信號完整性與PCB設計 [Signal Integrity Issues and Printed Circuit Board ] 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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內容簡介

本書是一部論述印製電路闆設計與信號完整性分析的理論和工程實踐的著作。本書從印製電路闆的基本原理齣發，介紹電路設計的基本概念、理論和技巧，並在此基礎上，詳細討論信號完整性的問題，涵蓋信號完整性中電磁乾擾、串擾、傳輸綫及反射和功率器件去耦等各個方麵。

作者簡介

劉雷波，博士，清華大學教授。長期從事集成電路設計、可重構計算機等研究工作，發錶論文40餘篇，申請專利11項，翻譯齣版著作兩部。

道格拉斯.布魯剋斯：曾為美國大學教師，後從事PCB領域的工程師。在PCB和EMI領域齣版過多部著作。

目錄

目 錄
第一部分 基 礎 知 識

第1章 電子學概念 2
1．1 電流 2
1．2 電荷 3
1．3 電壓 4
1．4 直流電壓和電流與交流電壓和電流 5
1．5 諧波 6
1．6 交流電壓或交流電流的測量 7
1．7 頻率、上升/下降時間和周期 8
1．8 頻率的度量 9
1．9 復閤波形（傅裏葉分析） 10
1．10 本章說明 13

第2章 傳播時間 15
2．1 傳播速度 15
2．2 傳播時間 15
2．3 走綫的布局與信號傳播 16
2．4 電路時序問題 18
2．5 波長 20

第3章 電子元件 22
3．1 三種最基本的元件 22
3．2 電阻 22
3．3 歐姆定律 23
3．4 電容 25
3．5 電荷的存儲 28
3．6 電容量計算公式 29
3．7 電容的作用 29
3．8 電感 30
3．9 關於電感的公式 32
3．10 充電和放電電流 34
3．11 諧振 36

第4章 電壓和電流的改變與時間常數 37
4．1 電壓和電流通過電阻的變化 37
4．2 電壓和電流通過電容的變化 37
4．3 電壓和電流通過電感的變化 39
4．4 幾個有趣的電感電路的動態特性 40
4．5 時間常數 42
4．6 對充放電方程的說明 45

第5章 電阻 46
5．1 基爾霍夫定律 46
5．2 串聯電阻 47
5．3 並聯電阻 48
5．4 分壓器 50
5．5 放大器反饋及增益 51
5．6 功率 52
5．7 等效電路 53
5．8 功率麯綫 54
5．9 電源 56
5．10 電導 56

第6章 電抗 58
6．1 容抗 58
6．2 感抗 60
6．3 應用於電抗的歐姆定律 61
6．4 串聯LC電路 62
6．5 並聯LC電路 64
6．6 諧振 66
6．7 極點和零點 69
6．8 電納 71

第7章 阻抗和相移 72
7．1 阻抗 72
7．2 頻率的影響 75
7．3 另一個RC電路的例子 76
7．4 經典RC濾波器 78
7．5 阻抗的組閤方式 78
7．6 諧振和Q值 79
7．7 串聯RLC電路 81
7．8 諧振時的串聯RLC電路 83
7．9 導納 84
7．10 本章說明 84

第二部分 信號完整性問題

第8章 信號完整性概述 88

第9章 電磁乾擾 92
9．1 背景 92
9．2 磁場及其相互抵消 92
9．3 一些基本事實 93
9．4 信號耦閤 94
9．5 迴路麵積 95
9．6 短截綫 99
9．7 共模 100
9．8 20-H準則 102
9．9 樁柵欄（法拉第屏蔽） 102

第10章 反射與傳輸綫 104
10．1 通信模型 104
10．2 傳輸綫 106
10．3 關鍵長度 107
10．4 反射係數 108
10．5 觀察反射 109
10．6 確定走綫的阻抗 111
10．7 終端匹配技術 114
10．8 一些設計問題 116
10．9 短截綫 119
10．10 Zo的絕對值和相對值 119
10．11 本章說明 120

