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

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121341120

商品编码：29763172800

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
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

《高性能PCB设计实战：从原理到工艺的深度解析》 内容简介 本书是一本专注于高性能印刷电路板（PCB）设计的实战指南，旨在为读者提供一套系统、深入且面向实际工程应用的PCB设计方法论。本书不拘泥于特定EDA工具的细节操作，而是着重于讲解高性能PCB设计背后的核心原理、关键技术和工程实践。通过对信号完整性（SI）、电源完整性（PI）、电磁兼容性（EMC）等关键课题的细致剖析，以及对PCB布局布线、元器件选型、工艺制造等环节的全面探讨，本书将带领读者跨越理论的藩篱，抵达工程实践的彼岸，助力其设计出性能卓越、稳定可靠的高速、高频、高密度PCB。 第一章：高性能PCB设计的基石——核心理论与挑战 本章将深入探讨高性能PCB设计所面临的根本性挑战，并建立起坚实的设计理论基础。我们将从高速信号传输的物理本质出发，解析信号在PCB上传输时会遇到的各种损耗（如介质损耗、导体损耗、反射损耗）和失真（如串扰、过冲、振铃）。理解这些现象的根源，是后续所有优化设计的前提。 信号完整性（SI）的本质：详细阐述了信号在传输线上传播的电磁场行为，包括阻抗匹配、反射、串扰和损耗的数学模型与物理机理。我们将探讨传输线的类型（如微带线、带状线），以及影响其特性的关键参数（如介电常数、铜箔厚度、蚀刻精度）。 电源完整性（PI）的重要性：解析了电源噪声的产生机制，包括地弹、电源纹波、瞬态电压下降（IR Drop）等，以及它们对数字电路稳定性的影响。我们将介绍去耦电容的选型、放置策略，以及电源分配网络（PDN）的设计原则，强调构建低阻抗、高效率的PDN的重要性。 电磁兼容性（EMC）的设计考量：从辐射源、耦合路径和接收体的角度，深入分析PCB设计中的EMC问题。我们将讲解差模辐射、共模辐射的产生机理，以及如何通过合理的布局、布线、屏蔽和滤波来抑制电磁干扰，确保产品符合相关的EMC标准。 高速数字信号的特点：分析了随着数据速率的提升，数字信号在PCB上的行为变化，例如上升沿/下降沿的快速性带来的高频分量，以及时钟信号抖动（Jitter）的影响。 高性能PCB设计的关键挑战：总结了在设计过程中需要重点关注的技术难点，如高密度互连（HDI）技术、堆叠工艺、散热管理、可靠性等。 第二章：信号完整性（SI）的精细化设计 本章将聚焦于信号完整性的具体设计策略和优化方法，为读者提供一套行之有效的SI设计流程。我们将从仿真建模开始，逐步深入到实际布局布线中的各种细节考量。 传输线理论与模型：详细讲解了微带线、带状线等常见传输线的特性阻抗计算公式，以及影响阻抗的因素。引入了S参数和TDR（时域反射计）等分析工具，用于表征传输线的电气特性。 阻抗匹配的设计：阐述了为什么阻抗匹配是保证信号完整性的首要任务，并介绍了多种匹配方法，如端接匹配（串联匹配、并联匹配）、源端匹配等，以及如何根据电路的特性和实际需求进行选择。 串扰的分析与抑制：深入剖析了相邻信号线之间的耦合机制，包括容性耦合和感性耦合。本章将详细讲解影响串扰的因素（如间距、长度、参考平面），并提供多种抑制串扰的有效手段，例如增加间距、走差分线、使用参考平面隔离等。 信号回流路径的优化：强调了正确且连续的信号回流路径对于保证信号质量至关重要。我们将探讨如何设计低阻抗的返回路径，避免回流路径的“越界”（Routing on unintended planes）现象，并详细讲解地弹（SSO）和共模电压的产生机理及抑制方法。 损耗的计算与补偿：分析了介质损耗和导体损耗在高频下的影响，以及如何通过选择合适的PCB板材、控制铜厚和表面处理来降低损耗。