基于Cadence Allegro的FPGA高速板卡设计 电子与通信 书籍 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

图书标签:

• Cadence Allegro
• FPGA
• 高速板卡
• PCB设计
• 电子工程
• 通信工程
• 信号完整性
• 电源完整性
• EMC
• 设计实践

店铺： 蔚蓝书店

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121341120

商品编码：29762747874

商品基本信息，请以下列介绍为准
商品名称：	基于Cadence Allegro的FPGA高速板卡设计 电子与通信 书籍
作者：	深圳市英达维诺电路科技有限公司
定价：	79.0
出版社：	电子工业出版社
出版日期：	2018-05-01
ISBN：	9787121341120
印次：
版次：	1
装帧：	平装-胶订
开本：	16开

内容简介

本书以Cadence公司目前的主流版本Allegro16.6工具为基础，详细介绍了基于FPGA的高速板卡PCB设计的整个流程。其中的设计方法和设计技巧更是结合了笔者多年的设计经验。全书共18章，主要内容除了介绍软件的一些基本作和技巧外，还包括高速PCB设计的精华内容，如层叠阻抗设计、高速串行信号的处理、射频信号的PCB设计、PCIe的基础知识及其金手指的设计要求，是在规则设置方面结合案例做了具体的分析和讲解。本书结合具体的案例展开，其内容旨在告诉读者如何去做项目，每个流程阶段的设计方法是怎样的，哪些东西该引起我们的注意和重视，一些重要的模块该如何去处理等。结合实际的案例，配合大量的图表示意，并配备实际作视频，力图针对该板卡案例，以*直接、简单的方式，让读者更快地掌握其中的设计方法和技巧，因此实用性和专业性强。书中的技术问题及后期推出的一系列增值视频，会通过论坛（www.dodopcb.com)进行交流和公布，读者可交流与下载。

目录

目录 1.1 OrCAD导出Allegro网表 1.2 Allegro 导入OrCAD网表前的准备 1.3 Allegro导入OrCAD网表 1.4 放置元器件 1.5 OrCAD导出Allegro网表常见错误解决方法 1.5.1 位号重复 1.5.2 未分配封装 1.5.3 同一个Symbol中出现Pin Number重复 1.5.4 同一个Symbol中出现Pin Name重复 1.5.5 封装名包含非法字符 1.5.6 元器件缺少Pin Number 1.6 Allegro导入OrCAD网表常见错误解决方法 1.6.1 导入的路径没有文件 1.6.2 找不到元器件封装 1.6.3 缺少封装焊盘 1.6.4 网表与封装引脚号不匹配 第2章 LP Wizard和Allegro创建封装 2.1 LP Wizard的安装和启动 2.2 LP Wizard软件设置 2.3 Allegro软件设置 2.4 运用LP Wizard制作SOP8封装 2.5 运用LP Wizard制作QFN封装 2.6 运用LP Wizard制作BGA封装 2.7 运用LP Wizard制作Header封装 2.8 Allegro元件封装制作流程 2.9 导出元件库 2.10 PCB上更新元件封装 第3章 快捷键设置 3.1 环境变量 3.2 查看当前快捷键设置 3.3 Script的录制与快捷键的添加 3.4 快捷键的常用设置方法 3.5 skill的使用 3.6 Stroke录制与使用 第4章 Allegro设计环境及常用作设置 4.1 User Preference常用作设置 4.2 Design Parameter Editor参数设置 4.2.1 Display选项卡设置讲解 4.2.2 Design选项卡设置讲解 4.3 格点的设置 4.3.1 格点设置的基本原则 4.3.2 Allegro格点的设置方法及技巧 第5章 结构 5.1 手工绘制板框 5.2 导入DXF文件 5.3 重叠顶、底层DXF文件 5.4 将DXF中的文字导入到Allegro 5.5 Logo导入Allegro 5.6 闭合的DXF转换成板框 5.7 不闭合的DXF转换成板框 5.8 导出DXF结构图 第6章 布局 6.1 Allegro布局常用作 6.2 飞线的使用方法和技巧 6.3 布局的工艺要求 6.3.1 特殊元件的布局 6.3.2 通孔元件的间距要求 6.3.3 压接元件的工艺要求 6.3.4 相同模块的布局 6.3.5 PCB板辅助边与布局 6.3.6 辅助边与母板的连接方式：V-CUT和邮票孔 6.4 布局的基本顺序 6.4.1 整板禁布区的绘制 6.4.2 交互式布局 6.4.3 结构件的定位 6.4.4 整板信号流向规划 6.4.5 模块化布局 6.4.6 主要关键芯片的布局规划 第7章 层叠阻抗设计 7.1 PCB板材的基础知识 7.1.1 覆铜板的定义及结构 7.1.2 铜箔的定义、分类及特点 7.1.3 PCB板材的分类 7.1.4 半固化片（prepreg或pp）的工艺原理 7.1.5 pp（半固化片）的特性 7.1.6 pp（半固化片）的主要功能 7.1.7 基材常见的性能指标 7.1.8 pp（半固化片）的规格 7.1.9 pp压合厚度的计算说明 7.1.10 多层板压合后理论厚度计算说明 7.2 阻抗计算（以一个8层板为例） 7.2.1 微带线阻抗计算 7.2.2 带状线阻抗计算 7.2.3 共面波导阻抗计算 7.2.4 阻抗计算的注意事项 7.3 层叠设计 7.3.1 层叠和阻抗设计的几个阶段 7.3.2 PCB层叠方案需要考虑的因素 7.3.3 层叠设置的常见问题 7.3.4 层叠设置的基本原则 7.3.5 什么是假8层 7.3.6 如何避免假8层 7.4 fpga高速板层叠阻抗设计 7.4.1 生益的S1000-2板材参数介绍 7.4.2 fpga板层叠确定 7.4.3 Cross Section界面介绍 7.4.4 12层板常规层压结构 7.4.5 PCIe板卡各层铜厚、芯板及p

