Printed Circuit Board Design Techniques for EMC Compliance

Printed Circuit Board Design Techniques for EMC Compliance pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Wiley-IEEE Press
作者:Mark I. Montrose
出品人:
页数:336
译者:
出版时间:2000-7-4
价格:USD 150.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780780353763
丛书系列:
图书标签:
  • PCB
  • EMC
  • 专业
  • Economics
  • EMC
  • PCB设计
  • 电路设计
  • 电磁兼容性
  • 信号完整性
  • 电源完整性
  • 高频电路
  • 印刷电路板
  • 设计技巧
  • 电子工程
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具体描述

"Electromagnetic compatibility (EMC) is an engineering discipline often identified as "black magic." This belief exists because the fundamental mechanisms on how radio frequency (RF) energy is developed within a printed circuit board (PCB) is not well understood by practicing engineers. Rigorous mathematical analysis is not required to design a PCB. Using basic EMC theory and converting complex concepts into simple analogies helps engineers understand the mitigation process that deters EMC events from occurring.

This user-friendly reference covers a broad spectrum of information never before published, and is as fluid and comprehensive as the first edition. The simplified approach to PCB design and layout is based on real-life experience, training, and knowledge. Printed Circuit Board Techniques for EMC Compliance, Second Edition will help prevent the emission or reception of unwanted RF energy generated by components and interconnects, thus achieving acceptable levels of EMC for electrical equipment. It prepares one for complying with stringent domestic and international regulatory requirements. Also, it teaches how to solve complex problems with a minimal amount of theory and math. Essential topics discussed include: * Introduction to EMC

* Interconnects and I/O

* PCB basics

* Electrostatic discharge protection

* Bypassing and decoupling

* Backplanes-Ribbon Cables-Daughter Cards

* Clock Circuits-Trace Routing-Terminations

* Miscellaneous design techniques

This rules-driven book-formatted for quick access and cross-reference-is ideal for electrical and EMC engineers, consultants, technicians, and PCB designers regardless of experience or educational background."

Sponsored by:

