信號、電源完整性仿真設計與高速産品應用實例 電子與通信 書籍

信號、電源完整性仿真設計與高速産品應用實例 電子與通信 書籍 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

圖書標籤:
  • 信號完整性
  • 電源完整性
  • 高速電路
  • 仿真設計
  • 電子工程
  • 通信工程
  • PCB設計
  • SI/PI
  • 高速産品
  • 應用實例
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店鋪: 青草書店專營店
齣版社: 電子工業齣版社
ISBN:9787121331220
商品編碼:29869914371

具體描述

  商品基本信息,請以下列介紹為準
商品名稱:信號、電源完整性仿真設計與高速産品應用實例 電子與通信 書籍
作者:毛忠宇[等]編著
定價:88.0
齣版社:電子工業齣版社
齣版日期:2018-01-01
ISBN:9787121331220
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版次:
裝幀:
開本:16開

  內容簡介
本書基於一個已成功開發的高速數據加速卡産品,從産品的高度介紹所有的接口及關鍵信號在開發過程中信號、電源完整性仿真的詳細過程,對涉及的信號與電源完整性仿真方麵的理論將會以圖文結閤的方式展現,方便讀者理解。


深入解析高速電子係統設計中的關鍵挑戰與實用解決方案 在當今瞬息萬變的電子技術領域,隨著集成電路性能的飛速提升和數據傳輸速率的指數級增長,信號完整性(Signal Integrity, SI)和電源完整性(Power Integrity, PI)已成為決定高速電子産品性能、穩定性和可靠性的核心要素。從消費電子到高性能計算,從通信設備到航空航天係統,任何一個環節的完整性問題都可能導緻信號失真、數據錯誤,甚至係統崩潰,給産品研發帶來巨大的挑戰和不可預知的風險。 本書旨在為廣大電子工程師、嵌入式係統開發者、硬件設計人員以及相關領域的研究者提供一套全麵、深入且極具實踐指導意義的解決方案。我們拋開瞭過於理論化、晦澀難懂的講解方式,而是聚焦於實際産品設計中所遇到的典型問題,並結閤前沿的仿真技術和豐富的應用實例,係統地剖析信號與電源完整性的産生機製、影響因素,並提供一套完整的分析、設計和優化流程。 信號完整性(SI):保障數據傳輸的純淨與準確 在高速數字信號傳輸過程中,信號沿傳輸綫傳播時,會受到多種因素的乾擾,導緻信號波形發生畸變,如反射、串擾、損耗、振鈴(Ringing)、過衝(Overshoot)、欠衝(Undershoot)等。這些畸變一旦超過係統容許的閾值,將直接影響信號的邊沿速率,導緻時序錯誤,進而引發數據誤讀或係統不穩定。 本書將深入探討信號完整性的各個方麵: 傳輸綫理論與模型: 從基本的傳輸綫方程齣發,詳細講解阻抗匹配、信號反射、多路反射、阻抗不匹配的危害以及如何通過閤理的走綫設計和端接技術來最小化反射。我們將解析集總參數模型和分布參數模型在不同場景下的適用性。 信號衰減與損耗: 詳細分析導綫損耗(集膚效應、介質損耗)和連接器損耗對信號質量的影響,並提供優化走綫工藝、選擇低損耗材料、閤理布局連接器的策略。 串擾(Crosstalk): 深入剖析相鄰信號綫之間的耦閤機製,包括前嚮串擾(Far-End Crosstalk, FEXT)和後嚮串擾(Near-End Crosstalk, NEXT)。我們將詳細講解如何通過間距控製、差分對設計、屏蔽等技術來有效抑製串擾。 信號完整性仿真工具的應用: 手把手指導讀者如何使用業界主流的SI仿真軟件(如Ansys SIwave, Cadence Sigrity, Keysight ADS等)進行模型建立、參數設置、仿真運行和結果分析。我們將演示如何設置激勵源、負載、器件模型,如何解讀S參數、眼圖(Eye Diagram)、時域波形,以及如何利用仿真結果指導PCB布局布綫。 高速連接器與電纜的影響: 分析不同類型連接器和電纜的電氣特性,以及它們在高速信號傳輸中的潛在瓶頸,並提供選擇和設計原則。 差分信號設計: 詳細闡述差分信號的原理、優勢以及在實際設計中的關鍵點,包括差模信號、共模信號、走綫對稱性、端接方式等,以最大化其抗乾擾能力和數據傳輸速率。 時序分析與抖動(Jitter): 結閤信號完整性分析,講解時序裕量(Timing Margin)的概念,以及各種抖動來源(如占空比失真、周期抖動、隨機抖動)對係統時序的影響,並提供相應的優化方法。 PCB材料與工藝選擇: 深入分析不同PCB基材(如FR-4, 高頻闆材)的介電常數(Dk)和介電損耗(Df)對信號完整性的影響,並給齣選擇指南。 電源完整性(PI):保障芯片穩定工作的能量供應 芯片的正常工作高度依賴於穩定、乾淨的電源供應。電源完整性問題通常錶現為電源軌上的電壓跌落(Voltage Drop)、噪聲(Noise)、紋波(Ripple)和瞬態響應(Transient Response)不佳。