将介绍补偿技术，如预加重（Pre-emphasis）和去加重（De-emphasis）。 时域与频域分析在SI中的应用：介绍如何利用仿真工具（如SPICE、ADS、HyperLynx等）对信号完整性进行仿真分析，包括眼图（Eye Diagram）的生成与解读，以及S参数、TDR等频域和时域数据的分析方法，用于预测和诊断信号质量问题。 第三章：电源完整性（PI）的健壮性设计 本章将全面深入地探讨电源完整性（PI）的设计，旨在帮助读者构建稳定、高效的电源分配网络（PDN），最大限度地降低电源噪声对系统性能的影响。 PDN的设计目标与挑战：明确了PI设计的核心目标是为所有组件提供稳定、低噪声的电源，并介绍了PDN设计所面临的挑战，如高密度组件对电流的需求、电源噪声的累积效应。 去耦电容的设计策略：详细讲解了不同类型（陶瓷、钽、电解）去耦电容的选型依据、容值选择、ESL（等效串联电感）和ESR（等效串联电阻）的影响。重点阐述了多级去耦电容的配置原则，以及如何根据信号频率选择合适的去耦电容。 电源平面和地平面的设计：强调了宽阔、连续的电源和地平面是构建低阻抗PDN的关键。本章将讲解电源和地平面的分区、阻抗控制，以及如何处理过孔（Vias）对返回路径的影响。 IR Drop（电压降）的分析与优化：详细介绍IR Drop的产生机理，以及它对器件性能的影响。将阐述如何通过增加电源线宽度、优化布局、使用多层电源平面等方法来减小IR Drop。 瞬态电压下降（VDD Sag/Ripple）的预测与抑制：分析了当器件瞬间消耗大电流时可能发生的VDD Sag。本章将介绍如何通过仿真工具来预测VDD Sag，并提出相应的对策，如增加大容量去耦电容、优化PDN结构。 PI仿真与分析：介绍如何使用PI仿真工具（如ANSYS SIwave, Keysight PIPro）来分析PDN的阻抗、IR Drop、VDD Sag等参数，并指导读者根据仿真结果进行优化。 第四章：电磁兼容性（EMC）的工程实践 本章将从工程实践的角度，深入探讨PCB设计中的EMC问题，为读者提供一套系统的EMC设计指南，帮助其设计出满足EMC标准的电子产品。 EMC的基本原理与模型：解析了电磁干扰（EMI）的产生、传播和接收过程，介绍了EMI的三要素：干扰源、传播途径和敏感设备。 PCB设计中的EMI源：分析了高速信号、时钟信号、开关电源、高频器件等可能产生的EMI。 EMI的传播途径与耦合机制：讲解了传导干扰和辐射干扰的传播方式，以及空间辐射、缝隙辐射、串扰等耦合机制。 EMC设计的关键策略： 布局优化：强调了元器件布局、电源和地平面、信号走线等对EMC的影响，例如缩短高速信号线、远离敏感器件、合理放置滤波元件。 布线规则：详细讲解了信号走线、差分走线、参考平面选择、过孔使用等规则，以最小化EMI辐射和耦合。 滤波与屏蔽：介绍了各种滤波器的类型和应用，以及如何利用屏蔽罩、金属外壳等进行电磁屏蔽。 接地设计：深入阐述了单点接地、多点接地、混合接地等接地方式的优缺点，以及如何优化接地设计以降低EMI。 EMC设计流程与测试：指导读者如何在设计流程中融入EMC设计考量，并介绍了EMC测试的基本原理和常见的EMC测试项目（如辐射发射、传导发射、抗扰度测试）。 第五章：PCB布局布线的深度优化 本章将聚焦于PCB布局布线的具体技术和优化策略，涵盖了从元器件布局到精细布线等各个环节，旨在帮助读者高效、准确地完成高性能PCB的设计。 元器件布局的艺术与科学： 功能分区与模块化设计：讲解了如何根据电路功能将元器件进行合理分区，形成模块化设计，以简化布线和提高EMC性能。 高速信号路径优化：强调了缩短高速信号线、保持等长、保持良好回流路径的重要性。 电源和地连接：阐述了如何为高频器件提供最短、最直接的电源和地连接。 散热考虑：将结合具体案例，讲解如何考虑大功率器件的散热问题，如增加散热铜箔、合理安排散热孔等。 可制造性设计（DFM）：初步引入DFM的概念，提醒读者在布局时考虑元器件间距、过孔设计等对后续生产的影响。 精细布线技巧与实践： 差分信号布线：详细讲解差分对的定义、布线规则（等长、等宽、间距一致）、回流路径设计，以及常见的差分线类型。 