本书由一线工程师和大学EDA教师联合编写，介绍使用Orcad + Pads进行原理图设计、PCB设计及实战技巧。内容采用"真实产品为载体”、"项目实际流程为导向”的方式，由浅入深，从易到难，讲解电子流程化设计的思路。让读者学完就能用，学完就能有上岗竞争力。本书内容版本新、实例丰富，力求给各阶段的读者带来实实在在的电子设计干货。

前 言 面对功能越来越复杂、运行速度越来越快，体积越来越小的电子产品，各类电子设计需求大增，学习和投身电子产品设计的工程师也越来越多。由于电子设计领域对工程师自身的知识和经验要求非常高，大部分工程师很难做到得心应手，在遇到运行速率较高、产品功能复杂的电子产品时，会出现各类设计问题，造成很多项目后期调试过多， 甚至报废，浪费了人力物力，延长了产品研发周期，从而影响了产品的市场竞争力。 作者通过大量调查和实际经验得出，工程师设计的困难在于以下几点： （1）刚毕业没有实战经验，不熟悉软件工具，无从下手。 （2）做过简单的电子设计，但是没有系统设计思路，造成设计后期无法及时保质完成。 （3）有丰富的电路设计经验，但无合适的设计工具，无法得心应手。 以 OrCAD+PADS 为工具进行原理图设计与 PCB 设计是电子信息类和电气信息类专业的一门实践课程，也是电子设计常用的设计工具之一，面对信息化社会中电子应用领域的不断扩大，作者以职业岗位分析为依据，用“真实产品为载体”“实际项目流程为导向”的教学理念编写本书。 传统的理论性教材注重系统性和全面性，但实用性不是很好。本书基于实战案例的教学讲解，注重读者综合能力的培养，在教学过程中以读者未来职业角色为核心，以社会实际需求为导向，兼顾理论内容与实践技术，形成了课内理论教学和课外实践活动的良性互动。实践表明，这种教学模式对创新思维的培养和实践能力的提高有很大帮助。本书由专业电子设计公司的一线工程师和大学教师联合编写，充分展示了作者使用 OrCAD + PADS 进行原理图设计与 PCB 设计的丰富经验及技巧，并且以职业岗位分析 为依据，以读者学完就能用、学完就有上岗就业竞争力为目标，由浅入深，从易到难， 按照流程化设计的思路讲解相关软件的各类操作命令、操作方法及实战技巧，力求给各阶段的读者都能带来实实在在的干货。 第 1 章主要对 Mentor PADS VX2.7 进行总体介绍，让读者从总体上了解该软件， 并对 Mentor PADS VX2.7 安装的全过程进行介绍。 第 2 章介绍使用 OrCAD Capture 17.4 进行原理图元件库创建的过程，包括手动创建方式及通过 Excel 表格创建方式等。 第 3 章介绍使用 OrCAD Capture 17.4 进行原理图设计，包括原理图放置元件、信号连通、生成 BOM 表、生成网表等操作，帮助初学者快速掌握 OrCAD。 第 4 章介绍使用 PADS Logic 软件进行原理图元件库创建的过程，包括手动创建方式及利用 Excel 创建方式等，并介绍了几个库的相互关联。 第 5 章介绍使用 PADS Logic 软件进行原理图设计，包括原理图放置元件、信号连通、生成 BOM 表、生成网表等操作，帮助初学者快速掌握 PADS Logic。 第 6 章介绍使用 PADS Layout 组件开发环境进行 PCB 设计的基本操作，包括默认参数设置、快捷键设置等，帮助初学者快速对 PADS Layout 有一个清晰的认识。 第 7 章介绍使用 PADS Layout 组件进行 PCB 流程化设计，包括 PCB 的导入网表、器件布局、规则设置、布线扇孔、光绘文件输出、IPC 网表生成、PDF 文件导出等操作，帮助初学者快速掌握利用 PADS Layout 进行 PCB 设计的操作。 第 8 章主要介绍 PCB 设计完成之后的设计规则检查，包括各项电气规则检查，常见的检查包括间距、开路及短路的检查，更加严格的还有差分对、阻抗线等检查。 第 9 章介绍使用 PADS Router 进行 PCB 布局、布线设计的基本操作，包括器件布局、规则设置、与 Logic 及 Layout 设计同步、信号布线连通、蛇形等长等操作，帮助初学者快速掌握利用 PADS Router 进行 PCB 设计的操作。 第 10 章选取一个入门阶段最常见的 SMT32 开发板案例，通过简单两层板全流程实战项目演练，旨在让 PADS 初学者贯通理论和实践，掌握电子设计的基本操作技巧及思路，解决初学者的痛点问题，全面提升其实际操作技能和学习积极性。 第 11 章以一个四层 DM642 达芬奇开发板设计实例作为引子，使读者初步认识多层板设计。 