《 FPGA 高速电路板设计：原理、实践与优化 》 内容简介 在当今信息技术飞速发展的时代，高性能电子设备对电路板设计提出了前所未有的挑战。FPGA（现场可编程门阵列）作为一种高度灵活且强大的可编程逻辑器件，已成为实现复杂数字系统和高速信号处理的关键组件。然而，将FPGA集成到实际的高速电路板中，需要深入理解其电气特性、信号完整性、电源完整性以及EMI/EMC等诸多关键技术。本书旨在全面、深入地阐述FPGA高速电路板设计的核心原理、实践方法以及高级优化技巧，为工程师提供一套系统性的指导，帮助他们成功设计出性能卓越、稳定可靠的高速FPGA系统。 本书内容涵盖了从基础理论到工程实践的各个层面，力求理论与实践相结合，帮助读者建立扎实的理论基础，并掌握实际应用中的关键技能。 第一部分：FPGA 高速电路设计基础 本部分将为读者奠定坚实的高速电路设计理论基础。 FPGA 架构与高速接口特性剖析：深入解析FPGA内部结构，包括逻辑单元、布线资源、时钟网络、I/O接口等。重点关注不同类型FPGA（如Spartan、Virtex、Stratix、Arria等系列）的特点及其在高频率下的工作机制。详细讲解FPGA高速接口的类型，如DDR3/4/5、PCIe Gen3/4/5、Gigabit Ethernet、USB 3.x/4、SFP+/QSFP+等，分析其电气规范、信号时序要求和设计注意事项。 信号完整性（SI）原理与分析：信号完整性是高速电路设计的生命线。本章将系统介绍信号传输的物理现象，包括反射、串扰、损耗、阻抗失配等。讲解传输线理论，包括伯特兰方程、史密斯圆图的应用，以及如何计算和控制传输线的阻抗。详细阐述SI仿真的重要性，介绍时域和频域分析方法，以及常用的SI仿真工具（如HyperLynx SI、ADS、Sigrity等）的使用技巧。分析PCB材料的介电常数、损耗因子等对信号传输的影响。 电源完整性（PI）原理与设计：稳定可靠的电源供应是FPGA正常工作的基石。本章将深入探讨PI问题，包括电压跌落（IR Drop）、地弹（Ground Bounce）、电源噪声等。讲解PI仿真的原理和方法，介绍电源分配网络（PDN）的设计原则，包括去耦电容的选择、布局、容量计算，以及电源轨的阻抗控制。分析不同类型稳压器（LDO、DC-DC）对电源质量的影响。 电磁兼容性（EMC）与电磁干扰（EMI）：高速信号的快速变化容易产生电磁辐射，影响其他设备，也可能受到外部干扰。本章将介绍EMC/EMI的基本原理，包括辐射源、传播路径和接收机制。讲解PCB布局布线对EMC/EMI的影响，如环路面积、信号回流路径、屏蔽等。介绍EMC/EMI的测试标准和方法，以及PCB设计中降低EMI的常用技巧，如差分信号的布线、接地设计、滤波等。 高速时钟与抖动管理：时钟信号是高速数字系统的脉搏。本章将深入分析高速时钟的特性，包括频率、占空比、上升/下降时间等。重点讲解时钟抖动（Jitter）的产生原因、分类（随机抖动、确定性抖动）及其对系统性能的影响。介绍时钟树的优化设计，包括时钟缓冲器、时钟分配器的选择与布局，以及时钟信号的布线技巧，以最小化时钟抖动。 高速PCB设计规则与约束：不同FPGA厂商和不同系列的FPGA都有其特定的PCB设计规则和约束（Design Rule）。本章将梳理和总结主流FPGA器件的PCB设计指南，包括走线宽度、间距、过孔设计、层叠结构、阻抗匹配等。讲解如何在EDA工具中设置和管理这些设计规则，以确保PCB设计符合FPGA器件的要求。 第二部分：FPGA 高速板卡设计实践 在掌握了基础理论后，本部分将引导读者进行实际的FPGA高速板卡设计。 FPGA 选型与接口定义：根据项目需求，如何选择最适合的FPGA器件，包括逻辑容量、性能、功耗、I/O接口类型和数量等。详细讲解如何根据FPGA数据手册定义高速接口信号，如DDR内存接口、PCIe接口、高速串行接口等的物理引脚分配和电气特性。 PCB Layout 策略与技巧： 层叠结构设计：根据信号速率和层数需求，合理规划PCB的层叠结构，确保信号层与参考平面之间的紧密耦合，优化阻抗控制和信号完整性。 关键信号布线：详细讲解差分信号、单端高速信号、时钟信号、复位信号等的布线规则。包括等长、等距、蛇形走线、避让、串扰抑制等技巧。 电源与地网络设计：优化电源和地平面的设计，确保足够的电流承载能力和最小的阻抗。合理布局去耦电容，有效抑制电源噪声。 