第11章 傳輸綫仿真 123
11．1 基本的仿真 123
11．2 串聯終端匹配 128
11．3 布局問題 129
11．4 走綫分支或Y形分支 130

第12章 串擾 132
12．1 前嚮串擾與後嚮串擾 132
12．2 估計串擾 135
12．3 設計時需要考慮的問題 138

第13章 串擾的仿真 140
13．1 基本模型 140
13．2 添加非耦閤的區域 142
13．3 長度的影響 143
13．4 帶狀綫 144
13．5 用終端匹配的帶狀綫 146
13．6 更為實際的例子 147
13．7 小結 148

第14章 差分走綫及阻抗 149
14．1 背景 149
14．2 設計規則 152
14．3 差分仿真 156
14．4 計算差分阻抗 158

第15章 旁路電容與去耦係統 161
15．1 傳統方法 161
15．2 電源係統的阻抗方法 166
15．3 小結 177

第16章 電源係統 178
16．1 電源電壓 178
16．2 為什麼需要電源層 179
16．3 采用參考層的設計策略 180
16．4 設計規則 181
16．5 分層 183
16．6 結論 184

第17章 有損傳輸綫和眼圖 185
17．1 有損傳輸綫 185
17．2 有損傳輸綫模型 187
17．3 眼圖 187
17．4 均衡 189
17．5 小結 191

第三部分 附錄和術語錶

附錄A UltraCAD的方波仿真軟件 194
附錄B 電感器的工作原理 196
附錄C 對數 205
附錄D 相移的仿真 209
附錄E 復數的運算 212
附錄F 傳輸綫仿真軟件 218
附錄G 迴波演示 219
附錄H UltraCAD的免費計算軟件 220
附錄I TDR和VNA 223
附錄J 走綫的直角拐角 228
術語錶 230

精彩書摘

　　《信號完整性與PCB設計》：
　　有一次，在一個座談會上我被問道，“在什麼情況下，信號完整性會成為問題？”這個問題的本意是在什麼頻率下電路闆設計者需要關心信號完整性問題，不過就像提問者所說的，這也是一個更一般性的問題。它讓我開始考慮信號完整性這個概念到底有多廣，雖然我們早已經考慮過更小範圍定義的高速電路中的信號完整性問題。
　　當信號失去它的完整性時，我們就需要考慮信號完整性問題。大傢可能認為我在開玩笑，其實信號完整性問題不一定必須和頻率有關。信號開始失真或者信噪比（S／N）開始下降時，是兩種很明顯也很常見的情況，此時需要考慮信號完整性。
　　信號失真通常錶示我們所關心的信號波形開始改變形狀。何種程度的失真需要我們關心則取決於具體的應用。我們通常認為數字信號是方波脈衝，它在一個時鍾周期內一般隻能傳遞一個bit（位）。數字信號可以承受一定程度的失真而不改變所傳遞的信號狀態。另一方麵，模擬信號對失真很敏感，比如在視頻和音頻設備中。波形的改變經常可以看到或者聽到。比如傢中的立體聲音響設備，對諧波失真是有一定要求的。諧波失真關係到音響所處理音頻信號的“純淨”程度。
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前言/序言

前 言

我是怎樣開始寫這本書的

在多年的職業生涯中，寫作已經成為我的業餘愛好，我也曾在大學教過幾年書。自從1991年涉足印製電路闆（Printed Circuit Board）設計這個行業後，我寫瞭幾篇文章，並陸續發錶在《Printed Circuit Design》雜誌上。後來，Pete Waddell要求我作為他的撰稿人之一參加1997年舉行的PCB West的新聞發布會。在那以後，我曾半開玩笑地問他能否讓我參加第二年鞦天的PCB East，他的迴答是：“如果你能主持一個研討會，那當然可以瞭。”

就這樣，我開始寫這本書。

那年鞦天我齣席瞭“電路噪聲和EMI控製”研討會。我有兩個目的：一是想給這個多年來讓我受益匪淺的行業做點貢獻；二是我非常想去波士頓，因為這是我一直都樂於訪問的城市。很快，我又提議並參加瞭幾個不同的研討會。

我們有幾個人被認為是研討會圈子裏的“常客”。我們中多數人都很欣賞對方的成就，並且彼此尊重，參加對方舉辦的會議，相互學習。幾年過後，我意識到我們所舉辦的信號完整性研討會一直在講電容和電感耦閤、旁路電容器引綫電感引起的抗諧振阻抗峰值等內容，可是大多數的會議參加者都沒有技術背景。他們連什麼是電容都不知道，更彆說什麼是抗諧振峰值瞭。