蛇形线（Meandering Lines）的应用与注意事项：分析了蛇形线在等长调整中的作用，以及如何控制其长度和间距以避免引入不必要的电感和容抗。 过孔（Vias）的设计：深入探讨了过孔对信号完整性的影响，包括过孔的寄生电感、容抗，以及如何优化过孔的数量和放置位置。介绍背钻（Back Drilling）和盲/埋孔（Blind/Buried Vias）等HDI技术。 敏感信号的隔离：讲解了如何通过合理的布线和参考平面来隔离敏感模拟信号和数字信号。 拓扑结构的选择：分析了点对点（Point-to-Point）、星型（Star）、菊花链（Daisy Chain）等不同拓扑结构在高速信号设计中的适用性。 跨层信号布线策略：讨论了在多层PCB中，信号跨越不同电源平面或地平面时的注意事项，以及如何保证良好的回流路径。 第六章：PCB材料、工艺与可制造性设计（DFM） 本章将从更宏观的视角，探讨PCB材料的选择、先进的制造工艺以及可制造性设计（DFM）的重要性，为读者提供设计与生产之间的桥梁。 PCB板材的选择与特性： 介电常数（Dk）与介质损耗（Df）：深入解析Dk和Df对信号传输速度和损耗的影响，介绍FR-4、高频板材（如Rogers系列）、聚四氟乙烯（PTFE）等常见板材的特性和适用范围。 铜箔厚度与表面处理：讲解铜箔厚度、表面处理（如沉金、OSP、ENIG）对阻抗、连接性和可靠性的影响。 热膨胀系数（CTE）：分析CTE失配对高密度封装和热应力下的可靠性影响。 先进的PCB制造工艺： 高密度互连（HDI）技术：介绍HDI的层叠结构、微过孔（Microvias）、盲/埋孔技术，以及它们如何支持更高密度的互连。 堆叠工艺（Stack-up）的设计：讲解如何根据信号要求、阻抗控制需求和成本考量来设计合理的PCB堆叠结构。 阻抗控制的实现：详细阐述了如何通过精确控制层厚、线宽、线间距和板材参数来实现阻抗控制。 特殊工艺：简要介绍埋嵌元件、刚挠结合板等特殊工艺的应用。 可制造性设计（DFM）： DFM的重要性：强调DFM是降低制造成本、提高良率、缩短生产周期的关键。 DFM规则：涵盖了线宽/线距、孔径/焊盘大小、间距、开窗、丝印等方面的DFM要求。 DRC（设计规则检查）与DFM检查：讲解了DRC和DFM检查工具在实际设计中的作用，以及如何根据检查结果进行修正。 与PCB制造厂商的沟通：强调了与PCB制造厂商保持良好沟通的重要性，以便在设计初期就考虑到可制造性。 第七章：高性能PCB设计流程与案例分析 本章将整合前几章所学的知识，为读者构建一套完整的高性能PCB设计流程，并通过具体的工程案例来巩固和深化理解。 端到端的PCB设计流程： 需求分析与规格定义：强调对系统性能、成本、功耗等需求的清晰理解。 原理图设计与仿真：讲解原理图设计中的关键考虑，以及关键信号的初步仿真。 PCB布局与布线：详细梳理布局和布线过程中的各个步骤和重点。 SI/PI/EMC仿真与优化：贯穿整个设计流程的仿真与优化。 DFM检查与 Gerber生成：最后的检查与制版文件的输出。 样品验证与批量生产：强调物理样品的验证以及与生产过程的反馈。 高性能PCB设计案例研究： 案例一：高带宽数据采集卡的SI/PI/EMC设计：分析该卡片在高频ADC、DAC和FPGA等关键器件上的设计挑战，以及相应的SI/PI/EMC解决方案。 案例二：高性能服务器主板的电源分配网络设计：重点分析服务器主板上CPU、内存等对电源稳定性的高要求，以及如何设计强大的PDN。 案例三：高性能通信设备的EMC设计：探讨通信设备在电磁兼容性方面的特殊要求，以及如何通过布局、布线、滤波等手段来满足标准。 附录 常用PCB设计术语解释 相关标准和法规参考 推荐的仿真工具列表 本书内容翔实，理论与实践相结合，适合从事高速数字信号处理、通信、嵌入式系统、计算机硬件设计等领域的工程师、技术人员以及相关专业的学生阅读。通过本书的学习，读者将能够掌握高性能PCB设计的核心理念和关键技术，有效解决实际工程中遇到的复杂设计问题，并最终设计出满足严苛性能要求的产品。

