《模拟工程师口袋参考书》（中文版）
目录
前言 8
第一部分 布局 10
层的设置 10
1.1 合理的层数 10
1.1.1 Vcc、GND的层数 10
1.1.2 信号层数 10
1.2 单板的性能指标与成本要求 10
1.3 电源层、地层、信号层的相对位置 11
1.3.1 Vcc、GND平面的阻抗以及电源、地之间的EMC环境问题 11
1.3.2 Vcc、GND作为参考平面，两者的作用与区别 11
1.3.3 电源层、地层、信号层的相对位置 11
模块划分及特殊器件的布局 16
2.1 模块划分 16
2.1.1 按功能划分 16
2.1.2 按频率划分 16
2.1.3 按信号类型分 16
2.1.4 综合布局 16
2.2 特殊器件的布局 17
2.2.1 电源部分 17
2.2.2 时钟部分 18
2.2.3 电感线圈 18
2.2.4 总线驱动部分 18
2.2.5 滤波器件 19
滤波 21
3.1 概述 21
3.2 滤波器件 22
3.2.1 电阻 22
3.2.2 电感 22
3.2.3 电容 23
3.2.4 铁氧体磁珠 23
3.2.5 共模电感 23
3.3 滤波电路 24
3.3.1 滤波电路的形式 24
3.3.2 滤波电路的布局与布线 25
3.4 电容在PCB的EMC设计中的应用 25
3.4.1 滤波电容的种类 25
3.4.2 电容自谐振问题 25
3.4.2 ESR对并联电容幅频特性的影响 27
3.4.3 ESL对并联电容幅频特性的影响 27
3.4.4 电容器的选择 28
3.4.5 去耦电容与旁路电容的设计建议 29
3.4.6 储能电容的设计 30
地的分割与汇接 32
4.1 接地的含义 32
4.2 接地的目的 32
4.3 基本的接地方式 32
4.3.1 单点接地 32
4.3.2 多点接地 33
4.3.4 以上各种方式组成的混合接地方式 34
4.4 关于接地方式的一般选取原则： 34
4.4.1 系统接地方式 34
4.4.2 背板接地方式 34
4.4.3 单板接地方式 34
第二部分 布线 36
传输线模型及反射、串扰 36
1.1 概述： 36
1.2 传输线模型 36
1.3 传输线的种类 36
1.3.1 微带线（microstrip） 36
1.3.2 带状线（Stripline） 37
1.3.3 嵌入式微带线 37
1.4 传输线的反射 38
1.3 串扰 40
优选布线层 42
2.1 表层与内层走线的比较 42
2.1.1 微带线（Microstrip） 42
2.1.2 带状线（Stripline） 43
2.1.3 微带线与带状线的比较 43
2.2 布线层的优先级别 45
阻抗控制 47
3.1 特征阻抗的物理意义 47
3.1.1 输入阻抗： 47
3.1.2 特征阻抗 47
3.1.3 偶模阻抗、奇模阻抗、差分阻抗 48
3.2 生产工艺对对阻抗控制的影响 50
3.3 差分阻抗控制 51
3.3.1 当介质厚度为5mil时的差分阻抗随差分线间距的变化趋势 51
3.3.2 当介质厚度为13mil时的差分阻抗随差分线间距的变化趋势 52
3.3.3 当介质厚度为25mil时的差分阻抗随差分线间距的变化趋势 53
3.4 屏蔽地线对阻抗的影响 54
3.4.1 地线与信号线之间的间距对信号线阻抗的影响 54
3.4.2 屏蔽地线宽对阻抗的影响 55
3.5 阻抗控制案例 56
特殊信号的处理 58
过孔 59
5.1 过孔模型 59
5.1.2 对过孔模型的影响因素 60
5.2 过孔对信号传导与辐射发射影响 60
5.2.1 过孔对阻抗控制的影响 60
5.2.2 过孔数量对信号质量的影响 60
跨分割区及开槽的处理 61
6.1 开槽的产生 61
6.1.1 对电源/地平面分割造成的开槽 61
6.1.2 通孔过于密集形成开槽 61
6.2 开槽对PCB板EMC性能的影响 61
6.2.1 高速信号与低速信号的面电流分布 61
6.2.2 分地的概念 61
6.2.3 信号跨越电源平面或地平面上的开槽的问题 61
6.3 对开槽的处理 62
6.3.1 需要严格的阻抗控制的高速信号线，其轨线严禁跨分割走线 62
6.3.2 当PCB板上存在不相容电路时，应该进行分地的处理 62
6.3.3 当跨开槽走线不可避免时，应该进行桥接 62
6.3.4 接插件（对外）不应放置在地层隔墙上 62
6.3.5 高密度接插件的处理 62
