体性能和稳定性。尤其是在高速数字信号传输日益普及的今天，传统的电路板设计方法已经难以满足日益严苛的要求。信号完整性、电源完整性、电磁兼容性等高速效应的挑战，使得电路板设计变得愈发复杂和精细。 本书正是应运而生，旨在为读者提供一套系统、深入、实用的高速电路板设计与仿真解决方案。本书聚焦于原理图设计与PCB布局布线两大核心环节，结合业界领先的 Cadence 设计工具，为读者全方位解析高速电路板设计的关键技术、设计流程以及潜在的陷阱和规避方法。我们将从理论基础出发，逐步深入到实践操作，通过丰富的案例分析和详细的步骤指导，帮助读者掌握从方案设计到最终可制造性设计的全过程。 本书特色与价值 本书最大的特色在于其“实战性”与“前沿性”的完美结合。我们并非停留在理论的堆砌，而是紧密围绕 Cadence Allegro 等主流设计工具，讲解如何在实际的设计流程中运用这些工具解决高速设计中的难题。同时，本书内容紧随行业发展步伐，涵盖了当前高速电路设计中最重要、最核心的技术点。 1. 系统化的高速设计理论体系： 本书深入浅出地剖析了高速电路设计中至关重要的几个方面： 信号完整性 (SI)： 详细阐述了信号在传输线中的反射、串扰、衰减、失真等现象的成因，以及如何通过阻抗匹配、端接、差分对设计、PCB 叠层优化等技术来抑制这些不利效应。我们将从基本传输线理论讲起，逐步深入到高级的眼图分析、时域/频域分析方法。 电源完整性 (PI)： 探讨了电源系统中的噪声、去耦、纹波等问题，分析了电源分配网络 (PDN) 的设计原则，包括如何选择合适的电容、如何优化 PDN 的阻抗，以及如何通过仿真工具来评估电源的稳定性。 电磁兼容性 (EMC)： 深入讲解了 EMI/EMC 的基本原理，包括辐射源、耦合路径和敏感接收器。本书将重点介绍在 PCB 设计阶段如何采取预防措施，例如合理的布局、布线规则、接地设计、屏蔽等，以降低电磁干扰的风险，提高产品的 EMC 性能。 时序分析： 探讨了时序约束、建立时间 (setup time)、保持时间 (hold time) 等关键概念，以及如何在设计中确保信号的时序满足要求，避免时序违例。 2. Cadence Allegro 全面而深入的应用： 本书将 Cadence Allegro 作为核心的实践平台，为读者提供详尽的操作指导： 原理图设计 (Orcad Capture)： 从元件库的创建与管理，到原理图的绘制、层次化设计、总线设计，再到生成网络列表、创建 PCB 库，本书将 Orcad Capture 的各项功能进行了全面梳理，并特别强调了在高速设计中如何进行有效的原理图组织和器件选型。 PCB 布局布线 (Allegro PCB Designer)： 这是本书的重中之重。我们将详细讲解： PCB 叠层设计： 如何根据信号传输速率、阻抗要求、成本等因素，合理选择和设计 PCB 叠层结构，以达到最佳的信号完整性和电源完整性。 器件布局： 强调了关键器件（如高速芯片、连接器、电源模块）的合理摆放位置，以及如何考虑散热、信号路径长度、电源分配等因素。 差分对布线： 详细讲解了差分对的匹配长度、等长绕线、间距控制等关键技术，以及如何在 Allegro 中实现高效的差分对布线。 关键信号布线： 如何处理高速单端信号、时钟信号、复位信号等，包括线宽、线距、过孔设计、端接电阻的放置等。 电源/地网络设计： 如何绘制粗壮的电源/地铺铜，如何处理电源/地过孔，如何进行去耦电容的优化放置。 EMC 优化布线： 包括如何进行信号返回路径的控制、地弹效应的规避、高密度区域的处理等。 约束管理 (Constraints)： 强调了 Cadence Allegro 强大的约束管理器在高速设计中的核心作用，如何设置和管理阻抗、长度、间距、时序等约束，并如何在布线过程中实时检查和反馈。 