信号完整性分析

信号完整性分析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:电子工业
作者:伯格丁
出品人:
页数:586
译者:
出版时间:2007-2
价格:68.00元
装帧:
isbn号码:9787121037849
丛书系列:
图书标签:
  • 电路
  • 英语
  • 电气
  • 中国
  • 2011看
  • 2007
  • 信号完整性
  • 高速电路
  • PCB设计
  • 电磁兼容性
  • 时序分析
  • 阻抗匹配
  • 传输线理论
  • 仿真分析
  • SI/PI
  • 高速数字电路
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具体描述

本书全面论述了信号完整性问题。主要讲述了信号完整性和物理设计概论,带宽、电感和特性阻抗的实质含义,电阻、电容、电感和阻抗的相关分析,解决信号完整性问题的四个实用技术手段,物理互连设计对信号完整性的影响,数学推导背后隐藏的解决方案,以及改进信号完整性推荐的设计准则等。该书与其他大多数同类书籍相比更强调直观理解、实用工具和工程实践。它以入门式的切入方式,使读者很容易认识到物理互连影响电气性能的实质,从而可以尽快掌握信号完整性设计技术。本书作者以实践专家的视角指出了造成信号完整性问题的根源,特别给出了在设计前期阶段的问题解决方案。

  这是面向电子工业界的设计工程师和产品负责人的一本具有实用价值的参考书,其目的在于帮助他们在信号完整性问题出现之前能提前发现并及早加以解决,同时也可作为相关专业本科生及研究生的教学指导用书。

