數字信號完整性

數字信號完整性 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

出版者:機械工業齣版社
作者:[美] BrianY
出品人:
頁數:363
译者:
出版時間:2009-1
價格:50.00元
裝幀:平裝
isbn號碼:9787111253150
叢書系列:國際信息工程先進技術譯叢
圖書標籤:
  • 微電子
  • 信號完整性
  • FPGA
  • DSP
  • 信號完整性
  • 數字電路
  • 高速電路
  • PCB設計
  • 電磁兼容性
  • 時序分析
  • 傳輸綫理論
  • 眼圖分析
  • 仿真
  • 測試測量
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具體描述

數字信號完整性:互連封裝的建模與仿真,ISBN:9787111253150,作者:(美)楊 著,李玉山 等譯

《電路設計與電磁兼容:從基礎理論到實踐應用》 第一部分:基礎理論與信號傳輸的物理學 第一章:現代電子係統中的信號完整性挑戰 本章深入探討瞭數字信號在高速電路中麵臨的根本性挑戰。隨著集成電路(IC)製造工藝的進步,時鍾頻率和數據傳輸速率持續攀升,使得信號傳輸的物理特性變得至關重要。我們將從電磁場理論的視角齣發,闡述信號在傳輸綫上的行為,區分集總元件模型(Lumped Element Model)和分布式元件模型(Distributed Element Model)的適用範圍。重點分析瞭信號上升時間與傳輸綫延遲之間的關係,以及如何通過特徵阻抗的概念來理解信號的反射和損耗。 第二章:傳輸綫的理論基礎與等效電路 詳細解析瞭傳輸綫的四個基本參數:電阻(R)、電感(L)、電容(C)和電導(G)。基於這些參數,我們推導齣著名的赫維賽(Telegrapher's)方程,並解釋瞭無損耗傳輸綫和低損耗傳輸綫的特性阻抗計算方法。本章內容側重於史密斯圓圖(Smith Chart)在阻抗匹配分析中的應用,演示如何利用該工具可視化和解決不同端口之間的阻抗不匹配問題。我們還將介紹集總參數電路對高頻信號的影響,並探討非理想導綫材料(如集膚效應和趨膚深度)對信號質量的實質性影響。 第三章:瞬態分析與時域響應 信號完整性本質上是時域問題。本章專注於分析階躍信號在傳輸綫上的傳播和反射過程。通過引入反射係數和駐波比(VSWR),量化瞭信號失真程度。核心內容包括:分析階躍信號在開路、短路和終端負載失配情況下的波形演變,並引入眼圖(Eye Diagram)作為衡量信號質量和係統裕度的關鍵工具。同時,探討瞭次級效應,如振鈴(Ringing)和過衝(Overshoot),它們對邏輯閾值的破壞性。 第四章:頻域分析與S參數 為更精確地描述高頻器件和係統的性能,本章引入瞭頻率域分析工具。詳細解釋瞭散射參數(S-Parameters)的定義、測量方法及其與Z參數、Y參數之間的相互轉換關係。重點闡述瞭S參數如何捕捉傳輸綫中的損耗(吸收)和不連續性(反射)。通過傅裏葉變換,連接瞭時域的眼圖與頻域的S參數,使設計者能夠從頻率響應角度評估係統的設計裕度。 --- 第二部分:互連結構的設計與優化 第五章:PCB層疊設計與介質材料選擇 傳輸綫的物理實現——印製電路闆(PCB)的結構對信號完整性起決定性作用。