3. 强大的仿真与验证能力： 本书不仅关注设计，更强调仿真与验证的重要性，这是确保设计成功的关键： 信号完整性仿真 (SI)： 介绍如何利用 Cadence Sigrity 等仿真工具，对 PCB 布局布线后的信号完整性进行准确的预测和分析。我们将讲解如何导入 PCB 布局布线数据，设置仿真激励，分析眼图、S 参数、眼图抖动等关键指标，并根据仿真结果进行设计优化。 电源完整性仿真 (PI)： 讲解如何使用 Sigrity 等工具对 PDN 进行仿真分析，评估电源噪声、纹波，并优化去耦网络设计。 EMI/EMC 仿真： 介绍如何利用仿真工具预测潜在的 EMI 问题，并指导设计者进行相应的改进。 设计规则检查 (DRC) 与物理验证 (LVS)： 强调了在设计流程中，如何充分利用 Allegro 的 DRC 功能，及时发现布局布线中的规则违背，并进行有效的物理验证，确保设计的可制造性。 4. 丰富的案例分析与实践指导： 理论结合实际，本书通过大量的实际案例，将抽象的设计理念转化为具体的落地操作。读者可以跟随书中的步骤，一步步完成一个典型的高速电路板设计项目，从原理图到 PCB，再到仿真验证。这些案例涵盖了不同类型的应用场景，能够帮助读者快速掌握不同场景下的设计技巧。 目标读者 本书面向以下人群： 电子工程师： 致力于提升电路板设计技能，特别是对高速信号设计有深入学习需求的工程师。 PCB 设计师： 希望掌握 Cadence Allegro 在高速电路板设计中的高级应用，解决实际设计中的难题。 硬件研发人员： 需要理解高速电路板设计原理，以便更好地与 PCB 设计师沟通协作，优化产品性能。 在校学生： 电子工程、微电子、通信工程等相关专业的高年级本科生、研究生，希望为未来的职业生涯打下坚实的高速设计基础。 内容概览 本书将按照以下脉络展开： 第一部分：高速电路设计基础理论 第一章：高速电路设计的挑战与机遇： 引入高速电路设计的概念，分析其重要性以及面临的挑战，如信号完整性、电源完整性、电磁兼容性、时序约束等。 第二章：传输线理论基础： 讲解集总参数与分布参数电路的区别，特性阻抗、传播延迟、反射、透射等基本概念，以及微带线、带状线等常见的传输线模型。 第三章：信号完整性 (SI) 原理： 深入探讨反射、串扰、衰减、信号失真等 SI 问题，分析其产生机理。 第四章：电源完整性 (PI) 原理： 讲解电源噪声、电源纹波、PDN 阻抗，以及去耦电容的设计原则。 第五章：电磁兼容性 (EMC) 原理： 介绍 EMI/EMC 的基本概念、辐射源、耦合路径，以及 PCB 设计中的 EMC 考量。 第六章：时序分析基础： 讲解建立时间、保持时间、时钟抖动等概念，以及时序约束的重要性。 第二部分：Cadence Orcad Capture 原理图设计 第七章：Orcad Capture 基础入门： 介绍 Orcad Capture 的界面、菜单、工具栏，以及基本操作。 第八章：元件库管理与创建： 讲解如何使用或创建原理图符号，管理元器件封装，以及创建和导入第三方库。 第九章：原理图绘制与层次化设计： 详细介绍原理图的绘制方法，包括导线、总线、端口、页间连接等，以及如何进行模块化、层次化的原理图设计。 第十章：网络列表生成与 PCB 库关联： 讲解如何生成网络列表，并与 PCB 封装进行关联，确保原理图与 PCB 的信息同步。 第十一章：原理图中高速设计的注意事项： 强调在原理图中如何考虑高速信号的特性，例如差分信号的标识，关键信号的分组等。 