图书简介:数字系统设计与验证 书名:数字系统设计与验证 作者:[此处留空,仅为示例] 出版社:[此处留空,仅为示例] --- 内容概要 《数字系统设计与验证》一书旨在为电子工程、计算机科学以及相关领域的学生和专业工程师提供一套全面、深入且实用的数字集成电路(IC)设计与验证方法论。本书严格围绕现代数字芯片的生命周期展开,从高层次的功能需求定义,到具体的逻辑电路实现、硬件描述语言(HDL)编程,再到严谨的仿真、综合与物理实现,最终覆盖到设计验证的各个关键环节。 本书摒弃了传统教材中过于侧重基础组合逻辑或时序逻辑单元的理论讲解,转而聚焦于系统级思维和可制造性设计(DFM)理念在实际项目中的应用。它强调现代设计流程中自动化工具链的使用,并深入探讨了诸如低功耗设计、异步电路设计原则以及高级验证技术(如形式验证和覆盖率驱动验证)在当前先进制程节点下的重要性。 第一部分:现代数字系统架构与建模 本部分首先建立起读者对当代复杂数字系统的宏观认知。不同于关注单一电路单元的分析,本章重点在于系统架构的权衡与选择。 第一章:复杂系统级需求分析与抽象 本章详细阐述了如何将模糊的系统需求转化为可量化的技术规格。内容包括性能指标(如吞吐量、延迟、功耗预算)的分解,以及如何在系统层面进行模块划分。重点剖析了不同指令集架构(ISA)对硬件设计的影响,并引入了系统级建模的概念,使用C/C++或SystemC等高级语言对硬件行为进行初步建模和性能估算,为后续的RTL(寄存器传输级)设计奠定基础。 第二章:高级硬件描述与行为建模 本章深入讲解了VHDL和Verilog/SystemVerilog(SV)在描述复杂行为和结构方面的差异与优势。不同于基础语法介绍,本章侧重于如何编写“可综合”的高质量RTL代码。内容涵盖了先进的并发结构、状态机的高效编码范式(如One-Hot、Gray Code编码的应用),以及如何利用SystemVerilog的接口(Interface)和抽象数据类型来描述复杂的片上传输协议,从而实现设计代码与验证环境的清晰分离。 第三章:现代处理器流水线设计原理 针对当前主流的CPU/GPU设计范式,本章详细解析了深度流水线、分支预测机制(静态与动态)、乱序执行(OoOE)缓冲区的组织结构,以及数据通路中的关键控制逻辑。通过具体实例,演示了如何设计一个高效的多级流水线结构,并讨论了分支预测错误对性能的实际影响及缓解策略。 第二部分:设计实现与流程自动化 本部分将重点转向将抽象模型转化为可制造的物理版图之前,设计流程中的关键步骤和设计约束的考虑。 第四章:综合与逻辑优化 本章深入探讨了逻辑综合的原理,即如何将高层次的RTL代码映射到目标工艺库的门级网表。内容包括逻辑综合工具的工作流程、约束条件的设定(如时序、面积和功耗的权重分配),以及后综合仿真(Gate-Level Simulation)的必要性。特别强调了如何通过优化RTL代码以指导综合工具生成更优的初始网表,从而减少后续布局布线阶段的工作量。 第五章:低功耗设计技术(Power-Aware Design) 在现代移动和物联网设备中,功耗是决定产品成败的关键因素。本章系统性地介绍了从设计前端到后端的所有低功耗实现方法。核心内容包括:多电压域设计(Multi-Voltage Domains, MVD)、时钟门控(Clock Gating)的自动与手动实现、电源门控(Power Gating)技术及其对芯片状态保持的影响,以及动态电压和频率调节(DVFS)架构的设计考虑。 第六章:异步与自适应时序设计 虽然同步设计是主流,但在某些对噪声免疫力要求极高或需要极端频率灵活性的应用中,异步或半同步设计展现出优势。本章介绍了基于握手协议(Handshaking Protocols)的异步电路设计方法,以及如何处理跨时钟域(CDC)数据传输的同步问题,包括亚稳态的产生机理、使用握手协议和FIFO进行同步,以及先进的CDC设计验证流程。 第三部分:系统级验证与签核(Sign-off) 验证在现代SoC(系统级芯片)设计中占据了超过70%的工作量。本部分聚焦于如何构建一个健壮、高效且全面的验证平台。 第七章:基于SystemVerilog的验证平台构建(UVM/OVM) 本章详细介绍了面向对象的验证方法论(如UVM),这是当前行业验证的主流标准。内容涵盖了验证组件(Agent)、序列生成器(Sequencer)、驱动(Driver)、监视器(Monitor)和记分板(Scoreboard)的设计与协作。重点讲解了如何构建一个可重用的、激励完善的验证环境,以覆盖复杂协议的各种边缘情况。 第八章:覆盖率驱动的验证策略 验证的终极目标是证明设计的功能正确性。本章阐述了如何从功能规格中提取可测试项,并将其转化为代码覆盖率(Code Coverage)和功能覆盖率(Functional Coverage)。强调了如何利用功能覆盖率模型来指导激励生成,确保所有关键设计特性和预设场景都被充分测试,并讨论了混合信号设计中的覆盖率策略。 第九章:形式验证与静态分析的应用 随着设计规模的增大和工艺节点的进步,模拟仿真已不足以保证设计的完备性。本章引入了形式验证(Formal Verification)的概念,包括等价性检查(Equivalence Checking)和属性检查(Property Checking,如使用PSL或SVA)。同时,详细介绍了静态分析工具在早期发现设计缺陷(如Linting、CDC检查、功耗热点预测)中的关键作用,以及如何将静态分析结果有效地反馈给RTL设计团队。 第十章:物理实现与设计签核流程 本部分关注从功能验证通过到最终流片前的物理实现阶段。内容涵盖了布局规划(Floorplanning)、时钟树综合(CTS)对时序的影响,以及如何处理金属层拥塞和电源网络IR Drop问题。最后,详细阐述了签核(Sign-off)流程的关键检查点,包括静态时序分析(STA)的收敛标准、电迁移(EM)分析,以及光刻可制造性设计(DFM)的最终检查,确保设计能够在目标工艺上可靠制造。 总结与展望 本书的最终目标是培养读者从“编写代码”到“设计可靠系统”的思维转变。它不仅教授了工具的使用方法,更重要的是,传递了在当前高度复杂和快速迭代的芯片开发环境中,如何通过系统化的方法论来管理设计风险、提高验证效率和确保最终产品质量的工程智慧。全书结构严谨,案例丰富,是数字IC设计工程师必备的工具书和进阶参考读物。

作者简介

目录信息

读后感

评分

在设计高速数字电路时,本书提供保持信号完整的理论基础和解决方案,可以在设计时少走不少弯路。不过最好有良好的电磁学基础,不然读起来吃力。基本看完,有疑问欢迎加好友讨论。

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在设计高速数字电路时,本书提供保持信号完整的理论基础和解决方案,可以在设计时少走不少弯路。不过最好有良好的电磁学基础,不然读起来吃力。基本看完,有疑问欢迎加好友讨论。

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在设计高速数字电路时,本书提供保持信号完整的理论基础和解决方案,可以在设计时少走不少弯路。不过最好有良好的电磁学基础,不然读起来吃力。基本看完,有疑问欢迎加好友讨论。

