本书基于 Cadence Allegro PCB 最新的设计平台，通过设计行业相关专家的经验分享、实例剖析，详细介绍了整个印制电路设计的各个环节，以期对提高整个行业的设计水平有所帮助。本书介绍了 Cadence Allegro PCB 平台下对于 PCB 设计的所有工具，既介绍了基本的 PCB 设计工具，也介绍了新工具，如全局布线环境（GRE）等。此外，本书还介绍了 Cadence 新的设计方法，如任意角度布线和对 Intel 的 Romely 平台下 BGA 弧形布线的支持，以及埋阻、埋容技术。

推荐序一 随着计算机、通信和消费类电子产品的发展，电子产品遍及我们生活的方方面面。电子工业在全球得到了快速的发展，电子工业的发展也带动了电子设计自动化技术的发展。电子设计自动化技术（EDA）是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统，是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计。利用电子设计自动化工具，电子工程师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，电子产品从系统设计、电路设计、性能分析到设计出IC版图、封装或PCB版图的整个过程都可以在计算机上自动处理完成。新的工艺决定了电子设计自动化工具的发展，同时，电子设计自动化工具也决定了电子设计的周期和设计的复杂度。好的设计工具可以帮助客户节约大量的时间，帮助客户缩短产品成熟的周期。 对当下的电子设计来说，电子产品朝着小型化、绿色设计和更加时尚的方向发展。新产品、新技术的出现，带动了电子工业的发展。目前，电子工业向小型化、低功耗、高性能的方向转变，对电子自动化设计工具的要求越来越高。因此，当前的电子工业领域迫切需要一批能满足电子设计各环节需求的电子工程师。本书主要通过对实例、设计流程和Cadence?Allegro?PCB最新设计平台的介绍，来说明封装和印制电路板电子设计的整个过程，帮助读者快速进入PCB设计领域。 本书的主要特点如下。 ● 内容完整，体系性强：本书包括从封装设计到原理图设计、印制电路板设计的整个硬件开发流程。 ● 理论与实践相结合：本书不仅包括实际工具的应用、设计案例和相关基础理论，还结合实际的制造工艺要求对实际工程进行有针对性的介绍。 邱善勤 博士 推荐序二 “PCB设计是一门遗憾的艺术！”这是我投身到这个领域以来最深切的感悟。PCB作为产品硬件开发中物理实现的关键载体，其设计交付是电、热、结构、可制造性、成本、周期等多方面需求实现的综合博弈和相互妥协的结果。对已设计交付使用的PCB进行检视，都可发现，只要某需求方降低规格，PCB就可以设计得更完美。“没有最好，只有更好！”我相信这是业界优秀工程师的追求和境界。 随着电子行业的蓬勃发展，现在中国不但成为PCB的制造中心，而且是PCB的设计中心。要说国内PCB行业最缺什么？我认为是人，有沉淀、积累、不浮躁及富有钻研精神的人。在我参加的多次国内外PCB相关研讨交流活动中，最大的感触是：“我们的工程师都很年轻，而国外同行多为头发花白的老者！”年轻代表着朝气、有闯劲，具有持续发展的潜力，后继有人；但明显缺乏与科技发展同步的沉淀与传承，总体上感觉基础薄弱。 简单、智能、安全、准确及高清的信息交互是人们的持续追求，导致PCB设计在高速、高频、高密度、高可靠性、环保等方面面临着挑战，一个个心理设计极限和认识被打破。PCB设计仍是充满挑战的岗位！为了获得最优化的PCB工程解决方案，必须培养具有扎实的综合技能和极强的PCB设计能力的PCB设计工程师。 PCB设计工程师培养的最佳途径是设计实践。在国内电子行业蓬勃发展的大环境下，实践机会并不缺乏，但能指导实践的书却不多见。 当我第一次看到这本书的书名时，本以为它只是常规的工具软件使用指导书，然而读完后，我的想法改变了——这是一本专门写给PCB设计工程师的“红宝书”！书中以Cadence?Allegro?PCB设计平台的使用为主线，以对PCB基础设计知识的介绍为辅助，融入实践、流程、理念和经验，图文并茂，将设计并交付PCB的流程完整、系统地呈现出来。