高速電路設計實踐 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王劍宇 著

圖書標籤:

• 高速電路
• 電路設計
• PCB設計
• 信號完整性
• 電磁兼容性
• 高速數字電路
• 射頻電路
• 嵌入式係統
• 電子工程
• 電源設計

店鋪： 藍墨水圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121284397

商品編碼：10262971889

開本：16開

齣版時間：2016-04-01

頁數：1

字數：1

                

《信號完整性與電源完整性在高速數字係統設計中的應用》 概述 在當今電子設備飛速發展的時代，集成電路（IC）的集成度越來越高，工作頻率也日益攀升。這直接導緻瞭高速數字信號的傳輸變得愈發復雜和充滿挑戰。傳統的電路設計方法在處理這些高速信號時，往往會遇到信號失真、串擾、反射、噪聲等一係列嚴峻的問題，這些問題輕則影響係統性能，重則導緻係統失效。《信號完整性與電源完整性在高速數字係統設計中的應用》一書深入剖析瞭這些高速信號傳輸中不可避免的挑戰，並提供瞭係統性的解決方案，旨在幫助讀者掌握在高速數字係統設計中確保信號和電源完整性的關鍵技術與方法。 本書不同於市麵上常見的側重於宏觀係統架構或特定芯片應用的圖書，它將焦點完全置於信號在電路闆上傳輸的微觀物理層麵，以及供電網絡如何支撐這些高速信號的穩定運行。我們不談論更高層級的協議棧、操作係統或者軟件算法，而是聚焦於如何在電路闆設計、布綫、走綫、阻抗匹配、濾波等最基礎但又至關重要的環節，規避和解決信號和電源麵臨的各種“信號完整性”（SI）和“電源完整性”（PI）問題。 本書特色與內容詳解 本書最大的特色在於其對“信號完整性”和“電源完整性”兩大核心概念的深入、係統且實踐導嚮的闡述。它將理論知識與實際工程經驗緊密結閤，力求為讀者提供一套可操作的設計指南。 第一部分：信號完整性（Signal Integrity）核心原理與挑戰 信號完整性是高速電路設計中的重中之重。它直接關係到信號在傳輸過程中是否能夠準確無誤地到達接收端。本部分將從最基礎的物理原理講起，逐步深入到復雜的工程問題。 1. 高速信號的特性剖析： 上升/下降時間與信號頻率的關係： 詳細解釋瞭信號的上升沿和下降沿對信號完整性的影響，以及為何高頻信號更容易齣現SI問題。我們將引入“規則長度”（Rule of Thumb）的概念，讓讀者理解何時需要開始關注SI問題。 反射與阻抗匹配： 這是SI中最基礎也是最核心的概念之一。我們將從傳輸綫理論齣發，詳細講解阻抗的定義、為何存在阻抗失配、反射的産生機理以及其對信號波形的影響（如振鈴、過衝、欠衝）。書中將提供多種阻抗控製的實現方法，包括微帶綫、帶狀綫等，並介紹計算和仿真工具的使用。 串擾（Crosstalk）： 當走綫之間距離過近時，會産生電磁耦閤，導緻一個信號的邊沿觸發另一個信號發生變化，形成串擾。本書將深入分析串擾的産生機理（如前嚮耦閤、後嚮耦閤），分析其影響因素（如走綫長度、間距、層疊結構），並提供有效的抑製手段，包括綫間距規則、差分對設計、地綫屏蔽等。 損耗（Losses）： 在PCB走綫中，信號會因為介質損耗和導體損耗而衰減。本書將詳細介紹這些損耗的來源，如何量化損耗，以及如何通過選擇閤適的PCB材料、優化走綫寬度和長度來減小損耗，確保信號到達目標時仍然具有足夠的幅度和清晰的眼圖。 信號的衰減與失真： 結閤上升沿、阻抗匹配和損耗等因素，本書將詳細闡述信號在傳輸過程中如何發生幅度衰減、波形展寬、相位失真等，以及這些失真如何影響係統的判決閾值和眼圖（Eye Diagram）。 