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在设计高速数字电路时,本书提供保持信号完整的理论基础和解决方案,可以在设计时少走不少弯路。不过最好有良好的电磁学基础,不然读起来吃力。基本看完,有疑问欢迎加好友讨论。

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在设计高速数字电路时,本书提供保持信号完整的理论基础和解决方案,可以在设计时少走不少弯路。不过最好有良好的电磁学基础,不然读起来吃力。基本看完,有疑问欢迎加好友讨论。

用户评价

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这本书还深入探讨了“阻抗控制”的重要性。我之前从来没有想到,一根细细的导线,竟然也有“阻抗”这个概念,而且这个阻抗还必须被精确地控制。作者将传输线比作一条“能量通道”,而阻抗则是这个通道的“粗细”或者“阻力”。当信号通过这个通道时,如果阻抗发生变化,就会导致能量的反射和损耗。书中详细介绍了传输线的特征阻抗,以及如何通过PCB板的层叠、走线宽度、介质厚度等参数来控制这个阻抗。我还学到了如何计算传输线的阻抗,以及如何使用阻抗匹配技术来减小信号的反射。作者用了很多具体的例子,来说明阻抗不匹配可能带来的严重后果,比如信号失真、数据错误,甚至系统崩溃。他还分享了一些提高阻抗控制精度的技巧,比如使用专门的阻抗控制工具,以及在PCB制造过程中进行严格的质量控制。我之前觉得,PCB的设计就是把元件画上去,然后把线连起来,但这本书让我认识到,PCB设计是一门非常精密的工程,需要对各种物理参数进行精确的计算和控制,才能保证信号的完整性。

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在阅读的过程中,我逐渐理解了“信号衰减”这个概念。我之前以为,信号就像水流一样,只要有源源不断的动力,就能一直保持原来的强度,但这本书让我明白,信号在传输过程中,会因为各种原因而逐渐减弱,就像水流在长距离的管道中,会因为摩擦而损失能量一样。作者详细讲解了信号衰减的几种主要原因,包括传输线的电阻损耗、介质损耗、以及反射引起的能量损失等等。他用非常形象的比喻,比如将传输线比作一条“能量消耗带”,信号在这条“带”中穿行时,会不断地损失能量。书中还介绍了如何减小信号衰减,比如使用低损耗的传输线材料,优化走线长度,以及采用信号增益技术等等。我印象特别深刻的是,作者提到,在高频信号传输中,趋肤效应会加剧信号衰减。我之前从未听说过趋肤效应,但作者解释说,高频电流倾向于在导体的表面流动,这样会减少有效的导体截面积,从而增加电阻,导致信号衰减加剧。这本书让我认识到,信号的“生命力”是有限的,需要我们付出更多的努力去保护它,让它能够在传输过程中保持足够的“活力”。

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最后,让我感到非常满意的是,这本书不仅仅是理论的堆砌,更重要的是它提供了大量实用的“案例分析”和“调试技巧”。作者没有仅仅停留在讲解原理,而是将这些理论知识应用到实际的工程问题中,通过具体的案例,展示了如何分析和解决信号完整性问题。我印象最深的是,书中有一个关于高速ADC(模数转换器)的案例,详细讲解了如何分析ADC输入端的信号完整性问题,以及如何通过优化PCB布局和走线来提高ADC的采样精度。我还学到了很多关于信号眼图分析的技巧,通过观察眼图的形状,可以直观地判断信号的质量,并且找出潜在的问题。作者还分享了在实际调试过程中遇到的一些“疑难杂症”,以及他们是如何一步步排查和解决的。这些案例和技巧,让我感觉自己好像也亲身参与到了解决问题的过程中,学到了很多宝贵的经验。这本书让我觉得,信号完整性分析不再是一个遥不可及的理论概念,而是可以通过学习和实践来掌握的一项重要的工程技能。

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这本书最让我惊叹的是它对“振铃”现象的深入解读。我之前一直以为信号应该是一条平滑的曲线,但书中却揭示了信号在达到稳定状态之前,可能会发生反复的上下波动,就像摇摆的钟摆一样,这就是振铃。作者用非常生动的语言和图示,将振铃的产生过程描绘出来。他把信号传输线比作一个“共振腔”,当信号进入这个“腔体”时,如果阻抗不匹配,就会在其中反复反射,产生类似声波的共振现象,这就是振铃。书中详细分析了振铃产生的原因,比如传输线的寄生电感和电容,以及终端匹配不当等等。更重要的是,作者详细介绍了如何有效地抑制振铃,包括使用合适的终端匹配技术,如串联终端和并联终端,以及优化传输线的走线方式。他甚至提到了一些高级的技术,比如在传输线附近放置阻尼器件,来吸收多余的能量,从而达到抑制振铃的目的。这些方法,都让我看到了工程师在解决复杂技术问题时的“匠心独运”。我之前从未想过,一根简单的导线,在高速信号的作用下,竟然会产生如此复杂和有规律的“振动”。这本书不仅讲解了原理,更重要的是提供了解决问题的思路和方法,让我对如何设计出高性能的电子产品有了更深入的理解。