IEEE Electromagnetic Compatibility Society

好的,这是一本名为《高级数字系统设计中的信号完整性与电源完整性:原理、分析与实践》的图书简介,内容详实,旨在涵盖现代高速电子系统设计中至关重要的电磁兼容性(EMC)与可靠性方面,但明确不涉及《Printed Circuit Board Design Techniques for EMC Compliance》一书的具体内容: --- 《高级数字系统设计中的信号完整性与电源完整性:原理、分析与实践》 一本面向前沿、深入实践的高速电子系统设计权威指南 在当今对速度和密度要求日益严苛的电子工程领域,从移动通信到高性能计算,设计出稳定、可靠且满足性能指标的系统已成为核心挑战。本书《高级数字系统设计中的信号完整性与电源完整性:原理、分析与实践》并非侧重于电路板布局的具体规则,而是聚焦于支撑现代高速电路正常运行的物理层现象的深层机理、数学建模以及先进的仿真与验证方法。本书旨在为资深工程师、硬件架构师和研究生提供一个理解和掌控复杂电磁环境与系统性能瓶颈的坚实理论基础和工具集。 全书结构严谨,由浅入深,分为六个核心部分,系统地剖析了信号完整性(SI)和电源完整性(PI)的相互作用及其对系统整体性能的影响。 第一部分:高速系统电磁环境基础与建模(Foundations of High-Speed System Electromagnetics) 本部分首先为读者奠定必要的电磁学和传输线理论基础,但侧重于将这些理论应用于高速互连的实际建模。 1. 瞬态响应与频域分析的桥梁: 深入探讨阶跃信号在非理想传输线上的传播过程,详细分析皮尔斯(Peaking)、振铃(Ringing)和过冲(Overshoot)等时域失真现象的成因。重点阐述傅里叶变换在分析信号频谱泄露、带宽需求以及串扰耦合中的应用,强调系统带宽与上升时间之间的精确关系。 2. 传输线理论的深化与非理想化: 区别于基础教材,本书详述了介质损耗(Dielectric Loss)、导体损耗(Skin Effect & Bulk Resistance)以及集肤效应的精确数学模型。对等效电路模型(如频变电阻模型)在Spice仿真中的应用进行深入剖析,特别关注高频下介质色散对信号衰减和群延迟的影响。 3. 互联拓扑的电磁特性: 详细分析微带线、带状线、差分对(Differential Pairs)在不同层堆叠下的特征阻抗、有效介电常数($E_{f}$)的计算方法,以及对耦合效应(Cross-Coupling)的定量分析。强调如何利用场求解器(Field Solvers)的结果来校准或修正集中参数模型。 第二部分:信号完整性(SI)的量化分析与优化(Advanced Signal Integrity Analysis) 本部分是本书的核心之一,专注于如何精确预测和消除高速信号传输中的失真。 4. 眼图分析的精益求精: 告别定性描述,本书提供了构建精确眼图的完整流程。涵盖了抖动(Jitter)的分解——确定性抖动(DJ)和随机抖动(RJ)的统计模型,以及如何根据不同标准(如PCIe, DDRx)的规范,建立符合JTAG/IBIS-AMI模型的仿真环境。特别引入了基于眼图裕度(Eye Margin)的系统级性能预测方法。 5. 串扰与耦合的电磁机理: 深入探讨近端串扰(NEXT)和远端串扰(FEXT)的发生机理,并引入耦合系数(Coupling Coefficient)的概念进行量化。详细对比了源端串端终结(SST)、接收端终结(RST)和串联阻抗匹配(Series Termination)在抑制不同类型串扰时的优劣,并给出不同拓扑(如菊花链 vs. 点对点)下的最佳实践。 6. 离散元建模与集成: 讨论如何将封装(Package)的引线电感、BGA球的寄生参数作为高频S参数模型集成到整体SI仿真流程中,实现从芯片I/O到连接器再到接收端的端到端(End-to-End)仿真。 第三部分:电源完整性(PI)的系统级挑战与解决方案(System-Level Power Integrity) 电源完整性被提升到与信号完整性同等重要的地位,本书从直流压降到高频噪声的整个光谱进行覆盖。 7. 电源分配网络(PDN)的特性阻抗设计: 核心内容在于PDN的频域分析。读者将学习如何建立准确的PDN阻抗模型,并掌握目标阻抗(Target Impedance Profile)的构建方法。详细阐述了去耦电容在不同频段的作用机制,以及如何利用多层平面间的电容(Plane Capacitance)来填充低频阻抗空洞。 8. 瞬态电流需求与去耦策略: 分析大规模集成电路(如CPU、FPGA)在执行复杂指令集时产生的快速瞬态电流需求($di/dt$)。引入先进的去耦技术,包括混合电容阵列的设计、电容选型(MLCC与钽电容的协同工作)、以及封装引线的等效串联电感(ESL)的精确估算。 9. 芯片与封装的电源路径建模: 深入探讨了从电压调节模块(VRM)到芯片焊盘(Pad)的完整电源路径。包括VRM的输出阻抗模型、封装(Package)电感的建模,以及如何通过仿真验证电源纹波(Ripple)和瞬态电压偏移(SSN/Ground Bounce)是否在芯片规范允许范围内。 第四部分:混合信号与高速接口的特殊考量(Mixed-Signal and High-Speed Interface Considerations) 针对RF、高速串行链路(SerDes)和高速存储器接口的特殊要求进行深入讨论。 10. 时钟分布与抖动管理: 重点分析了时钟网络的阻抗匹配对相噪(Phase Noise)和抖动的影响。比较了不同时钟分配拓扑(如时钟树、扇出缓冲器)的性能差异,并讨论了如何使用抖动注入器(Jitter Injectors)来评估系统对时钟噪声的容忍度。 11. 高速串行接口(SerDes)的均衡技术: 详细解析了前馈均衡(FFE)、判决反馈均衡(DFE)和线性解调器(CTLE)的原理及其在补偿传输线损耗中的作用。读者将学习如何根据信道损耗预算,合理分配发射端和接收端的均衡器增益。 第五部分:电磁兼容性的系统视角(System Perspective on Electromagnetic Compatibility) 虽然不专注于EMC标准本身,但本部分从物理层原理角度,解释了EMC问题的根源。 12. 辐射发射的源头分析: 将信号的快速边沿($dV/dt$和$dI/dt$)视为电磁辐射的根本原因。分析了回路面积(Loop Area)对辐射强度的决定性作用,并详细讲解了差分信号的共模转换机制,以及如何通过阻抗平衡来最小化共模电流的产生。 13. 平面分割与参考完整性: 深入探讨电源地平面(Power/Ground Plane)的连续性对信号返回路径(Return Path)的影响。分析了分割(Stitching)和缝隙(Slotting)如何改变电流路径的阻抗,从而诱发不必要的辐射和信号反射。 第六部分:仿真、验证与设计流程集成(Simulation, Validation, and Design Flow Integration) 本部分提供了将理论转化为可执行设计和验证步骤的实用指导。 14. S参数(Scattering Parameters)的获取与应用: 详细介绍了使用网络分析仪(VNA)测量S参数的流程,包括探头选择、基准面对齐(De-embedding)和去嵌入(Pre-embedding)技术。并指导读者如何将测试获得的S参数数据准确地导入到时域仿真工具中。 15. 跨领域仿真数据管理: 讲解了如何建立一个统一的仿真平台,将SI分析结果(如时域眼图)与PI分析结果(如瞬态电压纹波)进行关联分析,确保系统性能的整体优化,而不是局部最优。 --- 本书的特点在于其对物理机理的深度挖掘、对数学模型的精确构建以及对现代EDA工具链的深入理解。它为读者提供了超越“应遵循规则”的层面,转而掌握“为何要这样做”的核心能力,从而在设计下一代高密度、高速度的电子产品时,能够游刃有余地应对复杂的信号与电源完整性挑战。 目标读者: 高级硬件工程师、系统架构师、PCB设计专家、嵌入式系统研究人员、以及对高速电子设计有深入学习需求的研究生。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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如果要用一个词来形容这本书带给我的改变,那一定是“信心”。在面对那些棘手的EMC问题时,过去常常有一种无力感,感觉是各种不确定因素的随机组合。然而,通过系统地学习这本书的内容,我开始能够有条不紊地分析问题、隔离干扰源,并针对性地提出解决方案。它的论述逻辑严密,推理过程清晰有力,让人信服。我特别欣赏它在总结时,总能提炼出一些便于记忆和应用的检查清单。这种结构化的学习方式,极大地增强了我在实际工作中应用这些知识的底气。这本书成功地将复杂的技术难题转化为一套可执行的、可验证的流程,这对于任何致力于提升产品可靠性的硬件工程师来说,都是一份不可多得的珍贵资源,值得反复研读和随时查阅。