這些問題會導緻芯片內部邏輯狀態錯誤、功能異常,甚至永久性損壞。 本書將全麵覆蓋電源完整性的關鍵議題: DC電壓下降(DC Voltage Drop)分析: 講解IR Drop的成因,包括走綫電阻、過孔電阻、焊盤電阻以及封裝的寄生電阻。我們將詳細介紹如何利用PI仿真工具精確計算IR Drop,並提供降低IR Drop的走綫設計(如加寬電源綫、采用多層電源平麵)和去耦設計策略。 AC噪聲與紋波: 深入分析電源轉換器(DC-DC Converter, LDO)産生的噪聲,以及高頻開關電源對敏感電路的乾擾。我們將重點講解去耦電容(Decoupling Capacitors)的作用、選型原則(容量、ESR、ESL)、布局和數量的優化方法,以形成有效的去耦網絡(Decoupling Network, DPN)。 電源網絡的阻抗分析: 詳細講解電源網絡的阻抗(Power Distribution Network, PDN)特性,包括其在不同頻率下的錶現。我們將演示如何通過仿真工具獲得PDN的阻抗麯綫,並分析低阻抗的關鍵頻率範圍,以及如何設計低阻抗的PDN。 瞬態響應與電源噪聲耦閤: 分析芯片開關行為産生的瞬態電流需求,以及電源網絡如何響應這種瞬態變化。我們將講解電源噪聲如何通過封裝、PCB等路徑耦閤到信號綫,影響信號完整性。 電源完整性仿真工具的應用: 指導讀者如何使用PI仿真軟件(如Ansys SIwave, Cadence Sigrity, Keysight ADS等)進行DC壓降分析、AC阻抗分析、瞬態響應仿真。我們將演示如何建立電源網絡模型,導入芯片的瞬態電流模型(如VRM模型),分析去耦電容的有效性,並進行優化。 封裝與BGA的影響: 分析BGA封裝的焊球、內引綫以及PCB過孔對電源網絡阻抗的影響,並給齣優化方案。 VRM(Voltage Regulator Module)設計與優化: 講解VRM的設計原理、拓撲結構以及在實際應用中的優化技巧,包括環路穩定性、瞬態響應、效率等。 仿真設計與實例應用:理論指導實踐 本書最大的特色在於將理論知識與實際工程應用緊密結閤。我們不僅僅停留在抽象的概念講解,而是通過大量真實世界的案例,展示如何在産品設計流程中集成SI/PI仿真分析。 典型高速接口設計案例: PCIe Gen5/Gen6接口設計: 分析高帶寬、高頻率下PCIe接口麵臨的SI/PI挑戰,如阻抗控製、損耗補償、眼圖分析、VRM設計等。 DDR5/DDR6內存接口設計: 講解DDR接口復雜的信號拓撲、多層走綫、時序要求以及如何進行SI/PI協同仿真。 USB4/Thunderbolt接口設計: 分析其高數據速率下的 SI/PI 設計考量,包括差分阻抗、屏蔽、連接器選擇等。 以太網PHY(10GbE, 40GbE, 100GbE)接口設計: 講解高速以太網信號的SI/PI設計難點和優化方法。 服務器主闆與高性能計算平颱設計: CPU與內存、芯片組之間的SI/PI設計。 復雜的電源分配網絡設計,多相供電的優化。 高密度互連(HDI)PCB的SI/PI考量。 通信設備(基站、交換機)設計: 高速SerDes通道的SI/PI設計。 電源完整性對射頻(RF)性能的影響。 嵌入式係統與IoT設備設計: 在資源受限的條件下進行有效的SI/PI設計。 低功耗設計下的電源完整性考量。 本書提供的每一個實例都將遵循一個清晰的流程:需求分析 -> 仿真建模 -> 參數設置 -> 仿真運行 -> 結果解讀 -> 問題診斷 -> 優化設計 -> 驗證。 通過對這些案例的深入剖析,讀者將能夠掌握一套完整的SI/PI問題解決框架,並在自己的設計項目中觸類旁通。 麵嚮讀者: 本書適閤所有參與高速電子産品設計的工程師,包括但不限於: PCB Layout工程師: 學習如何進行閤理的PCB布局布綫,規避SI/PI風險。 硬件設計工程師: 掌握從原理圖設計到PCB設計全流程中的SI/PI考量。 嵌入式係統工程師: 理解高速信號與電源對嵌入式係統性能的影響,並能進行初步的SI/PI評估。 仿真工程師: 深入學習SI/PI仿真工具的使用技巧和模型建立方法。 産品經理與項目管理者: 瞭解SI/PI在項目中的重要性,閤理規劃設計周期與資源。 在校學生與研究人員: 學習高速電子設計的前沿技術,為未來的職業生涯打下堅實基礎。 本書的價值: 係統性: 全麵覆蓋信號與電源完整性的理論、仿真和應用。 實踐性: 大量真實案例,直接指導實際工程設計。 前沿性: 涵蓋最新一代高速接口和技術。 工具導嚮: 詳細講解主流SI/PI仿真軟件的使用。 問題解決導嚮: 專注於解決實際設計中遇到的痛點。 通過閱讀本書,讀者將能夠構建起對信號與電源完整性的深刻理解,掌握利用仿真工具進行分析和優化的強大能力,從而顯著提高産品設計的成功率,縮短研發周期,降低返工成本,最終交付高性能、高可靠性的高速電子産品。我們相信,這本書將成為您在高速電子設計領域的得力助手和寶貴參考。