第三部分：Cadence Allegro PCB Designer 布局布线 第十二章：Allegro PCB Designer 基础入门： 介绍 Allegro PCB Designer 的界面、工作流程、工程文件结构。 第十三章：PCB 叠层设计与优化： 讲解不同叠层结构的特点，如何根据设计需求选择合适的叠层，以及如何在 Allegro 中定义叠层。 第十四章：PCB 布局策略与技巧： 详细介绍关键器件的布局原则，如何优化器件摆放以缩短信号路径，考虑散热和电源分配。 第十五章：约束管理器 (Constraints) 的使用： 深入讲解 Allegro 约束管理器的强大功能，如何设置和管理各种设计约束，包括物理约束、电气约束、时序约束等。 第十六章：高速信号布线： 差分对布线： 详细讲解差分对的匹配长度、等长绕线、蛇形线应用、间距控制等。 单端高速信号布线： 包括线宽、线距、端接电阻的设计与放置，以及如何处理阻抗匹配。 时钟信号布线： 强调时钟信号的布线规则，如何避免抖动和串扰。 串行高速接口布线 (如 PCIe, USB, DDR)： 介绍特定高速接口的布线要点和注意事项。 第十七章：电源/地网络设计： 讲解电源和地铺铜的技巧，如何处理过孔，如何优化电源分配网络。 第十八章：EMC 优化布线： 介绍返回路径控制、地弹效应规避、敏感信号屏蔽等 EMC 相关的布线技巧。 第十九章：过孔设计与优化： 讲解不同类型过孔（如盲孔、埋孔、微过孔）的应用，以及过孔对信号完整性的影响。 第二十章：Allegro 自动布线与手动优化： 介绍 Allegro 的自动布线功能，以及在自动布线后的手动优化策略。 第二十一章：设计规则检查 (DRC) 与可制造性设计 (DFM)： 强调 DRC 的重要性，如何设置和解决 DRC 报错，以及考虑可制造性设计。 第四部分：高速电路板仿真与验证 第二十二章：信号完整性仿真 (Sigrity)： 仿真环境搭建与模型导入： 讲解如何导入 PCB 布局布线数据，设置仿真模型。 阻抗与 S 参数仿真： 如何进行传输线阻抗分析和 S 参数提取。 眼图与抖动仿真： 如何生成眼图，分析眼高、眼宽、抖动，并解读仿真结果。 串扰仿真： 如何分析相邻信号之间的串扰。 仿真结果分析与设计优化： 如何根据仿真结果指导设计修改。 第二十三章：电源完整性仿真 (Sigrity)： PDN 阻抗仿真： 分析 PDN 的阻抗特性。 电源噪声与纹波仿真： 评估电源系统的稳定性。 去耦电容优化： 如何通过仿真优化去耦电容的配置。 第二十四章：EMI/EMC 仿真简介： 介绍 EMI/EMC 仿真的基本流程和应用场景。 第二十五章：时序分析与验证： 讲解如何结合仿真工具和静态时序分析 (STA) 工具进行时序验证。 第五部分：工程实践与总结 第二十六章：典型高速电路板设计流程回顾： 整合前面章节内容，梳理一个完整的高速电路板设计流程。 第二十七章：常见高速设计陷阱与规避： 总结高速设计中容易出现的误区和问题的解决方案。 第二十八章：未来发展趋势展望： 简要介绍高速电路板设计领域未来的发展方向。 结语 本书力求通过严谨的理论阐述、详实的工具操作指南、深入的案例剖析，帮助读者建立起一套完整的高速电路板设计思维和实践能力。掌握本书内容，您将能够自信地应对日益复杂的电子产品设计挑战，设计出性能卓越、稳定可靠的高速电路板。让我们一起踏上这段精彩的高速设计之旅！

评分☆☆☆☆☆

我必须得说，这本书在细节处理上非常到位，这点对于经验丰富的工程师尤其重要。很多关于高速设计的“潜规则”和“最佳实践”往往不会出现在标准的教科书中，但这本书里却详尽地提到了，比如钻孔的寄生效应、盲埋孔的成本与性能权衡，以及如何利用特定的堆叠技术来优化信号路径。它不仅仅停留在概念层面，而是深入到了具体的设计约束（Constraint）的设置上，这对于使用主流EDA工具进行实操的读者来说，提供了极大的便利。当我按照书中的建议调整了我的差分对耦合长度和间距后，我惊喜地发现，原本高频信号眼图中的抖动明显改善了。这种即时可见的性能提升，是对作者专业性的最好证明。这本书的价值在于，它把高手多年的经验，浓缩成了清晰可行的设计指南。