2. SI問題的分析與診斷工具： 眼圖（Eye Diagram）的解讀： 眼圖是衡量信號完整性的最直觀工具。本書將詳細講解如何生成眼圖、如何解讀眼圖中的關鍵參數（如眼高、眼寬、抖動、噪聲裕度），以及如何通過眼圖來判斷SI問題的嚴重程度。 S參數（Scattering Parameters）的應用： S參數是描述綫性網絡頻率響應特性的強大工具。本書將介紹S參數的基本概念，如何利用S參數來分析傳輸綫、連接器、PCB堆疊等關鍵組件的頻率響應，以及如何通過S參數仿真來預測信號的傳輸特性。 時域反射計（TDR）與時域傳輸計（TDT）的原理與應用： 介紹TDR/TDT這兩種經典的測量工具，以及它們如何幫助工程師診斷PCB上的阻抗不連續、反射點以及信號延時等問題。 仿真工具的應用： 強調瞭使用專業的SI仿真軟件（如Ansys SIwave, Cadence Sigrity, Keysight ADS等）在設計早期進行信號完整性分析的重要性，並指導讀者如何設置仿真環境、導入PCB幾何模型，以及分析仿真結果。 3. SI問題的解決方案與設計實踐： PCB布綫策略： 詳細闡述差分信號的布綫技巧（如等長、等距、同嚮走綫）、單端信號的走綫規則（如避免銳角轉彎、控製綫長）、地綫的設計（如星型接地、連續的地平麵）。 阻抗控製的實現： 詳細介紹如何通過PCB廠傢的工藝能力、介電常數、銅厚、綫寬、綫距等參數來精確控製走綫的特徵阻抗，以及如何為不同類型的信號（如LVDS, USB, PCIe）選擇閤適的阻抗值。 連接器與封裝的選擇： 分析不同類型連接器（如BGA, QFN, RF連接器）和芯片封裝對信號完整性的影響，以及如何選擇低損耗、低串擾的連接器和封裝。 去耦電容（Decoupling Capacitors）的優化： 深入探討去耦電容的選型、放置位置、數量以及其在抑製電源噪聲、支持高速信號瞬態電流需求方麵的作用。 第二部分：電源完整性（Power Integrity）核心原理與挑戰 除瞭信號本身，穩定可靠的供電網絡是高速數字係統正常工作的基石。電源完整性確保瞭為芯片提供乾淨、穩定的電壓，尤其是在高密度、高功耗的現代係統中。 1. PI問題的根源與影響： 瞬態電流需求（Transient Current Demand）： 高速數字電路在開關狀態切換時會産生非常大的瞬時電流需求。如果供電網絡無法及時響應，就會導緻電壓跌落（Voltage Droop），影響芯片的正常工作。 電源網絡的寄生效應： PCB走綫、過孔、連接器等都存在寄生電感和寄生電阻，這些寄生參數在高頻下會嚴重影響電源網絡的性能，形成噪聲，導緻電壓紋波。 EMI/EMC（電磁乾擾/電磁兼容性）與PI的關係： 電源噪聲是EMI/EMC問題的常見來源。本書將分析PI問題如何導緻EMI輻射，以及如何通過良好的PI設計來提升係統的EMC性能。 功耗與電壓裕度： 深入分析芯片的動態功耗特性，以及如何根據功耗和芯片對電壓變化的敏感度來設計滿足要求的電源網絡。 2. PI問題的分析與診斷工具： 電源網絡的阻抗（Power Delivery Network Impedance - PDN Impedance）： 核心概念是理解和降低整個電源網絡的阻抗，尤其是在芯片所需工作頻率範圍內。本書將介紹如何分析PDN的阻抗特性，並說明為何低PDN阻抗對於支持瞬態電流至關重要。 電源紋波（Power Supply Ripple）與電壓跌落（Voltage Droop）的測量與仿真： 介紹如何使用示波器、電源分析儀等工具來測量和分析電源軌上的紋波和跌落，以及如何使用PI仿真軟件來預測這些問題。 PI仿真工具的應用： 引導讀者使用專門的PI仿真軟件（如Ansys SIwave, Cadence Sigrity, Keysight ADS等）來建模電源網絡，分析其高頻阻抗特性，預測電壓跌落和噪聲，並進行濾波和去耦優化。 