本章詳述瞭多層PCB的推薦層疊結構,解釋瞭信號層、參考平麵(返迴路徑)和隔離層(介質)的必要性。深入比較瞭不同介質材料(如FR4、高頻/低損耗材料)的介電常數(Dk)和損耗角正切(Df)對傳輸綫延遲和衰減的影響。同時,探討瞭銅箔粗糙度對高頻損耗的貢獻。 第六章:阻抗控製的傳輸綫設計 本章是實踐指導的核心。係統講解瞭如何根據所需的特徵阻抗(如50歐姆或100歐姆差分)精確設計微帶綫(Microstrip)、帶狀綫(Stripline)以及嵌入式帶狀綫。提供瞭基於經驗公式和全波電磁(EM)仿真工具的計算方法。重點分析瞭設計中常見的幾何變量——綫寬、層間距、介質厚度對阻抗精度的影響,並強調瞭設置明確的阻抗公差的重要性。 第七章:差分信號與串擾的抑製 隨著對噪聲免疫性要求的提高,差分信號已成為高速設計的標準。本章詳細解析瞭差分傳輸綫的原理,強調瞭共模抑製比(CMRR)和差分阻抗的重要性。核心內容聚焦於串擾(Crosstalk)分析,區分瞭近端串擾(NEXT)和遠端串擾(FEXT)。提供瞭通過增加綫間距、優化返迴路徑的緊湊度以及采用屏蔽結構來有效降低串擾的設計指南。 第八章:過孔(Via)建模與去耦技術 過孔是連接不同信號層和返迴層的關鍵結構,但它們引入瞭不可忽略的寄生電感和電容。本章建立瞭過孔的等效電路模型,分析瞭過孔的諧振頻率。在此基礎上,詳細介紹瞭電源完整性(Power Integrity, PI)的基礎知識,包括電源分配網絡(PDN)的設計,以及如何通過優化去耦電容的選型、放置和連接,有效抑製電源噪聲和地彈(Ground Bounce)。 --- 第三部分:係統級與電磁兼容性(EMC) 第九章:時序分析與抖動(Jitter)管理 信號完整性直接關係到係統時序的準確性。本章將信號失真分解為確定性抖動(DJ)和隨機抖動(RJ)。詳細分析瞭抖動對建立時間(Setup Time)和保持時間(Hold Time)裕度的侵蝕。引入瞭抖動傳遞函數(Jitter Transfer Function)的概念,指導設計者評估不同元件(如PLL、CDR)對係統總抖動的貢獻,並提齣瞭抖動容限分析(Jitter Tolerance Analysis)的實用方法。 第十條:返迴路徑的設計與優化 “返迴路徑即電路本身”——本章強調瞭返迴路徑(Return Path)的連續性和低阻抗特性對信號完整性的決定性影響。分析瞭不連續返迴路徑(如跨越分割的信號)如何産生地彈和環路電流,從而輻射電磁乾擾。提供瞭在平麵分割、電源/地分隔等復雜布局情況下,優化返迴電流路徑的工程策略。 第十一條:電磁輻射與屏蔽技術 本章將視角提升到係統級的電磁兼容性(EMC)。分析瞭不連續的返迴電流、阻抗失配和高頻開關活動如何充當有效的電磁輻射源。係統介紹瞭輻射的三個基本要素(源、耦閤通路、接收器),並重點闡述瞭抑製輻射的有效技術,包括選擇閤適的PCB封裝材料、有效的屏蔽罩設計、連接器選擇以及PCB邊緣的阻抗控製。 第十二條:仿真與測量驗證 本章將理論與實踐相結閤,介紹瞭現代高速設計流程中不可或缺的仿真和測量環節。講解瞭如何使用時域求解器(如瞬態分析)和頻域求解器(如S參數提取)來預測電路性能。同時,介紹瞭矢量網絡分析儀(VNA)在測量傳輸綫特性阻抗、迴波損耗和插入損耗中的應用,以及示波器在眼圖和抖動測試中的最佳實踐。強調瞭仿真模型準確性與實際測量的關聯性。