我认为无论是对PCB设计的初学者还是对经验丰富的PCB设计高手，本书都具有非常好的指导作用。 有幸与本书的陈兰兵先生、汤昌茂先生及其他所有作者相识多年，他们在PCB设计行业均奋斗了十几年，常常为极具挑战和代表性的PCB设计提供工程解决方案。他们在繁忙的本职工作之余，精心打造了本书。本书不仅是他们的心血结晶，也是对PCB设计行业的一种分享和回馈。 在这里，我想将此书推荐给正在从事或有志于从事PCB设计的广大读者，希望它能为读者打开一扇了解和掌握PCB设计的大门。同时，我也希望中国PCB设计工程师的队伍不断壮大，担起科技发展的重任，迎接信息技术革命的挑战！ IPC设计师理事会中国分会主席 黄文强 于深圳 前言 1936年，奥地利人保罗·爱斯勒（Paul Eisler）首次在收音机装置内实现了印制电路板，从而奠定了后来印制电路板的制造基础。在其发展过程中，随着新材料、新工艺的不断应用，相应的制造技术越来越成熟。当前，绿色环保成为当今世界关注的主题，在实现了高密度互连和嵌入式元器件后，印制电路板设计技术和方法似乎走到了一个“瓶颈”阶段，面临更多的挑战。 21世纪，人类进入了信息化社会，印制电路板是电子元器件的主要支撑体，电子信息领域中的一切互连和装备必须依赖印制电路板得以实现。传统印制电路板设计以电路原理图为基础，实现电路设计者所需要的连接和功能。当今电子设备要求高性能化、多功能化和小型化，高速大容量电路设计、低功耗设计和高密度互连设计等变得更加重要，因而融合多学科的印制电路板设计技术成为开发高端电子产品的关键技术之一，并成为整个产品开发设计中的一个重要环节。因此，印制电路板不是画出来的，是基于产品功能和性能要求设计出来的，在实现产品功能和降低成本的同时，更加注重可制造性、可测试性和可靠性。尤其是近代EDA设计工具的发展，让印制电路板设计的理念和方法得以不断丰富和完善，从而把部分印制电路板设计工作提到原理图设计的前面，成为产品的系统级设计的一部分，这使印制电路板设计变得更加复杂，也显得更加重要。另一个重要的趋势是，芯片、封装和印制电路板的协同设计，形成紧密配合的硬件设计和物理实现的产业链。专业的设计团队还面临不断缩短的设计周期压力，从而推动印制电路板设计从个人设计向平台化设计发展，印制电路板设计平台的建设也变得更加重要。 中国印制电路板产业已在世界印制电路板发展史上写下了光辉的一页。中国印制电路板产值几乎占全球一半的市场份额。中国已经成为全球印制电路板第一生产大国。更重要的是，随着本土通信公司、消费电子产品公司的飞速发展，以及全球化设计发展的推动，中国已经成为全球的印制电路板设计中心，这将推动整个行业的技术发展和设计水平的提升。 本书基于Cadence Allegro PCB最新的设计平台，通过设计行业相关专家的经验分享、实例剖析，详细介绍了整个印制电路板设计的各个环节，以期对提高整个行业的设计水平有所帮助，可供广大设计工程师参考。在此特别对Cadence和一博科技的大力支持表示感谢！ 本书第1~6、8~12、14、16、17章由一博科技公司的吴均、汤昌茂及该公司相关技术专家主持编写，第13章及第15章的部分内容由周佳永编写，第7、18、19章、附录及第15章的部分内容由王辉编写。在本书的两次改版修订过程中，李方和戴维做了很多工作，第20章是全新内容，基本由李方完成，戴维完成了很多软件新功能的内容。 由于时间有限，书中可能有些不足的地方，欢迎广大读者指正，电子邮箱地址为sip.apd@gmail.com。 陈兰兵 2022年夏于南京

目录 第1章 PCB设计介绍 1 1.1 PCB设计的发展趋势 1 1.1.1 PCB的历史 1 1.1.2 PCB设计的发展方向 1 1.2 PCB设计流程简介 4 1.3 高级PCB工程师必备知识 5 1.4 基于Cadence平台的PCB设计 5 第2章 Allegro SPB平台简介 8 2.1 Cadence PCB设计解决方案 8 2.1.1 PCB Editor技术 9 2.1.2 高速设计 12 2.1.3 小型化 14 2.1.4 设计规划与布线 14 2.1.5 模拟/射频设计 16 2.1.6 团队协作设计 16 2.1.7 PCB Autorouter技术 17 2.2 Allegro SPB 软件安装 17 