FPGA 封装与散热设计：分析不同FPGA封装（如BGA、QFP）的特性，讲解BGA封装的焊盘设计、过孔策略（如微过孔、盲/埋过孔）以及散热解决方案，如散热片、风扇、热电偶等。 连接器与接口布局：合理布局外部连接器，考虑信号的走向和长度，减少信号的耦合和干扰。 高速接口设计实例： DDR SDRAM 接口设计：从DDR PHY的配置、PCB走线规则（长度匹配、阻抗控制、拓扑结构），到调试和验证，提供详细的设计流程和注意事项。 PCIe 接口设计：讲解PCIe物理层（PHY）的要求，差分信号的布线、阻抗控制、连接器选择，以及信号完整性和眼图的分析。 高速串行接口（如SFP+/QSFP+）设计：重点关注阻抗匹配、损耗控制、连接器的选择以及光模块的协同设计。 FPGA 内部时序约束与综合：讲解如何在HDL代码中编写时序约束（SDC文件），确保FPGA内部逻辑的时序满足设计要求。分析综合后的时序报告，识别并解决时序违例问题。 PCB Layout 后的 SI/PI/EMC 仿真与验证：介绍如何利用仿真工具对完成Layout的PCB进行SI、PI和EMC分析。如何根据仿真结果优化Layout，例如调整走线宽度、增加去耦电容、修改层叠结构等。讲解眼图测试、S参数测试、时域反射（TDR）测试、差分阻抗测试等实际测量手段。 第三部分：FPGA 高速板卡设计进阶与优化 本部分将深入探讨一些高级的设计主题和优化策略，以应对更严苛的设计挑战。 先进的信号完整性分析技术： 眼图分析与优化：深入理解眼图的各项参数，以及如何通过PCB设计优化眼图的质量。 损耗分析与补偿：分析PCB材料损耗、连接器损耗、焊盘损耗等，并探讨补偿技术（如信号衰减补偿器）。 多板互联与背板设计：当系统规模扩大，需要多块PCB板互联时，如何设计高效的背板和连接方案，并考虑信号完整性。 高级电源完整性设计： 多电压轨与低压差分信号（LVDS）电源设计：针对复杂的FPGA系统，设计多路不同的电源轨，以及对LVDS等低电压差分信号的电源要求。 瞬态响应与滤波设计：优化电源的瞬态响应，有效滤除电源噪声，确保FPGA在各种工作负载下的稳定性。 EMC/EMI 问题的深度剖析与解决方案： 辐射源识别与抑制：深入分析PCB上可能产生EMI的信号源，并提供有效的抑制方法，如低阻抗回流路径、滤波、屏蔽等。 传导干扰的控制：分析PCB上的传导干扰，并设计有效的滤波和隔离方案。 EMC/EMI 测试与认证：讲解EMC/EMI测试的标准和流程，以及如何通过设计来满足相关的认证要求。 高速串行器/解串器（SerDes）接口设计：详细讲解FPGA内嵌SerDes的架构、配置和使用，以及相关的PCB设计要求，如差分阻抗、回流路径、信号耦合等。 高级布线技术与仿真优化： HDI（高密度互连）PCB 设计：介绍HDI技术在高速PCB设计中的应用，如微过孔、叠孔、埋盲孔等，以及如何利用HDI技术提高布线密度和性能。 协同仿真与参数提取：介绍如何将PCB布局布线信息与FPGA设计工具进行协同仿真，以及如何进行精确的S参数提取。 FPGA 工艺与封装的协同设计：深入理解FPGA的制造工艺和封装技术对高速信号传输的影响，并进行相应的协同设计。 生产制造与可测试性设计（DFT）：考虑PCB的可制造性，简化生产流程。在设计阶段融入可测试性设计，为后续的生产测试和故障诊断做好准备。 第四部分：工具链与案例分析 本部分将聚焦于实际的设计工具和工业界的成功案例。 主流 EDA 工具的使用与技巧： 原理图设计工具（如Altium Designer、OrCAD Capture）：讲解原理图绘制、元器件选择、网络表生成等。 PCB Layout 工具（如Altium Designer、Allegro）：重点讲解高速PCB的布局、布线、规则设置、层叠定义、DRC/LVS检查等。 SI/PI/EMC 仿真工具（如HyperLynx、ADS、Sigrity）：介绍这些工具在高速设计流程中的应用，如何进行仿真设置、结果分析和优化。 FPGA 开发套件：简要介绍FPGA厂商提供的开发套件，如Vivado、Quartus Prime，以及其在IP集成、时序约束、综合、布局布线、比特流生成等方面的功能。 高速板卡设计流程与管理：梳理一套完整的FPGA高速板卡设计流程，从需求分析、方案设计、原理图绘制、PCB Layout、仿真验证、制板、调试到最终产品交付。强调流程中的关键节点和质量控制点。 