3. PI問題的解決方案與設計實踐： PCB電源/地平麵的設計： 強調瞭使用連續、完整的電源平麵和地平麵對於低PDN阻抗、提供返迴路徑以及抑製噪聲的重要性。書中將詳細討論不同層疊結構下平麵設計的考慮。 去耦電容的優化與陣列設計： 深入分析不同容值、不同ESR/ESL特性的去耦電容在不同頻率段的去耦效果，以及如何根據芯片的瞬態電流需求設計最優的去耦電容陣列（包括電容的選型、數量、放置位置和封裝）。 濾波器的設計與應用： 介紹低通濾波器、EMI濾波器等在抑製電源噪聲、隔離不同電源域中的作用，以及如何根據具體需求進行濾波器的設計。 VRM（Voltage Regulator Module）的選擇與放置： 討論DC-DC轉換器（VRM）的選型標準，其性能指標（如負載瞬態響應、紋波），以及VRM的放置位置對電源網絡性能的影響。 過孔（Via）的電感效應： 分析過孔在高頻下的寄生電感問題，以及如何通過減小過孔數量、使用多個並聯過孔或優化的過孔結構來降低其電感。 第三部分：SI與PI的協同設計與綜閤考慮 信號完整性和電源完整性並非孤立存在，它們相互影響，共同決定著高速數字係統的最終性能。 1. SI與PI的耦閤關係： 電源噪聲對信號的影響： 詳細闡述瞭電源噪聲如何通過芯片內部的模擬電路（如PLL、ADC/DAC）以及時鍾路徑，導緻信號抖動（Jitter）和相位噪聲（Phase Noise），進而影響信號的整體質量。 信號返迴路徑（Return Path）的重要性： 強調瞭信號電流返迴路徑的完整性對於SI和PI都至關重要。不完整的返迴路徑會導緻地彈（Ground Bounce）和地彈噪聲（Ground Noise），影響信號質量，並可能增加EMI輻射。 時鍾和數據信號的協同優化： 分析瞭時鍾信號的抖動和數據信號的損傷之間的關係，以及如何通過同步優化兩者來提高係統的誤碼率（BER）。 2. 高速設計流程中的SI/PI綜閤考慮： 早期設計階段的規劃： 強調瞭在係統設計早期就應考慮SI/PI問題，包括PCB層疊結構的選擇、關鍵信號的路由策略、電源分配方案的規劃等。 仿真驅動的設計流程： 再次強調仿真工具在SI/PI設計流程中的核心作用，從原理圖設計、PCB布局布綫到最終生産前的驗證，貫穿整個設計生命周期。 PCB材料的選擇與影響： 介紹不同PCB介質材料（如FR-4, Rogers係列, Polyimide等）的介電常數、損耗因子等參數對SI/PI性能的影響，以及如何根據信號頻率和成本進行選擇。 生産製造的注意事項： 討論瞭PCB製造工藝（如阻抗控製精度、層間對齊、焊盤處理等）對SI/PI性能的實際影響，以及如何與PCB廠傢有效溝通。 目標讀者 本書適閤以下人群閱讀： PCB設計工程師： 希望深入理解高速信號傳輸原理，掌握PCB布局布綫優化技巧，有效解決SI/PI問題的工程師。 硬件設計工程師： 需要在係統層麵考慮高速信號和電源分配方案，並將其轉化為具體PCB設計要求的工程師。 電子係統工程師： 緻力於提升産品性能、可靠性和EMC性能，對高速信號和電源技術有深入需求的工程師。 通信、計算、存儲、嵌入式係統等領域的技術開發者。 對高速電路設計感興趣的在校學生和研究人員。 總結 《信號完整性與電源完整性在高速數字係統設計中的應用》並非一本理論堆砌的學術著作，而是一本融閤瞭深厚理論基礎和大量實踐經驗的工程技術指南。它旨在賦予讀者解決實際高速電路設計中SI/PI問題的能力，幫助他們設計齣更高性能、更穩定可靠的電子産品。通過係統學習本書的內容，讀者將能夠更自信地應對日益嚴峻的高速信號傳輸挑戰，並在競爭激烈的電子設計領域中脫穎而齣。本書的內容詳實，深入淺齣，既適閤作為工程師的案頭參考書，也能夠作為相關專業課程的教學輔助材料。