第3章 原理图和PCB交互设计 20 3.1 OrCAD Capture平台简介 20 3.2 OrCAD Capture平台原理图设计流程 23 3.2.1 OrCAD Capture设计环境 24 3.2.2 创建新项目 27 3.2.3 放置器件并连接 27 3.2.4 器件的命名和设计规则检查 28 3.2.5 跨页连接 33 3.2.6 网表和BOM 34 3.3 OrCAD Capture平台原理图设计规范 35 3.3.1 元器件、引脚、网络命名规范 35 3.3.2 确定封装 35 3.3.3 关于改板时的元器件命名问题 36 3.3.4 原理图的可读性与布局 36 3.4 正标与反标 37 3.5 设计交互 41 第4章 PCB Editor设计环境和设置 43 4.1 Allegro SPB工作界面 43 4.1.1 工作界面与产品说明 43 4.1.2 选项面板 46 4.2 Allegro SPB参数设置 48 4.3 Allegro SPB环境设置 51 第5章 封装库的管理和设计方法 61 5.1 PCB封装库简介 61 5.2 PCB封装命名规则 67 5.3 PCB封装创建方法实例 68 5.3.1 创建焊盘库 70 5.3.2 用Pad Designer 制作焊盘 70 5.3.3 手工创建PCB封装 77 5.3.4 自动创建PCB封装 83 5.3.5 封装实例及高级技巧 86 5.4 PCB封装库管理 91 第6章 PCB设计前处理 93 6.1 PCB设计前处理概述 93 6.2 网表调入 93 6.2.1 封装库路径的指定 94 6.2.2 Allegro Design Authoring/ Capture CIS网表调入 94 6.2.3 第三方网表 97 6.3 建立板框 98 6.3.1 手动绘制板框 98 6.3.2 导入DXF格式的板框 102 6.4 添加禁布区 103 6.5 MCAD-ECAD 协同设计 105 6.5.1 第一次导入基准的机械结构图 106 6.5.2 设计过程中的机械结构修改 108 6.5.3 设计结束后建立新的基准 112 第7章 约束管理器 113 7.1 约束管理器介绍 113 7.2 物理约束与间距约束 118 7.2.1 物理约束和间距约束介绍 118 7.2.2 Net Group和Net Class 119 7.2.3 建立Net Class 119 7.2.4 为Class添加对象 120 7.2.5 设置物理约束的Default规则 121 7.2.6 建立扩展物理约束 123 7.2.7 为Net Class添加物理约束 124 7.2.8 设置间距约束的Default规则 125 7.2.9 建立扩展间距约束 125 7.2.10 为Net Class添加间距约束 126 7.2.11 建立Net Class-Class间距规则 127 7.2.12 层间约束 127 7.2.13 相同网络间距约束 128 7.2.14 区域约束 128 7.2.15 Net属性 130 7.2.16 Components属性和Pin属性 132 7.2.17 DRC工作表 132 7.2.18 设计约束 133 7.3 实例：设置物理约束和间距约束 135 7.3.1 物理约束设置 136 7.3.2 间距约束设置 138 7.4 电气约束 139 7.4.1 电气约束介绍 139 7.4.2 Wiring工作表 140 7.4.3 Impedance工作表 144 7.4.4 Min/Max Propagation Delays工作表 145 7.4.5 Relative Propagation Delay工作表 147 7.4.6 Total Etch Length工作表 149 7.4.7 Differential Pair工作表 150 7.4.8 Vias工作表和Return Path工作表 154 7.5 实例：建立差分线对 154 第8章 PCB布局 159 8.1 PCB布局要求 159 8.2 PCB布局思路 162 8.2.1 接口元器件，结构定位 162 8.2.2 主要芯片布局 163 8.2.3 电源模块布局 