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让我感到惊喜的是,这本书竟然还涉及到了“电源完整性”的内容。我之前一直以为,信号完整性是关于信号本身的问题,而电源完整性是另外一个独立的问题。但这本书让我认识到,这两者是紧密相关的。作者解释说,电源的稳定性直接影响到信号的质量。如果电源电压不稳定,就会导致信号电平的波动,从而影响信号的完整性。他详细讲解了电源噪声的产生原因,比如开关电源的切换、电感元件的充放电等等,以及这些噪声如何通过电源线耦合到信号线,影响信号的完整性。书中还介绍了一系列提高电源完整性的方法,比如使用去耦电容、优化电源地线设计、以及采用电源滤波技术等等。我还学到了如何通过电源完整性仿真来评估电源的性能。我之前从来没有意识到,一个看似简单的电源,在高速系统中,竟然会对整个系统的性能产生如此大的影响。这本书让我从一个更宏观的角度来审视电子系统的设计,认识到各个子系统之间的相互关联和制约。

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这本书还有一个让我感到受益匪浅的部分,那就是关于“电磁兼容性(EMC)”的讨论。我之前总觉得,只要电路能够正常工作,就不存在什么电磁干扰的问题,但这本书却让我认识到,电磁兼容性是一个非常重要的设计考量,尤其是在高速电路中。作者将电磁兼容性比作“在嘈杂的环境中清晰地听到声音”,即系统在工作时,既要不产生过多的电磁辐射干扰其他设备,也要能够抵抗来自外部的电磁干扰。书中详细讲解了电磁辐射的产生源,比如信号线的辐射、电源线的辐射、以及元件自身的辐射等等,并且阐述了这些辐射如何影响其他设备的正常工作。同时,也解释了外部的电磁干扰如何影响本系统的信号完整性。作者提出了一系列降低电磁辐射和提高抗干扰能力的设计方法,比如合理布线、使用屏蔽层、选择合适的滤波元件等等。我印象特别深刻的是,作者强调了“接地”的重要性。他说,良好的接地是保证电磁兼容性的基石,就像大树的根一样,稳固的根系才能让大树茁壮成长。这本书让我对电子产品的“隐形”问题有了更深刻的认识,也让我明白,一个优秀的产品,不仅要在功能上满足需求,更要在电磁兼容性方面做到出色。

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在阅读过程中,我最大的感受就是,原来一个微小的电子元件,一个细小的连接,在高速运行的世界里,都可能成为影响系统稳定性的“瓶颈”。这本书将“信号完整性”这个看似高深的概念,拆解成了一个个可以理解的物理现象,并且给出了切实可行的解决方案。作者花了大量的篇幅来讲解“过冲”和“下冲”现象。我之前觉得,信号只要达到设定的高电平或者低电平就可以了,但这本书告诉我,在信号达到目标电平之前或者之后,还会出现短暂的超过或低于目标电平的现象,这就是过冲和下冲。过冲就像是汽车超出了停车线,下冲则是没有停在指定位置。这些过度的电压变化,如果不加以控制,可能会导致逻辑错误,甚至损坏敏感的电子元件。作者通过详细的分析,解释了过冲和下冲产生的原因,比如驱动能力不足、终端匹配不良等等,并且提出了相应的解决方法。例如,通过调整驱动器的输出阻抗,或者优化传输线的长度和终端匹配方式,都可以有效地抑制过冲和下冲。他还举了很多实际的案例,说明了在不同应用场景下,如何权衡各种因素,选择最适合的解决方案。我之前从未想过,一个微小的电压波动,竟然会对整个系统的性能产生如此大的影响。这本书让我对信号的“健康状态”有了全新的认识,也让我更加敬畏电子工程师的严谨和专业。