本章以多层板的设计流程为例，讲解两层板与四层板的不同点和相同点，因为不管是两层还是多层，其原理图的设计都是一样的，所以不再讲解绘制过程，主要讲解PCB 设计，包含原理图检查、封装创建、PCB 布局、PCB 布线、高速蛇形等长、3W 原则、拓扑结构、EMC/EMI 的常见处理方法。 第 12 章选取一个进阶实例，是为进一步学习 PCB 技术的读者准备的。一样的设计流程、一样的设计方法和分析方法，让读者明白，其实高速 PCB 设计并不难，只要分析弄懂每个电路模块的设计，不管遇到什么类型的 PCB，就可以像庖丁解牛一样，按照“套路”设计好。 书中内容适合电子技术人员参考，也可作为电子技术、自动化、电气自动化和计算机相关专业本科生和研究生的教学用书。如果条件允许，还可以开设相应的实验和观摩课程，以缩小理论学习与工程应用实践的差距。书中涉及的电气和电子方面的名词术语、计量单位，力求与国际计量委员会、国家技术监督局颁发的标准文件相符，但是一些截图是软件自动生成的，故保留原图，未按标准修改。 本书的编写工作得到湖南凡亿智邦电子科技有限公司郑振凡的大力支持；在编辑出版过程中得到电子工业出版社的鼎力支持，曲昕编辑为本书的顺利出版做了大量工作， 在此一并表示衷心感谢。 祝愿大家学习愉快！ 作 者 2022 年 7 月 20 日

目 录 第 1 章 Mentor PADS VX2.7 简介及安装 1 1.1 Mentor PADS VX2.7 的安装 2 1.2 Mentor PADS VX2.7 的激活 3 1.3 Mentor PADS VX2.7 组件 5 1.3.1 PADS Logic 的介绍 5 1.3.2 PADS Layout 的介绍 6 1.3.3 PADS Router 的介绍 7 1.4 本章小结 9 第 2 章 OrCAD Capture 原理图设计 10 2.1 原理图符号介绍 10 2.2 元件库编辑界面 10 2.3 简单分立元器件符号的创建 12 2.4 创建 Homogeneous 类型原理图符号 18 2.5 创建 Heterogeneous 类型元件 20 2.6 通过 Excel 表格创建元件 21 第 3 章 利用 OrCAD 进行原理图设计 25 3.1 原理图编辑界面介绍 25 3.2 元件的放置 35 3.3 电气连接的放置 44 3.4 放置字符标注及图片 51 3.5 原理图的全局编辑 53 3.6 PCB 封装的添加 60 3.7 网表的生成 62 3.8 原理图 DRC 的检查 64 3.9 物料清单（BOM）的输出 64 3.10 OrCAD 中常用快捷键介绍 67 第 4 章 PADS Logic 基础设置及元件库设计 68 4.1 PADS Logic 界面介绍 68 4.2 Logic 常用参数设置介绍 69 4.3 显示颜色设置及颜色模板调用 74 4.4 软件中英文版本的切换设置 76 4.5 元件库的新建和管理 77 4.5.1 新建元件库 78 4.5.2 管理元件库列表 80 4.6 元件封装的创建 81 4.6.1 单门元件库的创建 81 4.6.2 IC 类封装的创建 88 4.6.3 多门元件封装的创建 90 4.6.4 电源符号的创建 94 4.6.5 元件库复制 96 第 5 章 PADS Logic 原理图设计 101 5.1 新建原理图项目 101 5.2 在原理图中添加及编辑元件 103 5.3 原理图信号连通设计 109 5.4 电源符号和地符号的处理 111 5.5 总线处理 114 5.6 PADS Logic 文件与 Layout 同步导入网表 117 5.7 Logic 文件的输出 120 第 6 章 PADS Layout 组件开发环境及应用 124 6.1 PADS Layout 组件操作界面介绍 124 6.2 PADS Layout 快捷键和无模命令 126 6.2.1 常用快捷键及无模命令 126 6.2.2 自定义快捷键 127 6.3 设计默认参数设置 131 6.4 显示颜色设置 141 6.5 PCB 封装设计 144 第 7 章 PADS Layout PCB 流程化设计 153 7.1 PCB 设计前处理 153 7.1.1 结构板框导入 153 7.1.2 结构板框导入 PCB 图形不完整处理 154 7.1.3 手动绘制板框 158 7.1.4 原点设置 161 7.1.5 叠层设置 162 7.1.6 导入网表或 ASC 文件 164 7.1.7 ECO 网络表导入：更新 PCB 文件 165 7.2 常用设计规则设置 167 7.2.1 默认规则设置 167 