信號完整性問題和印制電路板設計

定　價：￥32.00

作　者：	（美）Douglas Brooks著；劉雷波，趙巖譯；劉雷波譯
出版社：	機械工業(yè)出版社
叢編項：	電子與電氣工程叢書
標　簽：	數(shù)字電子技術

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ISBN：	9787111167921	出版時間：	2005-08-01	包裝：	膠版紙
開本：	26cm	頁數(shù)：	213	字數(shù)：

內容簡介

　　本書是論述印制電路板設計與信號完整性分析的理論和工程實踐的一部全面性著作。本書從印刷電路板的基本原理出發(fā)，介紹電路設計的基本概念、理論和技巧，并在此基礎上，詳細討論信號完整性的問題，涵蓋信號完整性中電磁干擾、串擾、傳輸線及反射和功率器件去耦等各個方面。本書適合作為電子與通信工程及相關專業(yè)的教材。對于那些從事軟硬件開發(fā)、集成電路設計、系統(tǒng)設計的工程技術人員來說也是一本很好的參考書。本書前言我是怎樣開始寫這本書的在多年的職業(yè)生涯中，寫作已經成為我的業(yè)余愛好，我也曾在大學教過幾年書。自從1991年涉足印制電路板（PrintedCircuitBoard）設計這個行業(yè)后，我寫了幾篇文章，并陸續(xù)發(fā)表在《PrintedCircuitDesign》雜志上。后來，PeteWaddell要求我作為他的撰稿人之一參加1997年舉行的PCBWest的新聞發(fā)布會。在那以后，我曾半開玩笑地問他能否讓我參加第二年秋天的PCBEast，他的回答是：“如果你能主持一個研討會，那當然可以了?！本瓦@樣，我開始寫這本書。那年秋天我出席了“電路噪聲和EMI控制”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(yè)做點貢獻；二是我非常想去波士頓，因為這是我一直都樂于訪問的城市。很快，我又提議并參加了幾個不同的研討會。我們有幾個人被認為是研討會圈子里的“?？汀?。我們中多數(shù)人都很欣賞對方的成就，并且彼此尊重，參加對方舉辦的會議，相互學習。幾年過后，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合、旁路電容器引線電感引起的抗諧振阻抗峰值等等內容，可是大多數(shù)的會議參加者都沒有技術背景。他們連什么是電容都不知道，更別說什么是抗諧振峰值了。這導致了電工技術里“一日培訓課程”的發(fā)展。我們把它稱作“面向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“面向在第一次學習時沒有學會的工程師”，但是Pete不讓我這么做（可能他有很好的理由）。我不知道怎樣才能禮貌地把這些話說出來，可是我知道有很多工程師在學校時并沒有學好EMI和磁場耦合這些知識，并且在他們的大學課程中幾乎沒有涉及在電路板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(xù)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，設計電路板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了它。每次在系統(tǒng)級的集成有突破時，我們就會聽到它。我的答案很簡單，印制電路板的重要性在未來不會消失，就像它的重要性在過去并沒有消失一樣?？倳枰谀撤N物質的表面把器件相互連接起來。致謝很多人以各種方式為這本書做出了貢獻。這些年來不論是寫文章還是開研討會，和PeteWaddell及其團隊的合作都很成功。非常感謝我所認識的這個領域中的眾多杰出人物，我們相互學習并一起度過了許多美好的時光。像GlennWells和GaryFarrari等人，對這個領域發(fā)展和培養(yǎng)新的設計者給予了很多鼓勵。尤其是Glenn，他在我們的行業(yè)似乎無處不在—他出現(xiàn)在課堂里和研討會上，為發(fā)展計劃能籌集更多資金而在大學管理者的辦公室里拍桌子，他會見TopGun獎的角逐者，并協(xié)調TopGun計劃。我很榮幸與他結為朋友，并感謝他在本書寫作的各個環(huán)節(jié)中給予的幫助。我的合作者，DaveGraves（他自己就是TopGun獎的獲得者），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。當我最先寫出東西的時候，總是第一個拿給他看。記不清有多少次在得到他“我理解不了，你想說什么？”的回答后，我又重新返工。正因為有了他的審閱和支持（還有無數(shù)其他的貢獻），我的工作才會做得更好。我同樣要感謝MentorGraphic、HyperLynx（現(xiàn)在是Mentor的一部分）、PolarInstruments三家公司這些年來對我的文章和研討會活動的慷慨支持。他們不僅提供了軟件使用的許可權，并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制的支持深表感謝。在寫這本書時，我樂在其中?，F(xiàn)在把它寫完了，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了，尤其是我沒有任何技術背景的妻子。她曾經很奇怪我這么忙到底是為什么，但是現(xiàn)在她很高興，因為我終于可以和她交流、談論其他的事情了。最后，感謝PrenticeHall出版公司的BernardGoodwin決定出版這本書。在同BernardGoodwin和WilMara一起為正式出版準備手稿的過程中，我學到了很多東西。希望讀者能夠理解，我們的這一切努力都是值得的。

作者簡介

　　Douglas Brooks是UltraCAD Design公司的總裁。在斯坦福大學獲得電子工程碩士學位，在華盛頓大學獲得博士學位。他曾經在大學里教授了四年的高年級本科生和研究生課程。Brooks發(fā)表了很多有關PCB方面的文章，并多次舉辦關于高速電路設計的講座。劉雷波，清華大學微電子學研究所助理研究員，博士。1999年畢業(yè)于清華大學電子工程系無線電技術與信息系統(tǒng)專業(yè)，獲學士學位。2004年畢業(yè)于清華大學微電子學研究所集成電路設計專業(yè)，獲博士學位。2004年9月在清華大學微電子學研究所參加工作至今。主筆撰寫的論文《A VLSI Architecture of JPEG2000 Encoder》已在國際集成電路領域權威期刊《IEEE Journal of Solid-State Circuit》上全文刊登。主要的研究領域包括：音頻視頻信號處理、超大規(guī)模集成電路設計、數(shù)字信號處理在安全領域的應用、圖像壓縮技術等。已發(fā)表論文10余篇，申請專利3項。