作者簡介

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讀後感

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用戶評價

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這本書給我最直觀的感受就是“實用性”。它不像很多理論書籍那樣,僅僅停留在公式和概念的推導上,而是真正地將理論與實踐緊密結閤。作者在講解過程中,頻繁地引用實際的工程案例,並且對各種元器件(如連接器、電容、電感)在高速信號傳輸中的行為進行瞭詳細的分析。我尤其喜歡書中對“去耦電容”選擇和放置策略的講解,讓我明白瞭為什麼簡單的擺放幾個電容並不能解決電源噪聲問題,而是需要根據其頻率響應和分布參數來精心設計。此外,書中對“眼圖”的深入剖析,以及如何通過眼圖來評估信號的質量,更是讓我茅塞頓開。我以前對眼圖隻是有所耳聞,但並不理解其具體含義,這本書讓我學會瞭如何解讀眼圖中的每一個參數,以及如何通過調整設計來改善眼圖。書中對PCB接地設計、信號層與電源層之間的耦閤效應,以及如何通過差分走綫來抑製共模噪聲的講解,都非常到位。讀完這本書,我感覺自己對高速數字電路的設計,有瞭更宏觀、更深入的理解,不再僅僅關注邏輯功能,而是開始關注信號傳輸的物理本質。

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這本書絕對是技術書籍的璀璨明珠!它以一種令人驚嘆的方式,將那些曾經讓我頭疼不已的數字信號完整性概念,變得清晰明瞭,仿佛醍醐灌頂。作者在講解時,並非枯燥地羅列公式和理論,而是巧妙地穿插瞭大量的實際案例和圖示,讓我能夠直觀地理解信號在傳輸過程中所遇到的各種挑戰,比如反射、串擾、損耗等等。尤其讓我印象深刻的是,書中對於PCB布局和布綫規則的講解,不僅僅是告訴你“應該怎麼做”,更是深入剖析瞭“為什麼這麼做”,讓你從根本上理解這些規則背後的物理原理。我以前總是覺得信號完整性是“玄學”,摸不著頭腦,現在讀完這本書,我感覺自己像是擁有瞭一雙“火眼金睛”,能夠一眼看齣設計中的潛在問題。書中對測量技術的介紹也極其實用,讓我能夠自信地運用示波器等工具去驗證自己的設計,解決實際問題。更重要的是,這本書讓我認識到,信號完整性並非一個獨立的課題,而是與電源完整性、電磁兼容性等領域息息相關,這為我打開瞭更廣闊的視野。我甚至覺得,任何從事高速數字電路設計的工程師,無論經驗多少,都應該人手一本,這絕對是一本能夠提升工程實踐能力的神器。它讓我明白瞭,所謂的“小細節”在數字信號傳輸中,往往是決定成敗的關鍵。這本書的價值,遠不止於知識的傳授,更在於它重塑瞭我對信號完整性這個領域的認知框架,讓我能夠以更係統、更深入的視角去思考問題。

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這本書給我帶來的最大價值,在於它幫助我建立瞭一個關於數字信號完整性的完整知識體係。在讀這本書之前,我可能對某些現象有所瞭解,比如信號失真,但並不知道其根本原因,也不知道如何解決。這本書就像是一張地圖,為我繪製齣瞭信號完整性領域的全貌,讓我知道應該從哪些方麵去關注和解決問題。作者在書中詳細介紹瞭諸如“串擾”、“地彈”、“電源耦閤”等概念,並且深入分析瞭它們對信號質量的影響。我特彆喜歡書中對“信號完整性仿真”的介紹,它讓我明白,在實際製造之前,可以通過仿真工具來預測和評估信號的完整性,從而避免昂貴的返工。書中對各種連接器、過孔、槽口等物理結構對信號傳播的影響,也進行瞭詳細的分析,並且給齣瞭相應的優化建議。我以前總是忽略這些看似微小的結構,但讀完這本書,我纔意識到它們對高速信號的影響是多麼巨大。這本書的語言風格非常專業,但又易於理解,作者善於用清晰的邏輯和生動的例子來闡述復雜的概念,讓我能夠輕鬆地掌握其中的精髓。

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這本《數字信號完整性》給我帶來的最大震撼,在於它對復雜概念的“解構”能力。作者仿佛是一位技藝精湛的魔術師,將那些看似深不可測的電磁場理論、傳輸綫方程,一層一層地剝開,直到露齣最本質的原理。書中對於阻抗匹配、過衝、下衝、振鈴等現象的分析,不是停留在錶麵現象的描述,而是追溯到其産生的根本原因,比如源阻抗、負載阻抗、傳輸綫特性阻抗的不匹配,或是信號反射的疊加。我特彆喜歡書中對“TDR”(時域反射計)應用的詳細闡述,通過TDR波形,我能夠清晰地看到信號在傳輸綫中的“旅程”,識彆齣不連續點,以及這些不連續點對信號完整性的影響。這比單純的理論講解要生動形象得多。此外,書中對各種連接器、封裝、過孔等寄生參數的處理,也給齣瞭非常實用的建議。我以前總覺得這些微小的結構對高速信號影響不大,但讀完這本書,我纔意識到它們是潛在的“信號殺手”。作者的講解風格非常嚴謹,但又不失啓發性,他善於通過類比和舉例,將抽象的概念具象化。例如,在講解串擾時,他就用“兩個人說話太大聲,影響到旁邊的人聽話”來比喻,讓人一下子就理解瞭其原理。這本書不僅提升瞭我對數字信號完整性的理論認知,更重要的是,它讓我學會瞭如何從設計之初就規避潛在的問題,而不是事後諸葛亮。

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我必須承認,在閱讀這本書之前,我對“信號完整性”這個概念幾乎是一無所知,它在我眼中就像是那些高深的物理學理論,遙不可及。然而,《數字信號完整性》這本書,卻以一種近乎“啓濛”的方式,將我帶入瞭數字信號的世界。作者並沒有上來就拋齣一大堆枯燥的數學公式,而是從最基礎的電學原理講起,比如電壓、電流、電阻、電容、電感,以及它們如何在傳輸綫中相互作用。然後,他循序漸進地引入瞭諸如反射、衰減、串擾等概念,並通過大量的圖示,讓我能夠直觀地看到這些現象是如何發生的,以及它們對信號波形産生的具體影響。我尤其欣賞書中對PCB闆材選擇、層疊結構設計、走綫規則的詳細講解,這讓我明白,信號完整性的問題,絕不僅僅是電路設計的問題,更是物理結構和布局的問題。書中對不同類型的傳輸綫(如微帶綫、帶狀綫)的特性分析,以及如何根據不同的應用場景選擇閤適的傳輸綫,也讓我受益匪淺。讀完這本書,我感覺自己就像是獲得瞭一套全新的“工程思維工具”,能夠以一種更嚴謹、更科學的方式去審視和設計數字電路。它不僅僅是一本書,更像是一位經驗豐富的導師,指引我一步步走嚮對信號完整性的深刻理解。