评分☆☆☆☆☆

从一个资深硬件架构师的角度来看，这本书在系统层面的考虑非常周全。高速设计绝不仅仅是Layout工程师一个人的事情，它需要与系统架构、元器件选型紧密配合。这本书很好地体现了这种跨领域的思维。它在讲解PCB设计的同时，也穿插了对高速芯片I/O特性、SerDes链路设计等宏观问题的探讨。例如，它对不同接口标准（如PCIe、DDR）的物理层要求做了细致的对比分析，这帮助我更好地在系统方案评审阶段就预估出设计的复杂度与风险。此外，书中对于仿真工具的使用也提供了许多实用的技巧，特别是如何设置合理的仿真模型和边界条件，这直接关系到仿真结果的准确性。读完后，我感觉自己对整个高速产品从概念到落地的流程都有了更清晰的掌控力。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，一开始我对“第5版”这个标识持保留态度，担心它只是在老版本上修修补补。然而，阅读体验告诉我，这次的更新是非常有诚意的。它显然融入了近几年新兴的技术趋势，特别是关于高密度互连（HDI）和新材料应用的讨论。书中对于微带线和带状线在实际复杂多层板中的阻抗控制差异分析，比我以往见过的任何资料都要深入和贴近实际。它的语言风格成熟而不失亲切，专业术语的解释到位，不会让初学者感到被排斥。这本书的实用性体现在，它不仅教授了如何使用工具来“解决”当前遇到的问题，更重要的是，教会了我们如何通过前瞻性的设计来“避免”未来可能出现的问题。它是一本可以放在案头，随时翻阅查找特定设计细节的“工具书”，同时也是一本值得细读以提升内功的“心法宝典”。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是我的救星，尤其是对于那些刚踏入高速电路设计领域的工程师来说。我之前在处理信号完整性问题时总是摸不着头脑，看了很多零散的资料，但总感觉缺乏一个系统性的框架。这本书的优秀之处在于，它把复杂的理论，比如阻抗匹配、串扰分析，用非常直观的方式讲解清楚。我特别欣赏它在原理图设计阶段就强调的设计规范，这在实际工作中能避免很多后期返工的麻烦。它不仅是教你如何操作软件，更是在培养你“像一个高速设计师那样去思考”的能力。书中对不同层叠结构对信号质量的影响分析得非常透彻，让我对PCB布局有了更深层次的理解。如果你想把你的PCB设计水平从“能出图”提升到“能设计出高性能板子”的层次，这本书绝对是不可多得的参考资料。它提供的案例和讲解，让我感觉作者不仅是专家，更是一个耐心的老师。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容组织结构非常严谨，层次分明，让人在阅读过程中有一种步步为营的扎实感。我特别喜欢它在介绍特定设计技巧时，会先回顾相关的物理学原理，这使得读者能够理解“为什么”要这样做，而不是死记硬背操作步骤。比如，关于电源完整性（PI）的章节，详细阐述了去耦电容的选择、布局以及环路阻抗的计算，这些内容在其他很多教材中要么一带而过，要么过于晦涩。这本书的处理方式是先给出清晰的模型，再辅以实际的仿真验证结果，这种理论与实践相结合的方式，极大地增强了知识的可靠性和应用性。对于我这种需要频繁进行EMC预分析的工程师来说，书中关于辐射抑制和滤波器的设计章节简直是金玉良言，让我对如何规避潜在的合规风险有了明确的指导方向。