165 8.2.4 细化布局 166 8.2.5 布线通道、电源通道评估 166 8.2.6 EMC、SI、散热设计 170 8.3 布局常用指令 173 8.3.1 摆放元器件 173 8.3.2 按照Room放置元器件 175 8.3.3 按照Capture CIS原理图页面放置元器件 178 8.3.4 布局准备 180 8.3.5 手动布局 183 8.4 其他布局功能 187 8.4.1 导出元器件库 187 8.4.2 更新元器件 187 8.4.3 过孔阵列 189 8.4.4 布局复用 190 第9章 层叠设计与阻抗控制 193 9.1 层叠设计的基本原则 193 9.1.1 PCB层的构成 193 9.1.2 合理的PCB层数选择 194 9.1.3 层叠设计的常见问题 194 9.1.4 层叠设计的基本原则 196 9.2 层叠设计的经典案例 196 9.2.1 四层板的层叠设计方案 196 9.2.2 六层板的层叠设计方案 197 9.2.3 八层板的层叠设计方案 197 9.2.4 十层板的层叠设计方案 198 9.2.5 十二层板的层叠设计方案 199 9.2.6 十四层及以上单板的层叠设计方案 200 9.3 阻抗控制 200 9.3.1 阻抗计算需要的参数 200 9.3.2 利用Allegro软件进行阻抗计算 203 第10章 电源地处理 207 10.1 电源地处理的基本原则 207 10.1.1 载流能力 208 10.1.2 电源通路和滤波 209 10.1.3 直流压降 210 10.1.4 参考平面 211 10.1.5 其他要求 211 10.2 电源地平面分割 212 10.3 电源地正片铜皮处理 215 10.4 电源地处理的其他注意事项 220 10.4.1 前期Fanout 220 10.4.2 散热问题 222 10.4.3 接地方式 224 10.4.4 开关电源反馈线设计 226 第11章 PCB布线的基本原则与操作 230 11.1 布线概述及原则 230 11.1.1 布线中的DFM要求 230 11.1.2 布线中的电气特性要求 234 11.1.3 布线中的散热 235 11.1.4 布线其他总结 235 11.2 布线 235 11.2.1 约束设置 235 11.2.2 Fanout 236 11.2.3 布线规划 239 11.3 手动布线 241 11.3.1 添加走线 241 11.3.2 布线编辑命令 248 11.3.3 时序等长控制 252 11.4 各类信号线布线注意事项及布线技巧 256 第12章 全局布线环境 262 12.1 GRE功能简介 262 12.1.1 新一代的PCB布局布线工具 262 12.1.2 自动布线的挑战 263 12.1.3 使用GRE进行布局规划的优点 264 12.2 GRE高级布局布线规划 266 12.2.1 GRE参数设置 266 12.2.2 处理Bundle 268 12.2.3 规划Flow 272 12.2.4 规划验证 274 12.3 高级布局布线规划流程 278 12.4 高级布局布线规划实例 280 12.5 自动互连技术Auto-I.XX 285 12.5.1 Flow的快速创建及连接 285 12.5.2 自动Breakout的应用 288 第13章 PCB测试 293 13.1 测试方法介绍 293 13.2 加测试点的要求 295 13.3 加入测试点 295 13.4 测试点的生成步骤 302 第14章 后处理和光绘文件输出 304 14.1 DFX概述 304 14.1.1 可制造性（DFM）要求 305 14.1.2 可装配性要求 306 14.1.3 可测试性要求 306 14.2 丝印 306 14.2.1 丝印调整 306 14.2.2 丝印设计常规要求 308 14.3 丝印重命名及反标注 308 14.3.1 器件编号重命名 309 14.3.2 反标 311 14.4 工程标注 311 14.4.1 尺寸标注 312 14.4.2 技术说明文档资料（Drill 层相关生产需求说明） 317 14.5 输出光绘前的检查流程 320 14.5.1 基于Check