原创 《高速PCB设计经验规则应用实践》破而后立

序：

不破不立，原文出自《史记·项羽本纪》：“项羽乃悉引兵渡河，皆沉船，破釜甑，烧庐舍，持三日粮，以示士卒必死，无一还心。”项羽的巨鹿之战时，经常会说这句话，“破釜沉舟，不破不立，破而后立，不生则死”。

在教员的《新民主主义论》也有这样的话：“不破不立，不塞不流，不止不行，它们之间的斗争是生死斗争。”

这本书教读者要如何进行新认知的拓展，打破传统的经验，建立属于自己的知识体系：不破而不立，破则立之，悲而破立乎？

前言

高速PCB电路中，常见的设计问题可以分四类。

第一类是因信号传输路径阻抗的不连续造成的反射。

第二类是信号线之间的串扰。

第三类是地弹噪声。

第四类是电源分配网络问题。

硬件工程师，尤其是PCB设计人员，不仅要熟悉掌握EDA软件，还需要掌握高速PCB中高速信号传输、信号完整性、电源完整性、EMC等知识。

可能PCB设计技术更注意实践经验的原因，从实践出发，优先掌握高速PCB设计的经验规则，然后在电路设计中边实践边体会，甚至总结出自己的经验规则。这个过程反复迭代，直至达到一个无论是在实际技能上还是理论分析上的更高水平。

所谓经验规则就是在PCB设计的长期实践中积累、总结并流传下来的经验，这些经验规则虽然很少能在理论研究的书籍或课本上找到，但由于具备很强的实用性而在行业内口口相传。掌握了这些经验规则就能很快地应用在PCB设计中，且能迅速地解决设计当中的问题，提高设计效率。

本书的内容围绕高速PCB设计的经验规则展开，第1章和第2章首先介绍了什么是经验规则，它在设计中有什么作用，使用的条件场景等；在随后的4个章节中，就高速PCB设计的四大主题详细说明了主要的经验规则，并解释了其背后的理论依据和分析验证结果，还对规则在应用中的使用条件和场景做了说明；第6章以一个高速PCB设计的实际案例介绍了经验规则的具体运用。

实际上，一个优秀的PCB设计工程师不仅要有丰富的实践经验和实际工作能力，还要有扎实的理论基础，必须了解高速信号传输的原理、电磁兼容性、信号完整性等基础知识，学习高速信号的特性、传输线理论、信号传输模型等内容。而学习掌握和熟练运用经验规则，有助于读者进行系统的高速PCB设计的理论学习和建立信号完整性的知识体系。

第一章 高速PCB设计的经验规则

1.1生活中的经验规则

经验规则指的是人们在实践中积累的、具有指导性的经验总结，它是基于实际经验或者观察思考得出的有规律性的、在某些领域或特定范围内适用的一般结论，可以帮助人们在特定领域或情境之下做出决策。经验规则通常是经过了许多人使用和反复验证成立的，因此具有一定的可靠性和有效性。

1.2 PCB设计中经验规则

大家耳熟能详的几条经验规则：

走线间距大于3W（3倍线宽）。

布线不要走直角或锐角。

每个芯片的电源引脚旁边放置一个0.1uF的去耦电容。

作者从不同的角度来验证经验规则的合理性，探究经验规则的理论依据，才能对一条经验规则是否有效做出合理的判断。

1.3 经验规则的来源

1.3.1理论与实践的结合

1.3.2每条经验规则都有其原理

1.4 高速PCB设计中经验规则的实用性

1.4.1 精确的答案与快速的答案

1.4.2 成本受益

1.5 正确使用高速PCB设计的经验规则

1.5.1 使用经验规则的场景

1.5.2 使用经验规则的条件

1.5.3 了解经验规则的原理

1.5.4 对结果做出预测

培养事先猜测在验证的习惯，对我们培养对电路的直觉很有帮助。直觉是经验不自觉的发挥，也是经验规则熟练使用的表现。它能帮助我们更快速地做出判断和决策，也为我们在解决设计问题时提供灵感和创意。

在这个猜测-验证-再猜测-再验证的过程中，我们在一次又一次的成功和失败中不断学习、更新。这也是一个实践与理论相互促进的循环过程，是学习和提高的重要过程。

第二章 高速PCB设计经验规则使用心法

由于经验规则的有用但不精确的特点，它得出的结果或是判断，不能拿来就用，还需要运用我们已有的知识对结果做一些验证评估，看它是否与以往的知识或者经验相符，看它与事先预想的结论是否相符，看它与其他经验规则是否矛盾，等等。

2.1不要盲目使用经验规则

实践是检验真理的标准，理论是对现实世界局部的、有限的解释，而现实世界是复杂的、难以完整描述的。任何理论都需要补充、完善、提高，科学理论如此，法律法规如此，经验规则更是如此。

对经验规则不能盲目遵守，所谓的盲目就是：

不了解经验规则的使用条件和场景；不了解经验规则的根据和原理；对经验规则产生的结果没有预期或估计，对结果无法用其他知识或经验进行验证和评估。

2.1.1 过时的规则

2.1.2 不适用的规则

2.1.3 专业工具与仿真软件

2.2 非技术经验规则

2.2.1 从经验中学习

2.2.2 抽出时间思考

2.2.3 记下那些让你进步的东西

2.2.4 向他人学习

2.2.5 与时俱进、不能刻舟求剑

2.2.6 充分利用网上资源

2.2.7 将经验法则转换为设计规则和约束条件

第三章 PCB设计中经验规则

3.1 PCB板材特性和常用工艺参数

3.2 PCB设计中布局的经验规则

3.3 层叠设计

3.4 电源的布局

3.5 地的布局

3.6 单个信号网络

3.7 串扰

3.8 损耗与衰减

3.9 差分线对

3.10 电源分配网络

第四章 PCB设计中的经验公式

4.1 常见材料特性参数

4.2 信号估计

4.3 PCB寄生参数

4.4 信号完整性评估

第五章 特殊PCB设计的经验规则

5.1 双层电路板

5.2 DC-DC 开关电源电路

5.3 USB 电路

5.4 ADC/DAC 电路

5.5 BGA 电路

5.6 单片机电路

第六章 高速PCB设计经验规则应用案例

6.1 PCB设计学习资源

6.2 开源硬件项目介绍

6.3 PCB 叠层设计

6.4 布局设计

6.5 数据传输线阻抗设计

6.6 PCB 布线分析

6.7 地平面和电源平面