評分☆☆☆☆☆

我承認，一開始是被這本書的“實踐”二字吸引過來的。在我看來，再精妙的理論，如果不能落地，那終究是空中樓閣。我希望這本書能像一位經驗豐富的老工程師，手把手地教我如何在實際設計中規避那些可能齣現的“坑”。我期待的不僅僅是原理的闡述，更希望它能提供一些實用的設計技巧、調試方法，甚至是某些特定芯片或器件的應用範例。畢竟，理論知識固然重要，但如何在復雜的工程項目中，將這些理論轉化為可行的方案，並最終實現性能優越、穩定可靠的高速電路，這纔是最考驗真功夫的地方。我希望這本書能給我帶來啓發，讓我能夠更加自信地應對那些充滿挑戰的項目。我平時閱讀技術書籍，比較喜歡那種圖文並茂、公式推導清晰，並且附帶大量實例分析的書籍。這本書的目錄中“案例分析”和“工程應用”這類字眼讓我眼前一亮，希望它能真正做到名副其實，在理論和實踐之間架起一座堅實的橋梁。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我購買這本書的初衷，主要是想對“高速電路”這個概念有一個更全麵、更深入的認識。我是一名在模擬和數字混閤信號領域摸爬滾打多年的工程師，雖然接觸過不少高頻信號處理，但總感覺對高速電路設計的係統性理解還不夠透徹。我希望這本書能夠填補我在某些知識盲區上的空白，尤其是在一些前沿的技術趨勢和設計方法方麵。例如，我對於當前非常熱門的 SerDes 技術、高速串行總綫設計以及相關的信號完整性分析工具有著濃厚的興趣。我希望書中能提供一些關於這些主題的深度解析，不僅僅是浮光掠影的介紹，而是能夠深入到其背後的物理原理、設計考量以及優化策略。同時，我也希望這本書能夠在我遇到實際問題時，提供一個可靠的參考，讓我能夠快速定位問題、分析原因，並找到有效的解決方案。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最直觀的感受，就是它傳遞齣一種“實操性很強”的氣息。我是一名相對年輕的工程師，在學校裏學到的理論知識，有時候在實際工作中會感覺有些脫節。我迫切需要一本能夠將理論與實踐緊密結閤的書籍，幫助我快速成長，剋服從理論到實踐過程中的各種障礙。我非常希望這本書能夠成為我的“實戰指南”，在其中找到能夠指導我具體操作的步驟和方法。我期待書中能夠包含豐富的工程實例，讓我能夠學習到彆人是如何解決實際問題的，藉鑒他們的經驗教訓。尤其是在高速電路設計中，一些細微的處理往往會對整體性能産生巨大的影響，我希望這本書能夠細緻地講解這些關鍵細節，並提供一些“錦囊妙計”。總而言之，我希望這本書能夠讓我感覺“學有所用”，能夠真正提升我在高速電路設計方麵的實操能力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就透著一股專業勁兒，銀灰色的背景配上深邃的藍色字體，給人一種嚴謹又前沿的感覺。翻開第一頁，一股淡淡的紙墨香撲麵而來，瞬間勾起瞭我多年前在實驗室裏對著示波器熬夜的記憶。我當初選擇這本書，純粹是因為“高速電路”這幾個字，我總想著能在這個充滿挑戰的領域學到些真功夫。畢竟，在這個信息爆炸的時代，速度就是一切，而高速電路的設計無疑是支撐這一切的關鍵。我對手冊式的、理論堆砌的書籍一嚮敬而遠之，我更偏愛那種能夠結閤實際案例，一步步帶領讀者解決問題的作品。這本書的章節劃分我倒是仔細看過，感覺編排得很有條理，從基礎原理到具體實現，循序漸進，應該能幫助我這個有一定基礎但可能某些方麵不夠紮實的讀者，係統地梳理和鞏固知識。我尤其期待書中能夠深入講解一些我在實際工作中經常遇到的難題，比如信號完整性、電源完整性以及電磁乾擾的抑製這些令人頭疼的問題，希望能從中找到一些行之有效的解決方案和設計思路。

評分☆☆☆☆☆

我之所以選擇這本書，很大程度上是齣於對“高速”二字所蘊含的技術魅力的嚮往。在這個信息傳輸速度日益加快的時代，高速電路設計無疑是現代電子産品核心競爭力的體現。我一直認為，掌握瞭高速電路的設計精髓，就如同掌握瞭打開未來科技之門的鑰匙。我希望這本書能夠幫助我理解那些決定信號質量和傳輸效率的關鍵因素，例如阻抗匹配、串擾抑製、時序分析等等。我期待書中能夠詳細闡述這些概念的原理，並且通過清晰的圖示和生動的案例，幫助我深入理解其在實際設計中的應用。我非常看重書中是否能夠引導讀者思考“為什麼”和“如何做”，而不是簡單地羅列公式或結論。對我來說，一本好的技術書籍，應該能夠激發我的好奇心，培養我的批判性思維，讓我不僅僅是學會“怎麼做”，更能理解“為什麼這麼做”。