用戶評價

評分

讀完這本書,我最大的感受是它極大地提升瞭我解決高速電路設計問題的信心和能力。在過去,麵對一些復雜的SI/PI問題,我常常感到束手無策,不知道從何下手。而這本書就像一位經驗豐富的導師,一步一步地引導我走齣迷茫。它不僅傳授瞭知識,更重要的是傳授瞭一種解決問題的思維方式和方法論。 書中強調瞭“從宏觀到微觀,再從微觀到宏觀”的設計思路。首先,要對整個係統的SI/PI需求有一個宏觀的認識,瞭解不同接口之間的耦閤關係,以及電源網絡對信號的影響。然後,再深入到具體的布綫、過孔、連接器等微觀層麵進行優化。最後,要通過仿真和測量來驗證設計的有效性,並根據反饋進行迭代優化。這種係統性的設計方法,讓我能夠避免頭痛醫頭、腳痛醫腳的低效做法,而是能夠從全局齣發,找到最優的解決方案。

評分

總而言之,《信號、電源完整性仿真設計與高速産品應用實例 電子與通信 書籍》是一本集理論深度、仿真實踐、應用實例和調試經驗於一體的傑齣作品。它不僅能夠幫助我理解高速電路設計的核心原理,更能夠指導我如何在實際項目中有效地應用這些知識。這本書填補瞭我在這方麵的知識空白,也為我未來的職業發展打下瞭堅實的基礎。我將會反復閱讀這本書,並且將其作為我的案頭必備工具書,相信它會在我未來的設計生涯中發揮不可估量的作用。

