自序
2005年,还是湖南师范大学大二学生的我初步接触了一款名为PowerPCB的PCB设计工具,美观度不如Protel DXP的操作界面让我心生了一些抵触,但出于个人兴趣及方便毕业后找工作等原因,仍然进行了初步学习。2008年,我通过校园招聘与深圳市某家单位签订了劳动合同(岗位是助理硬件工程师),而这家单位的硬件部门使用的PCB设计工具则是PADS 2005,其中包含的PADS Layout就是原来的PowerPCB。在项目开发过程中,初出茅庐的我自然会遇到很多与PCB设计相关的困难或疑惑,在技术论坛上也发了不少求助贴,幸运的是,我对PADS相关的实战应用操作已日臻纯熟。
2009年,已经具备一定PADS使用经验的我撰写了人生中的第一份技术文档《PADS功能使用技巧V0.1》,将其发布于网络后,得到了广大电子技术爱好者及行业工程师的一致好评,甚至在网络上被大量转载。经过后续数个版本更新后,我萌生出撰写PADS PCB设计图书的想法,想做也就开始做了。当然,那时候我觉得图书出版是一件很遥远很陌生的事情,内心并未想过会真正出版,更多是基于个人兴趣及打发业余时间而进行的稿件整理。也正因为如此,虽然我在十多年的工作期间更换了几家工作单位,但PADS一直是主要使用的PCB设计工具,稿件篇幅也在后续工作中断断续续地扩充着。
2017年,我注册了个人微信公众号“电子制作站”(dzzzzcn),开始将工作过程中积累的经验与感悟提炼为技术文章并陆续发布到公众号,其中也包括那些常用的PADS功能使用技巧。2018年,我与电子工业出版社签订了《电容应用分析精粹:从充放电到高速PCB设计》出版合同,该书于2019年正式出版。随后又陆续出版了《三极管应用分析精粹:从单管放大到模拟集成电路设计(基础篇)》《显示器件应用分析精粹:从芯片架构到驱动程序设计》《USB应用分析精粹:从设备硬件、固件到主机端程序设计》。考虑到读者对PADS PCB设计应用实战知识和技能的强烈诉求,积累了足够经验的我决定将本书的撰写任务正式提上日程。当然,我决定撰写本书的原因还有另外两点:其一,PADS虽然界面简洁,但功能非常强大,使用起来也很方便,而且从最初的PowerPCB到最新的PADS VX版本,其主要工作界面与按钮图标风格并没有太大的调整,延续性非常强,实用功能也在不断增加;其二,作为一名多年从事硬件开发工作的工程师,深感市面上PADS相关的好书实在太少了,大多数同类图书的撰写思路仍然是翻译帮助文档,少数图书虽然结合了一些实战案例,但又不够详细,这样导致的直接后果是:怀着满腔热忱的读者即便严格按照图书的案例操作,要么没有做出来(缺少关键步骤),要么做出来了,却又不知道为什么这么做(等同于没有做,因为图书仅按顺序机械描述了单击某按钮、设置某数字、勾选某选项等操作)。
一本真正优秀的阐述PADS应用的图书不能仅仅告诉读者怎么做,更应该向读者解释为什么要这么做。换句话说,图书应该将“如何更好地阐述PCB设计操作背后的原理”摆在首位,而不是本末倒置。以导线宽度为例,图书应该着重说明具体线宽的设置依据,这涉及可制造性、可靠性、载流量、阻抗等诸多因素。再以PCB叠层为例,图书应该着重阐述叠层配置的理论依据,虽然这涉及覆盖面很广的高速PCB设计理论,但至少应该扼要地将关键信息概括出来。如果图书只是片面地阐述“如何机械地完成某些配置步骤”,势必很难让读者真正理解“如何更恰当且高效地进行PCB设计”,自然也就无法真正创造足够的价值输出。
本书最初的撰写基础是多年前整理的原稿,我原以为这样做的难度应该会小很多,然而事实却并非如此,因为以现在的眼光看来,原稿已经严重不符合图书的创作要求(包括作图、行文思路、语言组织、逻辑架构、叙述广度与深度等方面),所以本书的绝大部分内容与原稿已经相去甚远,但有一点仍然还是保持未变:全书的宏观编排架构仍然围绕非常简单的小项目而逐步展开。
本书第1章初步介绍了PADS Logic、PADS Layout、PADS Router相关的工具界面、基本概念与常用操作,让读者初步建立起对PADS的感性认识。然后马上在第2章通过非常简单的项目全面展示实际PCB设计流程,以帮助读者快速建立起PADS PCB设计流程的总体框架。之所以使用如此简单的项目,是因为过于复杂的项目会让PCB设计初学者的精力过于分散,难以从宏观上把握PADS PCB设计流程。当然,考虑到初次接触PADS PCB设计的新手,很多细节或可能出现的问题不能(也不适合)尽述于第2章,所以本书剩下章节也是根据该项目的叙述结构进行编排。换句话说,第2章本身就包含了全书的编排架构信息。读者在学习案例过程中有何疑问之处,可直接翻阅对应章节进行精读以深度学习相关细节(包括实际应用中遇到的常见问题及解决方案)。这种编排架构使得本书不仅适合于PADS新手,对于多年使用PADS的资深工程师也有着较大的实用价值。
从内容上来讲,本书在详尽叙述PADS PCB设计流程的同时,更加注重梳理PADS相关的基本概念与技术细节,这在同类图书并不多见(也更容易被忽视),但却对深刻理解PADS应用设计有着非凡的意义。本书不仅结合PCB设计操作扼要阐述了相关的PCB生产工艺、工业标准、可制造性、可测试性等内容,还结合信号与电源完整性理论简要讨论了高速PCB设计方面的知识,使读者不仅能够掌握实际工作中的PCB设计方法,也能够深刻理解PCB设计操作背后的基本原理。另外,本书也融合了我在十余年工作期间所有学会的实用技巧,也算是《PADS功能使用技巧》的最终版。当然,图书肯定不能以文档这种散漫的方式去组织,而是在考虑内容紧凑性的前提下重新组织并合理分散在全书。换句话说,我所掌握的“关于PADS PCB设计方面的知识或经验”已尽述于本书,而且我也会竭尽所能地保证:新手也能够通过本书轻松地掌握PADS PCB设计。
由于本人水平有限,疏漏之处在所难免,恳请读者批评与指正。
龙虎