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让我印象深刻的还有书中关于“时序问题”的讲解。我一直觉得,只要信号的电压正确,就不会有问题,但这本书让我明白,信号的“时间”同样至关重要。作者将信号的传输比作“一次接力跑”,每个信号都需要在正确的时间到达指定的“接力点”,才能保证整个比赛顺利进行。如果信号的到达时间过早或过晚,就会导致“接力失败”,也就是时序错误。书中详细讲解了时序裕量、时钟抖动、数据延迟等概念,以及它们对系统性能的影响。我还学到了如何通过分析信号的建立时间和保持时间,来确保数据的可靠传输。特别是关于时钟抖动的部分,让我非常吃惊。我之前认为时钟信号应该是绝对稳定的,但书中却解释说,即使是再好的时钟信号,也会存在微小的抖动,而这些抖动在高速系统中,可能会被放大,导致时序错误。作者提供了很多降低时钟抖动和分析时序的方法,比如使用高质量的时钟源,优化时钟布线,以及进行时序仿真等等。这些方法,都让我感受到了电子设计中对细节的极致追求。我之前从来没有意识到,一个电子系统,就像一个精密的机械钟表一样,需要所有部件在精确的时间上协同工作,才能实现预期的功能。

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我最近读了一本关于信号完整性分析的书,虽然我不是这方面的专业人士,但是这本书确实给我打开了一个全新的视角。在接触这本书之前,我总觉得电子设备的设计只是将各种元件焊接在一起,然后通电就能工作。但读了这本书之后,我才意识到,小小的信号在高速传输过程中,可能会遇到各种各样意想不到的“波折”和“干扰”,这些细微之处,往往决定了整个系统的成败。 这本书让我印象最深刻的是它对于“信号反射”的详细阐述。以前我只知道电信号会以波的形式传播,但没想到,当这个波遇到阻抗不匹配的地方时,就像水波遇到障碍物一样,会产生反射,而且这个反射回来的信号会与原来的信号叠加,产生各种畸变,比如过冲、下冲、振铃等等。作者通过大量的图示和生动的比喻,将这些抽象的概念变得易于理解。他把传输线比作一条“高速公路”,而元件之间的连接点则像是“收费站”或“岔路口”,如果这些“路口”的设计不合理,就会造成“交通堵塞”和“信号混乱”。书中还详细介绍了如何通过阻抗匹配来减少反射,比如使用终端电阻,就像在高速公路的尽头设置一个“缓冲带”,让信号能够平稳地“驶离”。我之前从来没有想过,一根细细的导线,在高速信号的驱动下,竟然会表现出如此复杂的“物理特性”,需要如此精细的设计来保证其“道路畅通”。而且,书中还谈到了多层PCB板中的信号耦合问题,就像高速公路上的车道之间相互影响一样,相邻走线上的信号也会相互干扰,产生串扰,这对于高速数字信号的可靠传输是致命的。作者详细讲解了如何通过增加走线之间的间距,或者使用地线隔离来降低这种干扰,这让我对PCB布局的艺术有了更深的认识。

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这本书的另外一个亮点在于它对“串扰”的深入剖析。我之前认为,只要把元件连接好,信号就不会有问题。但这本书让我意识到,在高速电路中,即使是相邻的走线,由于电磁场的影响,也会相互“串扰”,就像两个人说话声音太大,会影响到隔壁的人一样。作者用非常形象的比喻,将这种看不见的干扰描述出来。他将传输线比作“电磁波的通道”,而相邻的走线则像是“声音的传播介质”,当信号在其中传播时,产生的电磁场会延伸出去,影响到其他的信号。书中详细解释了什么是“近端串扰”和“远端串扰”,以及它们对信号上升沿、下降沿和电平的影响。我印象特别深刻的是,作者提到,随着信号速率的提高,串扰的影响会成倍增加,这就像声音的传播距离越远,受到的干扰就越大一样。为了解决串扰问题,书中介绍了很多实用的方法,比如增加走线之间的间距,使用差分信号传输,以及利用屏蔽层来隔离信号。特别是差分信号传输,让我眼前一亮。我之前只知道有单端信号,不知道还有差分信号,作者解释说,差分信号是通过两根信号线传输,它们互为反相,这样一来,外部的干扰对两根线的影响是相同的,而在接收端将两者相减,干扰就被抵消了,这就像两个人同时往两边喊话,外界的声音很难干扰到他们各自的“对话”。这种巧妙的设计,充分体现了工程师的智慧。

评分

比较适合我这种不愿意算公式的人看结论,而且翻译的也算是不错了。

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解决了好多困惑,后悔没早点看

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解决了好多困惑,后悔没早点看

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比较适合我这种不愿意算公式的人看结论,而且翻译的也算是不错了。

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解决了好多困惑,后悔没早点看

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