工业界成功案例分析：选取实际项目中的典型高速FPGA板卡设计案例，如高性能计算加速卡、通信基站射频前端、高速采集卡、医疗影像设备等，深入剖析其设计挑战、解决方案和最终成果。通过这些案例，读者可以更直观地理解本书所介绍的理论和实践技术。 未来趋势展望：简要探讨FPGA技术和高速电路板设计领域的最新发展趋势，如更高频率的接口、更先进的封装技术、AI在设计中的应用等。 目标读者 本书面向以下读者群体： 电子工程、通信工程、计算机科学与技术等相关专业的在校学生：为他们提供扎实的理论基础和实践指导，为未来的职业生涯打下坚实基础。 在职的硬件工程师、嵌入式工程师、FPGA开发工程师：帮助他们提升在高速电路板设计领域的专业技能，解决实际工作中遇到的难题。 对FPGA高速电路板设计感兴趣的业余爱好者和技术探索者：提供系统性的学习路径和丰富的实践指导。 本书特色 内容全面深入：涵盖了FPGA高速板卡设计的各个关键环节，从基础理论到高级优化，无所不包。 理论与实践相结合：注重理论知识的讲解，并结合大量的实际工程案例和技巧，指导读者动手实践。 图文并茂，易于理解：配以丰富的图示、表格和代码示例，使复杂的概念更加直观易懂。 贴近工程实际：以解决实际工程问题为导向，提供切实可行的设计方法和解决方案。 紧跟技术前沿：关注当前和未来的技术发展趋势，使读者能够掌握最先进的设计理念和技术。 通过阅读本书，读者将能够系统地掌握FPGA高速电路板设计的核心技术，从容应对日益复杂和高速化的电子系统设计挑战，设计出高性能、高可靠性的FPGA产品。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和印刷质量真的挺不错，拿在手里感觉挺有分量的。内容上，作者对整个设计流程的把握非常到位，从最初的系统规划到后期的物理实现，每一步都讲解得非常细致。尤其是一些关键的设计点，比如电源完整性（PI）和信号完整性（SI）的分析，书里给出了很多实用的仿真和验证方法，对于初学者来说非常有指导意义。我印象最深的是关于高速通道设计的那几章，作者没有停留在理论层面，而是结合具体的案例，展示了如何在实际项目中应对各种复杂的电磁兼容性（EMC）问题。不过，有一点稍显遗憾，可能由于篇幅所限，对最新的高速串行接口标准，比如PCIe Gen5或更高版本的细节探讨略显保守，希望后续版本能增加更多前沿技术的剖析，毕竟高速设计领域日新月异，紧跟技术前沿至关重要。总的来说，这是一本扎实的技术手册，适合有一定基础，希望深入理解Allegro在高速PCB设计中应用的技术人员阅读。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常严谨且专业，没有过多的修饰，直奔主题，这对于追求效率的工程师来说是极大的福音。它深入探讨了高速设计中的“魔鬼细节”，例如过孔的等效电感对时序的影响，以及在PCB边缘如何处理信号的过冲和下冲。作者对于信号完整性仿真结果的解读是这本书的一大亮点，他教会读者如何区分“仿真伪影”和“真实物理问题”，这在许多初级读物中是缺失的。对于那些希望将设计能力从“能布通”提升到“能跑稳”阶段的工程师，这本书提供了必要的知识框架和技术深度。不足之处在于，对于Allegro软件界面的迭代更新可能存在滞后性，毕竟软件版本变化较快，某些菜单路径和图标可能与最新版本略有出入，但这并不影响核心设计理念的传达，需要读者自行适应软件的微小变化。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构编排非常符合我的阅读习惯，它不像很多教材那样枯燥地堆砌公式和定义，而是采用了一种项目驱动式的叙事方式。读者可以清晰地看到一个复杂的高速电路板是如何一步步从概念走向物理实现的。我发现它在处理多层板堆叠和电源分配网络（PDN）设计这一块做得尤为出色。特别是关于去耦电容的选型和布局策略，书中提供了一套清晰的决策树，避免了我们在实际设计中因为电容组合过多而产生的困惑。此外，作者对设计规则检查（DRC）和物理验证（LVS/DRC/Extract）的重视程度也值得称赞，强调了验证是设计周期的生命线。如果一定要提改进意见，我觉得如果在特定章节能穿插一些实际的失败案例分析，并展示如何用Allegro工具反向推导出问题所在，那这本书的实用价值会再上一个台阶。现在的案例偏向于“成功路径展示”，而对“陷阱规避”的描述还可以更生动一些。