圖書目錄

第一部分  基本概念
第1章  電子學概念  1
1.1  電流  1
1.2  電荷  2
1.3  電壓  3
1.4  直流電壓和電流與交流電壓和電流  3
1.5  諧波  5
1.6  交流電壓或交流電流的測量  6
1.7  頻率. 上升/下降時間和周期  7
1.8  頻率的度量  9
1.9  復合波形（傅里葉分析）  9
1.10  本章說明  12
第2章  傳播時間  14
2.1  傳播速度  14
2.2  傳播時間  14
2.3  走線的布局與信號傳播  15
2.4  電路時序問題  16
2.5  波長  18
第3章  電子元件  20
3.1  3種最基本的元件  20
3.2  電阻  20
3.3  歐姆定律  21
3.4  電容  23
3.5  電荷的存儲  25
3.6  電容量計算公式  26
3.7  電容的作用  26
3.8  電感  27
3.9  關于電感的公式  29
3.10  充電和放電電流  30
3.11  諧振  32
第4章  電壓和電流的改變與時間常數(shù)  33
4.1  電壓和電流通過電阻的變化  33
4.2  電壓和電流通過電容的變化  33
4.3  電壓和電流通過電感的變化  34
4.4  幾個有趣的電感電路的動態(tài)特性  36
4.5  時間常數(shù)  37
4.6  對充放電方程的說明  40
第5章  電阻  41
5.1  基爾霍夫定律  41
5.2  串聯(lián)電阻  42
5.3  并聯(lián)電阻  43
5.4  分壓器  44
5.5  放大器反饋以及增益  45
5.6  功率  46
5.7  等效電路  47
5.8  功率曲線  48
5.9  電源  49
5.10  電導  50
第6章  電抗  51
6.1  容抗  51
6.2  感抗  53
6.3  應用于電抗的歐姆定律  53
6.4  串聯(lián)LC電路  54
6.5  并聯(lián)LC電路  56
6.6  諧振  58
6.7  極點和零點  61
6.8  電納  63
第7章  阻抗和相移  64
7.1  阻抗  64
7.2  頻率的影響  67
7.3  另一個RC電路的例子  68
7.4  經典RC濾波器  69
7.5  阻抗的組合方式  70
7.6  諧振和Q值  70
7.7  串聯(lián)RLC電路  72
7.8  諧振時的串聯(lián)RLC電路  73
7.9  導納  74
7.10  本章說明  75
第二部分  信號完整性問題
第8章  信號完整性概述  77
第9章  電磁干擾  81
9.1  背景  81
9.2  磁場及其相互抵消  81
9.3  一些基本事實  82
9.4  信號耦合  82
9.5  回路面積  83
9.6  短截線  87
9.7  共模  88
9.8  20-H準則  90
9.9  樁柵欄（法拉第屏蔽）  91
第10章  反射與傳輸線  92
10.1  通信模型  92
10.2  傳輸線  93
10.3  關鍵長度  95
10.4  反射系數(shù)  96
10.5  觀察反射  97
10.6  確定走線的阻抗  97
10.7  終端匹配技術  101
10.8  一些設計問題  104
10.9  短截線  106
10.10  Zo的絕對值和相對值  106
10.11  本章說明  107
第11章  傳輸線仿真  110
11.1  基本的仿真  110
11.2  串聯(lián)終端匹配  114
11.3  布局問題  115
11.4  走線分支或Y型分支  117
第12章  串擾  119
12.1  前向串擾與后向串擾  119
12.2  估計串擾  122
12.3  設計時需要考慮的問題  125
第13章  串擾的仿真  127
13.1  基本模型  127
13.2  添加非耦合的區(qū)域  129
13.3  長度的影響  130
13.4  帶狀線  131
13.5  用終端匹配的帶狀線  131
13.6  更為實際的例子  133
13.7  小結  134
第14章  差分走線以及阻抗  135
14.1  背景  135
14.2  設計規(guī)則  138
14.3  差分仿真  142
14.4  計算差分阻抗  144
第15章  旁路電容與去耦系統(tǒng)  147
15.1  傳統(tǒng)方法  147
15.2  電源系統(tǒng)的阻抗方法  151
15.3  小結  161
第16章  電源系統(tǒng)  162
16.1  電源電壓  162
16.2  為什么需要電源層  163
16.3  采用參考層的設計策略  163
16.4  設計規(guī)則  165
16.5  分層  167
16.6  結論  168
第17章  有損傳輸線和眼圖  169
17.1  有損傳輸線  169
17.2  有損傳輸線模型  170
17.3  眼圖  171
17.4  均衡  173
17.5  小結  174
第三部分  附錄和術語表
附錄A  UltraCAD的方波仿真軟件  175
附錄B  電感器的工作原理  177
附錄C  對數(shù)  185
附錄D  相移的仿真  188
附錄E  復數(shù)的運算  191
附錄F  傳輸線仿真軟件  197
附錄G  回波演示  198
附錄H  UltraCAD的免費計算軟件  199
附錄I  TDR和VNA  202
附錄J  走線的直角拐角  207
術語表  209
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