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这本书的封面设计着实引人注目,那种深邃的蓝色调配上精细的电路图线条,立刻就给我一种专业、严谨的感觉。我拿到它的时候,就迫不及待地翻阅起来,想看看里面到底蕴含了多少实用的知识。从整体布局来看,作者显然在内容组织上下了大功夫,章节之间的过渡自然流畅,使得即便是复杂的电磁兼容性(EMC)问题,也能被分解成易于理解的步骤。我尤其欣赏它对于基础理论的阐述,没有一上来就抛出深奥的公式,而是用非常形象的比喻和清晰的图示,帮助读者建立起坚实的认知框架。这对于我这种在设计初期阶段需要打好基础的人来说,简直是福音。它似乎在告诉我,EMC设计不是玄学,而是可以通过科学的方法和规范的流程来掌控的。书中对于不同类型电路板布局的探讨,也展示了作者丰富的实践经验,不同应用场景下的考量点都考虑得十分周全,这一点让我感觉它远超一般的教科书范畴,更像是一本实战手册。

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我发现这本书在探讨EMC合规性时,展现出一种非常成熟且前瞻性的视角。它不仅仅关注如何通过测试,更深入地探讨了为什么会出现这些问题,以及如何在设计源头上就将这些潜在的干扰源扼杀在摇篮里。书中对于“系统级EMC”的论述尤为深刻,它提醒读者,PCB只是整个电子产品系统中的一环,不能孤立地看待布局和布线。作者花费了大量篇幅来讨论不同外壳材料、连接器选择以及外部走线对辐射和抗扰度的影响,这拓宽了我的视野,让我意识到EMC设计是一个跨学科的综合工程。此外,它对于新标准的追踪和解读也十分到位,确保了书中的设计指导思想不会因为行业发展而迅速过时。读完后,我感觉自己对整个产品生命周期中的EMC管理都有了一个更宏观的认识,不再是头痛医头、脚痛医脚式的修补工作。

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初读这本书,我最深的感受是它在“细节之处见真章”的理念贯彻得淋漓尽致。许多业内人士常常忽略的那些看似微不足道的布线规则或者元件选型上的细微差别,这本书都给予了详尽的剖析。例如,它对地线设计和电源分配网络的详细论述,简直可以说是一门艺术。我以前总觉得地线怎么走都行,无非就是连通点而已,但读完相关章节后才恍然大悟,原来一个不合理的回路可以成为辐射源的“罪魁祸首”。书中通过大量的案例分析,展示了“如果A,那么B”的因果关系,这种直接了当的反馈机制,极大地提高了我的学习效率。而且,作者在介绍各种设计技巧时,总是能够兼顾到可制造性和成本效益,这在工程实践中是至关重要的平衡点,很多纯理论的书籍往往会忽略这一点。这本书的价值就在于,它教你的不仅是如何“做对”,更是如何“做对且做得好”。

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这本书的排版和插图质量,也绝对是值得称赞的。在技术书籍中,清晰的视觉辅助是理解复杂概念的关键。这本书在这方面做得非常出色,所有的示意图都采用了高对比度的色彩方案,标注清晰,没有丝毫含糊不清的地方。尤其是那些关于屏蔽和滤波器的章节,复杂的结构图被拆分得井井有条,配合文字的解释,我能够迅速在大脑中构建出三维的空间模型。更难得的是,它并没有停留在理论层面,而是提供了大量的“经验法则”(Rules of Thumb),这些是教科书上找不到的宝贵财富。比如在高速信号设计中,如何根据特定的信号上升时间来确定走线阻抗的容差范围,书里给出的建议非常具有可操作性。这种从理论到实践的无缝衔接,使得这本书不仅适合资深工程师回顾知识体系,对于初入行的年轻人来说,更是一部可以快速上手的工具书。

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介绍了PCB布线的时候,需要考虑什么,才能减小Noise。

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