评分☆☆☆☆☆

我是在一个项目中急需提升PCB设计能力时找到这本书的，坦白说，初看时感觉内容有点“硬核”，很多术语和概念需要结合实际操作来消化。这本书的优点在于它不是那种空泛地谈论“做好设计”的书，而是深入到了具体工具的操作层面。对于Allegro布局布线器的那些专业技巧，比如如何高效地管理差分对、如何进行层叠优化以及复杂的阻抗控制设置，作者都详细拆解了操作步骤。我特别喜欢它在讲解约束设置时的逻辑性，先讲原理，再示范如何在软件中将其转化为可执行的规则，这极大地帮助我理清了设计意图与软件实现之间的关系。然而，对于非硬件工程师背景的读者（比如我最初的软件背景），可能需要花费更多时间去理解其背后的电磁学原理，书中对这些理论背景的铺垫相对较少，更侧重于“如何做”而非“为何如此做”。总体来说，这本书更像是一位经验丰富的老工程师手把手带你入门实战环节的工具书，而不是一本纯理论教材。

评分☆☆☆☆☆

我个人对这本书的价值评估，主要基于它在“设计规范化”方面给予的巨大帮助。在进行大型、多人协作的FPGA板卡设计时，如何确保所有人的设计都符合预设的电气性能标准是关键。这本书详尽地介绍了如何在Cadence环境中建立和维护一套完整的、可追溯的设计约束集。它不仅仅是教你如何使用Allegro，更是在传递一种系统化的、面向性能的设计哲学。作者在讲解布线策略时，非常强调与FPGA厂商提供的设计指南的对接，这一点非常关键，避免了因不兼容而导致的返工。如果非要挑剔，我希望书中能对高速设计中的热管理（Thermal Management）部分能有更深入的讨论，尤其是在高功耗FPGA的散热设计中，如何与Allegro的物理设计流程相结合，进行热仿真和优化，这是一个与信号/电源完整性同等重要的课题，目前的覆盖略显单薄。尽管如此，这本书依然是高速PCB设计领域不可多得的优秀参考资料。