评分☆☆☆☆☆

作为一名资深的硬件架构师，我深知好的高速设计是“三分设计，七分验证”。因此，我最关注的是一本书对设计与仿真之间关系的阐述。这本书在这方面的处理堪称典范。它没有将Allegro的布局布线与HyperLynx的仿真割裂开来，而是展示了一个无缝衔接的闭环流程。从设计初期的堆叠规划，到布线过程中的实时设计规则检查（DRC），再到最终出Gerber前的全波3D电磁场仿真，每一个环节的工具协同操作都讲解得极其细致。尤其是对S参数和TDR波形的解读，书中提供的范例非常具有说服力，能让读者清晰地分辨出哪些是由于设计不良导致的信号退化，哪些是可接受的系统噪声。对于需要通过严格的合规性测试（如PCIe Gen5或高速以太网）的项目而言，这种从设计到验证的整体视角是绝对必需的。这本书的价值，在于它提供了一个可重复、可追溯的高速设计方法论，而不仅仅是一堆孤立的设计技巧。

评分☆☆☆☆☆

这本关于FPGA高速板卡设计的书，着实让我这个在PCB设计领域摸爬滚打了好几年的人，眼前一亮。我原本以为市面上关于Allegro工具的应用书籍大多都是偏向基础操作的讲解，枯燥乏味，直到我翻开这本书，才发现它真正深入到了高速设计那些“痛点”之中。作者显然对实际项目中的挑战有着深刻的理解，从信号完整性（SI）的理论基础讲起，到如何利用Cadence Allegro的强大功能进行实际布局布线优化，逻辑清晰得如同庖丁解牛。特别是对于诸如阻抗控制、串扰分析、电源完整性（PI）的评估，书中给出的案例和步骤，不是那种教科书式的空泛理论，而是紧密结合FPGA芯片的I/O特性和高速SerDes通道的要求。我尤其欣赏它在“设计约束的建立与管理”这一章节中的详尽论述，这往往是新手最容易忽略，但却是决定板卡成败的关键环节。读完后，我立刻在手头的一个新项目中尝试了书中提到的迭代优化流程，效果立竿见影，大大缩短了设计和验证周期。这本书绝不是那种只停留在软件界面演示的“傻瓜式”手册，它更像是一本高级工程师的实战经验汇总，对于追求极致性能的硬件工程师来说，是不可多得的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

说实话，市面上很多声称是“FPGA设计”的书籍，往往将重点过度放在了HDL代码和逻辑综合上，对于承载这些昂贵芯片的物理载体——PCB——的重视程度严重不足。这本书则完全反其道而行之，它将硬件设计的“落地”环节提升到了核心地位。它细致入微地探讨了FPGA芯片封装引脚的特性对PCB设计带来的具体影响，例如BGA的球沥设计、散热考量与布线资源的权衡。对于PCB工程师来说，理解芯片的物理世界，远比单纯会操作EDA软件重要得多。书中对高速差分对的蛇形线设计、长度匹配的精度要求，以及如何通过Allegro的特定功能来保证这些高精度要求的实现，有着深入的剖析。我印象最深的是关于地弹和电源噪声如何通过芯片内部的封装寄生参数耦合到信号线上进行分析的部分，这体现了作者对整个系统级信号流动的深刻洞察力，而不仅仅是停留在单板层面。

评分☆☆☆☆☆

我带着一种近乎挑剔的眼光来审视这本关于高速板卡设计的专业书籍，毕竟在这个快速迭代的行业里，知识的“保质期”非常短。然而，这本书成功地跨越了单纯的工具讲解层面，直击高速设计的核心难题——如何在复杂的物理约束下，实现系统性能的最优化。它对时序收敛的理解，不仅仅停留在建立和保持时间的概念，而是深入到了如何通过层叠结构、参考平面设计以及精确的布线延迟补偿来达成目标。书中对于高密度互联（HDI）技术在FPGA板卡中的应用分析，也非常到位，比如微过孔（Microvia）的使用策略及其对SI的影响，提供了非常实用的指导。当我读到关于电源分配网络（PDN）的章节时，我几乎能感受到作者在实际遇到地弹噪声和压降问题时的那种挫败感，以及最终找到解决方案时的豁然开朗。作者没有回避那些棘手的工程难题，而是直面它们，并系统性地给出了一套基于Cadence工具链的系统化解决方案。这本书的价值在于，它教会的不仅仅是“怎么做”，更重要的是“为什么这么做”，这对于培养工程师的底层设计思维至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排非常具有层次感，它似乎是为那些已经掌握了基础PCB设计知识，但需要在高频、大数据率领域寻求突破的工程师量身定制的。叙述风格严谨而不失生动，大量的工程实例和截图辅助理解，使得原本抽象的电磁理论变得触手可及。对于我这种习惯于在多板共存、复杂系统集成环境中工作的工程师来说，书中关于系统级EMC/EMI考量的章节尤为珍贵。它不仅关注单板内部的信号质量，还拓展到了系统间的耦合和屏蔽策略，以及如何通过合理的板间连接器选择和屏蔽罩设计来满足苛刻的电磁兼容要求。阅读过程中，我多次停下来，对照我自己的设计文档进行反思和校验，发现了不少自己过去因为经验不足而忽略的细节。总而言之，这是一本从“能用”到“好用”，再到“极致性能”的跨越式指导手册，它为读者提供了一套在高速数字系统设计领域内，既符合工程实践又具备前沿理论深度的参考框架。