評分

這本《信號、電源完整性仿真設計與高速産品應用實例 電子與通信 書籍》著實是一本令人拍案叫絕的佳作!我拿到它的時候,簡直就像發現瞭寶藏一樣,迫不及待地翻閱起來。首先,書名就直擊痛點,直指現代電子設計中最核心、也最具挑戰性的兩大領域——信號完整性(SI)和電源完整性(PI)。這兩者在高速數字電路設計中簡直是“生死攸關”的兩個環節,任何一個環節處理不好,都可能導緻整個係統性能急劇下降,甚至直接宣告失敗。這本書從一開始就抓住瞭這一點,而且在內容編排上,沒有像很多市麵上浮光掠影的書籍那樣,僅僅停留在理論的錶麵,而是深入淺齣地剖析瞭SI和PI問題的根源、錶現形式以及各種解決方案。 我尤其欣賞它在理論闡述上的嚴謹性和深度。書中對電磁場理論、傳輸綫理論、反射、串擾、損耗、去耦等概念的解釋,既有紮實的數學推導,又有清晰的物理圖像,讓我能夠真正理解“為什麼”會齣現這些問題,而不僅僅是“怎麼做”。比如,關於反射,它不僅僅講瞭阻抗不匹配會産生反射,還詳細分析瞭反射波的傳播路徑、幅度和相位,以及它們如何影響信號的眼圖和時序。對於串擾,它則從耦閤電容和耦閤電感的角度進行瞭深入剖析,並列舉瞭多種串擾抑製技術,如差分對布綫、地綫退耦、屏蔽等。這些詳細的分析,讓我對高速信號傳播的微觀世界有瞭更深刻的認識,為我後續的仿真設計打下瞭堅實的基礎。

評分

這本書還有一個讓我非常欣賞的地方,就是它對“調試”的重視。設計固然重要,但實際産品中總會有意想不到的問題齣現。這本書不僅僅是教你如何設計,還為讀者提供瞭一些常用的調試工具和方法。 例如,書中會介紹如何使用示波器來測量信號質量,包括如何設置閤適的探頭、如何捕捉異常信號、如何進行眼圖分析和抖動分析。它還會分享一些在實際調試中常見的“坑”,以及如何避免這些坑。對於電源噪聲的測量,書中也給齣瞭一些實用的技巧。這些調試經驗,對於幫助讀者解決實際産品中的問題,具有非常直接的指導意義。

評分

這本書在語言錶達上也是相當有功力的。作者並非枯燥地堆砌公式和術語,而是用一種非常清晰、流暢的語言來解釋復雜的概念。即使是一些非常晦澀的電磁場理論,在作者的筆下也變得易於理解。我尤其欣賞它在講解過程中穿插的一些生動的比喻和類比,例如用“水管”來類比傳輸綫,用“漣漪”來類比信號反射,這些都大大降低瞭理解的門檻。 此外,書中還引用瞭大量的圖錶、示意圖和實物照片,這些視覺化的元素極大地增強瞭書的可讀性和信息量。例如,在講解串擾時,書中會提供不同布綫方式下的耦閤示意圖,以及眼圖分析的圖示,讓讀者能夠直觀地感受到不同設計選擇帶來的影響。在講解電源退耦時,書中會展示不同容值、不同封裝的電容在PCB上的布局,以及相應的仿真結果。這些圖文並茂的內容,讓原本枯燥的技術知識變得生動有趣,也更容易被讀者吸收和記憶。

評分

這本書的另一大特色是它對“電源完整性”的重視程度。在很多早期的高速設計書籍中,往往更側重於信號完整性,而對電源完整性則有所忽視。然而,隨著信號速率的不斷提升,電源的穩定性對信號質量的影響越來越大。這本書非常及時地意識到瞭這一點,並給予瞭電源完整性足夠的篇幅。 書中詳細講解瞭電源網絡的寄生參數(ESR、ESL)、電源噪聲的産生機製、電源去耦策略(包括電容的選擇、布局、排序等),以及如何進行電源完整性仿真。它會告訴你,即使你的信號綫布綫再完美,如果電源噪聲過大,也無法保證信號的質量。通過書中對各種電源問題的深入分析和解決方案,我深刻認識到,SI和PI是相輔相成的,必須協同設計,纔能達到最佳的係統性能。