6.3.6 跨“静地”分割的处理 62
信号质量与EMC 63
7.1 EMC简介 63
7.2 信号质量简介 63
7.3 EMC与信号质量的相同点 63
7.4 EMC与信号质量的不同点 63
7.5 EMC与信号质量关系小结： 63
第三部分 背板的EMC设计 64
背板槽位的排列 64
1.1 单板信号的互连要求 64
1.2 单板位结构 64
1.2.1 板位结构影响： 64
1.2.2 板间互连电平、驱动器件的选择 64
背板的EMC设计 65
2.1 接插件的信号排布与EMC设计 65
2.1.1 接插件的选型 65
2.1.2 接插件模型与针信号排布 65
2.2 阻抗匹配 65
2.3 电源、地分配 66
2.3.1 电源分割及热插拔对电源的影响 66
2.3.2 地分割与各种地的连接 66
2.3.3 屏蔽层 66
第四部分 射频PCB的EMC设计 67
板材 67
1.1 普通板材 67
1.2 射频专用板材 67
隔离与屏蔽 68
2.1 隔离 68
2.2 器件布局 68
2.3 敏感电路和强辐射电路 68
2.4 屏蔽材料和方法 69
2.5 屏蔽腔的尺寸 70
滤波 71
3.1 电源和控制线的滤波 71
3.2 频率合成器数据线、时钟线、使能线的滤波 72
接地 73
4.1 接地分类 73
4.2 大面积接地 73
4.3 分组就近接地 73
4.4 射频器件接地 73
4.4 接地时应注意的问题 74
4.5 接地平面的分布 74
布线 74
5.1 阻抗控制 74
5.2 转角 75
5.3 微带线布线 75
5.4 微带线耦合器 75
5.5 微带线功分器 76
5.6 微带线基本元件 76
5.7 带状线布线 78
5.8 射频信号走线两边包地铜皮 78
其它设计考虑: 79
第五部分 附录 80
PCB设计中的安规考虑 80
1.1 引言 80
1.2 安全标识 80
1.2.1 对安全标识通用准则 80
1.2.2 电击和能量的危险 80
1.2.3 PCB上的熔断器 80
1.2.4 可更换电池 81
1.3 爬电距离与电气间隙 82
1.4 涂覆印制板 83
1.4.1 PCB板的机械强度 83
1.4.2 印制板材料的阻燃等级 83
1.4.3 热循环试验与热老化试验 83
1.4.4 抗电强度试验 83
1.4.5 耐划痕试验 83
1.5 布线和供电 83
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目录
换算7
物理常数8
标准十进制前缀9
公制换算9
温度换算10
误差换算（ppm和百分比）10
分立元件11
电阻器色标12
标准电阻器值13
实际电容器模型和技术规格14
实际电容器与频率之间的关系15
电容器类型概述16
标准电容值17
电容值标记与公差17
二极管与LED18
模拟19
电容器方程式（串联、并联、电荷、能量）20
电感器方程式（串联、并联、能量）21
电容器充电与放电23
RMS与平均电压定义24
RMS与平均电压示例24
对数数学定义27
dB定义28
对数尺度29
极点与零点定义和示例30
相移时间34
放大器35
基本运算放大器配置36
运算放大器带宽41
满功率带宽42
小信号阶跃响应43
噪声方程式44
相位裕量48
稳定性开环SPICE分析50
仪表放大器滤波器53
PCB和导线55
PCB导体间距56
内层PCB传输线的自发热57
1oz和2oz纯铜的PCB传输线阻抗58
封装类型和尺寸60
PCB平行电路板电容61
PCB微带线电容和电感62
PCB邻近铜传输线电容63
PCB过孔电容和电感64
普通同轴电缆技术规格65
同轴电缆方程式66
不同类型导线（AWG）单位长度电阻67
不同类型导线的最大电流68
传感器69
温度传感器概述70
热敏电阻71
电阻式温度检测器（RTD）72
二极管温度特性74
热电偶（J和K）76
A/D转换81
二进制/十六进制换算83
A/D和D/A转换函数（LSB，数据格式，FSR）84
量化误差90
信噪比（SNR）91
总谐波失真（THD）92
信噪比与失真（SINAD）94
有效位数（ENOB）94
无噪声分辨率与有效分辨率95
建立时间（原文为setting time）与换算精度95
德州仪器 (TI) 模拟工程师口袋参考书 5
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