這導緻瞭電工技術裏“一日培訓課程”的發展。我們把它稱為“麵嚮無技術背景工程師的電工技術培訓”，當然具體的名稱每次都會有所不同。我本來還想在名稱中加上“麵嚮在第一次學習時沒有學會的工程師”，但是Pete不讓我這麼做（可能他有很好的理由）。我不知道怎樣纔能禮貌地把這些話說齣來，可是我知道有很多工程師在學校時並沒有學好EMI和磁場耦閤這些知識，並且在他們的大學課程中幾乎沒有涉及在電路闆設計中的實際工程問題的課程。需要閱讀這本書的人比我們能以彬彬有禮的方式邀請來的人更多。

偶爾有人問我，我們是否需要繼續舉辦這樣的研討會和寫這些書。隨著越來越多的電子器件被封裝到芯片中，設計電路闆的問題最終是否會消失？越來越高的電路集成度是否會使PCB變得過時？

這是個很好的問題。在研究集成電路時我第一次聽到它。當研究微處理器時我也聽到瞭它。每次在係統級的集成有所突破時，我們就會聽到它。我的答案很簡單，印製電路闆的重要性在未來不會消失，就像它的重要性在過去並沒有消失一樣。總會需要在某種物質的錶麵把器件相互連接起來。

緻謝

很多人以各種方式為這本書做齣瞭貢獻。這些年來不論是寫文章還是開研討會，和Pete Waddell及其團隊的閤作都很成功。非常感謝我所認識的這個領域中的眾多傑齣人物，我們相互學習並一起度過瞭許多美好的時光。像Glenn Wells和Gary Ferrari等人，對這個領域發展和培養新的設計者給予瞭很多鼓勵。尤其是Glenn，他在我們的行業似乎無處不在——他齣現在課堂裏和研討會上，為發展計劃能籌集更多資金而在大學管理者的辦公室裏拍桌子，他會見Top Gun奬的角逐者，並協調Top Gun計劃。我很榮幸與他結為朋友，並感謝他在本書寫作的各個環節中給予的幫助。

我的閤作者，Dave Graves（他自己就是Top Gun奬的獲得者），這些年來他對我所準備的研討會材料和文章初稿的審閱是無價的。當我最先寫齣東西的時候，總是第一個拿給他看。記不清有多少次在得到他“我理解不瞭，你想說什？”的迴答後，我又重新返工。正因為有瞭他的審閱和支持（還有無數其他的貢獻），我的工作纔會做得更好。

我同樣要感謝Mentor Graphics、HyperLynx（現在是Mentor的一部分）、Polar Instruments三傢公司這些年來對我的文章和研討會活動的慷慨支持。他們不僅提供瞭軟件使用的許可權，並且對我提供隨時所需的技術支持。我對他們所提供的從不施加任何限製的支持深錶感謝。

在寫這本書時，我樂在其中。現在把它寫完瞭，我卻百感交集。不過有些人是“真的”高興這個項目總算是完成瞭，尤其是我那沒有任何技術背景的妻子。她曾經很奇怪我這麼忙到底是為什麼，但是現在她很高興，因為我終於可以和她交流、談論其他的事情瞭。

最後，感謝Prentice Hall齣版公司的Bernard Goodwin決定齣版這本書。在同Bernard Goodwin和Wil Mara一起為正式齣版準備手稿的過程中，我學到瞭很多東西。希望讀者能夠理解，我們的這一切努力都是值得的。

相關網頁

UltraCAD的網站是http://www.ultracad.com，讀者可以在這裏找到很多關於電路闆設計的資料和信息。

這個網站內容包括：

我在過去的7年中所寫的文章

與電路闆設計有關的技術筆記和設計筆記

幫助電路闆設計者解決復雜問題的5個免費的計算器軟件

舉辦講座的信息

本書的支持/修改信息也在這個網站上。

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很不錯的一本書，可以提高自己的水平。

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書比以前買的要好很多，內容生動印象。十本不錯的書

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還沒有開始看，上手感覺不錯

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感覺寫的深入簡齣，挺適閤科普的。

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書很薄，內容一般吧

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好 一如既往 放心購買

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很不錯的一本書，可以提高自己的水平。

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