List的检查 320 14.5.2 Display Status 检查 320 14.5.3 报表检查 321 14.6 光绘输出 324 14.6.1 钻孔文件 325 14.6.2 CAM输出 330 14.7 其他 335 14.7.1 valor检查所需的文件 335 14.7.2 3D视图 336 14.7.3 打印PDF 337 第15章 PCB设计的高级技巧 344 15.1 Skill二次开发 344 15.2 设计数据的导入/导出 347 15.3 无盘设计 351 15.4 背钻设计 353 15.5 可装配性设计 358 15.6 走线跨分割检查 361 15.7 Extracta 362 15.8 优化 364 15.9 DataTips 367 15.10 3D Canvas 368 15.11 任意角度走线 370 15.12 超级蛇形线 372 15.13 Ravel语言 373 15.14 差分线对的返回路径的过孔 374 15.15 Shape编辑应用模式 376 15.16 Time Vision –High Speed Product Option 377 第16章 高速PCB设计 379 16.1 高速PCB设计理论 379 16.1.1 高速PCB设计的定义 379 16.1.2 高速PCB设计的基本理论 381 16.1.3 高速PCB设计的基本原则 388 16.2 信号完整性仿真 389 16.2.1 普通信号完整性问题 389 16.2.2 时序问题 390 16.2.3 GHz以上串行信号问题 393 16.3 电源完整性仿真设计 394 16.3.1 直流电源问题 394 16.3.2 交流电源问题 395 16.4 板级EMC设计 398 16.4.1 板级EMC设计的关注点 398 16.4.2 Cadence的EMC设计规则 401 第17章 DDR3的PCB设计实例 403 17.1 DDR3介绍 403 17.1.1 Fly-by设计 406 17.1.2 动态ODT 407 17.1.3 其他更新 408 17.2 DDR3 PCB 设计规则 408 17.2.1 时序规则 409 17.2.2 电源设计要求及层叠、阻抗方案 411 17.2.3 物理约束和间距约束规则 412 17.2.4 电气规则 425 17.3 DDR3布局 432 17.3.1 放置关键元器件 432 17.3.2 模块布局 433 17.4 布线 437 17.4.1 电源处理 437 17.4.2 扇出 440 17.4.3 DDR3布线 441 17.5 信号完整性和电源完整性仿真设计 445 17.5.1 信号完整性仿真 445 17.5.2 仿真结果展示 453 17.5.3 电源完整性仿真 458 第18章 小型化设计 463 18.1 小型化设计的工艺流程 463 18.1.1 HDI技术 463 18.1.2 埋入零件 469 18.2 实例：盲、埋孔设计 469 18.3 盲、埋孔设计的其他设置 473 18.4 埋入式零件设计的基本参数设置 476 18.4.1 实例：埋入零件 479 18.4.2 埋入式零件生产数据输出 482 第19章 射频设计 486 19.1 RF PCB设计背景 486 19.2 RF PCB设计的特点 488 19.3 RF PCB设计流程 488 19.4 模拟/RF电路设计常用的命令 495 第20章 团队协作平台——Symphony 513 20.1 协作意识 513 20.2 多人在线并行设计概述 514 20.3 硬件、系统与License要求 515 20.4 多人在线并行设计的两种工作模式 516 20.5 常规客户端工作模式 517 20.6 网络服务器工作模式 523 20.7 以无图形界面模式启动Symphony服务器 524 20.8 Symphony服务管理器 525 20.9 Allegro与Symphony服务器应用程序之间的交互 526 20.9.1 暂停模式 527 20.9.2 约束编辑模式 530 20.10 二次开发支持 531 附录A 帮助文件使用说明 533 参考资料 545 后 记 546