評分

這本書最讓我驚喜的是其“仿真設計”的實踐導嚮。理論知識固然重要,但脫離實際的理論是空洞的。這本書非常好地結閤瞭仿真工具的使用,將抽象的理論轉化為可操作的設計流程。書中詳細介紹瞭如何利用主流的SI/PI仿真軟件,如Ansys SIwave、Cadence Allegro Sigrity、Altium Designer等,進行電路的建模、參數提取、仿真設置以及結果分析。它不僅僅是簡單地羅列幾個工具的界麵,而是深入講解瞭在不同的設計階段,應該使用哪些仿真工具,關注哪些仿真指標,以及如何解讀仿真報告。 例如,在信號完整性方麵,書中會教你如何建立準確的PCB模型,包括疊層信息、銅箔厚度、介質材料參數等,然後設置好信號綫、過孔、連接器等關鍵元件的電氣模型。接著,會引導你進行眼圖仿真、時域反射(TDR)仿真、串擾仿真等,並告訴你如何通過這些仿真結果來評估信號質量,例如眼高、眼寬、抖動、誤碼率等。更重要的是,它還會告訴你,當仿真結果不理想時,應該從哪些方麵去優化設計,比如調整走綫長度、寬度、間隙,優化過孔設計,或者改變端接電阻等。這種從理論到仿真的無縫銜接,大大縮短瞭從設計到驗證的學習麯綫,讓我能夠更高效地解決實際設計中的問題。

評分

這本書的另一大亮點在於其豐富的“高速産品應用實例”。理論和仿真固然重要,但真正能夠檢驗設計能力的,是將這些理論和仿真應用到實際産品中去。這本書恰恰在這一點上做得非常齣色。它沒有僅僅提供一些孤立的、脫離實際的例子,而是選取瞭當下熱門和具有代錶性的高速産品,如DDR內存接口、PCIe接口、USB接口、HDMI接口、高速ADC/DAC接口等,對這些接口的SI/PI設計難點和解決方案進行瞭深入分析。 我特彆喜歡書中對DDR內存接口設計的詳細闡述。DDR信號的特點是速率高、通道多、時序要求極其苛刻,任何微小的信號完整性問題都可能導緻數據錯誤。書中從DDR信號的拓撲結構、差分對布綫、時鍾和數據信號的同步性、終端匹配、電源退耦等方麵,進行瞭全方位的講解,並結閤瞭實際的PCB布局布綫圖和仿真結果,生動地展示瞭如何通過精細的設計來滿足DDR信號的嚴格要求。類似地,對於PCIe和USB等接口,書中也深入剖析瞭它們的電氣規範、關鍵信號的SI/PI挑戰,以及對應的設計策略。這些實例為我提供瞭寶貴的參考,讓我能夠將學到的知識應用到我自己的項目中,並且能夠預見和規避潛在的設計風險。

評分

這本書的作者顯然是一位在高速電路設計領域擁有深厚實踐經驗的專傢。從書中透露齣的對各種設計細節的關注程度,以及對實際工程問題的深刻洞察,都足以證明這一點。他並沒有迴避一些“坑”,反而將這些“坑”詳細地呈現在讀者麵前,並給齣規避的方法。 比如,書中在講解過孔設計時,不僅僅告訴你過孔的寄生電感和電容會影響信號,還會深入分析不同類型過孔(如盲埋孔、堆疊孔)的設計考量,以及如何通過優化過孔結構來減小其對信號完整性的影響。在討論連接器時,它還會提及不同類型連接器的SI/PI特性差異,以及如何在係統設計中進行取捨。這些都是在一般的教材中難以找到的、極具價值的實戰經驗。

評分

這本書的“可讀性”也非常高,我強烈推薦給所有從事電子設計,特彆是高速數字設計工作的工程師。即使你不是專門從事SI/PI領域的研究者,這本書也能為你提供非常係統和實用的知識。 書中循序漸進的講解方式,讓我能夠從基礎概念入手,逐步深入到復雜的工程問題。而且,作者並沒有過度追求理論的嚴謹性而犧牲瞭實用性,而是將理論、仿真和實踐緊密地結閤起來。對我而言,這不僅僅是一本技術書籍,更像是一本“武功秘籍”,它教會瞭我如何運用各種“招式”來解決高速設計中的各種“難題”,讓我能夠更加自信地迎接未來的設計挑戰。

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