7.2.2 类规则设置 169 7.2.3 网络规则设置 170 7.2.4 条件规则设置 171 7.2.5 过孔设置 173 7.3 布局基本操作 174 7.4 布线基本操作 182 7.4.1 布线 182 7.4.2 修线 183 7.4.3 过孔处理 185 7.4.4 虚拟过孔 187 7.5 覆铜处理 189 7.6 Xnet 关联网络 197 第 8 章 PADS Layout DRC 验证与Th产输出 200 8.1 验证设计：DRC 200 8.1.1 安全间距 DRC 200 8.1.2 连接性 DRC 202 8.2 尺寸标注 203 8.3 丝印位号的调整 205 8.4 文件输出 207 8.5 光绘文件 210 8.6 IPC 网表导出与贴片器件坐标文件生成 221 第 9 章 PADS Router 组件应用 225 9.1 PADS Router 组件界面介绍 225 9.2 PADS Router 组件默认选项设置 227 9.3 PADS Router 组件与 PADS Logic 及 PADS Layout 组件同步协作 233 9.4 PADS Router 组件快捷键设置 234 9.5 PADS Router 组件布局操作 235 9.6 PADS Router 组件设计规则设置 236 9.7 PADS Router 组件设计布线操作 239 第 10 章 STM32 数模分割设计 255 10.1 设计流程分析和工程文件、库的创建 256 10.2 元件库的创建 258 10.2.1 TFT_LCD 元件封装的创建 258 10.2.2 LED 灯的元件库创建 261 10.3 原理图设计 263 10.4 PCB 封装的制作 267 10.5 元件封装的分配 269 10.6 PCB 导入 270 10.7 绘制板框 271 10.8 PCB 布局 271 10.9 类的创建及 PCB 规则设置 273 10.9.1 类的创建 273 10.9.2 间距和线宽规则设置 275 10.9.3 过孔规则设置 275 10.9.4 铜皮连接规则设置 275 10.9.5 差分类的创建和差分规则设置 277 10.10 PCB 扇孔及布线 277 10.11 走线与覆铜优化 280 10.12 DRC 281 10.13 丝印位号的调整和装配图 PDF 文件的输出 281 10.13.1 丝印位号的调整 281 10.13.2 装配图 PDF 文件的输出 282 10.14 Gerber 文件的输出 283 10.15 IPC 网表的输出 284 10.16 贴片坐标文件的输出 284 10.17 BOM 的输出 285 第 11 章 四层 DM642 达芬奇开发板设计 287 11.1 实例简介 287 11.2 原理图文件和 PCB 文件的新建 287 11.3 封装匹配的检查及 PCB 导入 288 11.3.1 封装匹配的检查 288 11.3.2 PCB 导入 289 11.4 PCB 推荐参数设置、叠层设置及板框绘制 290 11.4.1 PCB 推荐参数设置 290 11.4.2 PCB 叠层设置 290 11.5 交互式布局及模块化布局 294 11.5.1 交互式布局 294 11.5.2 模块化布局 294 11.5.3 布局原则 295 11.6 类的创建及 PCB 规则设置 295 11.6.1 类的创建及颜色设置 295 11.6.2 PCB 规则设置 296 11.7 PCB 扇孔 299 11.8 PCB 布线操作 299 11.9 PCB 设计后期处理 300 11.9.1 3W 原则 300 11.9.2 修减环路面积 300 11.9.3 孤铜及尖岬铜皮的修整 301 11.9.4 回流地过孔的放置 302 11.10 本章小结 302 第 12 章 六层 TVBOX 设计 303 12.1 实例简介 303 12.2 叠层结构及阻抗控制 305 12.2.1 叠层结构的选择 305 12.2.2 阻抗控制 305 12.3 设计要求 307 12.4 模块化设计 309 12.4.1 CPU 的设计 309 12.4.2 存储器 DDR3 的设计 311 12.4.3 存储器 NAND Flash / EMMC 的设计 314 12.4.4 HDMI 的设计 316 12.4.5 百兆网口的设计 317 12.4.6 USB OTG 的设计 318 12.4.7 WiFi / BT 的设计 319 12.5 设计中的 QA 要点 322 12.6 本章小结 325