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《數字信號完整性》這本書,無疑是我近期閱讀過的最令人印象深刻的技術類書籍之一。它以一種獨特的方式,化繁為簡,將原本可能令人望而生畏的信號完整性理論,變得觸手可及。作者的講解思路非常清晰,他善於從最基本、最容易理解的物理現象入手,逐步深入到復雜的電磁理論。我特彆欣賞書中對“反射”這一概念的細緻講解,他不僅解釋瞭反射産生的原因(阻抗不匹配),還形象地描述瞭反射波在傳輸綫中的傳播和疊加過程,以及它們對信號波形造成的惡劣影響。書中對“衰減”的分析也同樣透徹,解釋瞭不同材料、不同頻率下信號功率的損耗機理,以及如何通過優化PCB設計和選擇閤適的傳輸綫來減小衰減。我以前總是被各種“寄生參數”所睏擾,但這本書讓我明白瞭,這些寄生參數並非不可控,而是可以通過精心的設計來管理和優化的。作者在書中提供瞭一些非常實用的設計指導,比如如何選擇閤適的PCB闆材、如何優化疊層結構、如何進行差分走綫等。這些建議,都是基於紮實的理論基礎和豐富的實踐經驗,讓我能夠立刻將所學應用到實際工作中。

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在閱讀《數字信號完整性》這本書的過程中,我最大的體會是,作者擁有極強的邏輯梳理能力和概念提煉能力。他能夠將看似龐雜的信號完整性理論,一層一層地剝離,直到露齣最核心的本質。書中對“信號反射”這一核心概念的講解,就非常精妙。他沒有停留在簡單的“阻抗不匹配”上,而是深入分析瞭反射産生的物理機理,以及反射波在傳輸綫中的傳播和疊加過程。我特彆喜歡書中對“串擾”的分析,作者通過形象的比喻,讓我一下子就理解瞭串擾的原理,並且提供瞭多種有效的抑製串擾的方法,比如增大信號綫之間的間距、使用屏蔽層等。書中對“信號時域和頻域分析”的結閤,也讓我印象深刻,它讓我明白,理解信號的完整性,既需要從時域波形上去觀察,也需要從頻域特性上去分析。這本書為我提供瞭一個全新的視角去審視數字信號的設計,讓我能夠從微觀的信號傳輸層麵,去理解宏觀的電路性能。

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我必須要說,這本書是我在信號完整性領域遇到的最“實在”的一本書。它不是那種紙上談兵的書,而是真正地從工程師的實踐齣發,解決實際設計中遇到的問題。《數字信號完整性》這本書,在講解理論的同時,非常注重實踐指導。作者在書中詳細介紹瞭各種測量技術,比如使用示波器進行眼圖測量、使用網絡分析儀進行S參數測量等,並且對如何正確地進行這些測量,以及如何解讀測量結果,都給齣瞭非常詳細的指導。我以前總覺得測量技術很復雜,難以掌握,但讀完這本書,我感覺自己已經有信心去運用這些工具來驗證我的設計瞭。書中對PCB設計規則的講解也極其到位,比如關於差分走綫、等長綫、信號層與電源層之間的間距等,都給齣瞭非常具體的建議,並且解釋瞭這些規則背後的物理原理。更重要的是,這本書讓我認識到,信號完整性的問題,需要從設計之初就加以考慮,而不是等到芯片封裝完成後纔去解決。它讓我學會瞭如何將信號完整性思維融入到整個産品設計流程中。

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坦白說,當我拿到《數字信號完整性》這本書時,內心是有些許忐忑的,因為這個領域對我來說,一直是一個模糊而又充滿挑戰的領域。然而,這本書的齣現,徹底改變瞭我的看法。作者以一種極其係統和嚴謹的方式,為我打開瞭通往數字信號世界的大門。他從最基礎的電磁波理論講起,逐步深入到傳輸綫理論、阻抗匹配、信號反射、串擾抑製等核心內容。我尤其欣賞書中對“阻抗匹配”的詳細闡述,他不僅解釋瞭阻抗不匹配會導緻信號反射,還深入分析瞭不同阻抗不匹配情況下反射波的形態,以及如何通過匹配網絡來減小反射。書中對“損耗”的分析也同樣精彩,他詳細介紹瞭介質損耗、導體損耗等不同類型的損耗,以及它們對信號衰減的影響,並且給齣瞭優化PCB布局和選擇閤適的闆材的建議。我以前總是覺得這些概念太抽象,難以理解,但這本書通過大量的圖示和實際案例,讓我能夠直觀地看到這些現象的發生,以及它們對信號質量造成的實際影響。

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這本書給瞭我一種“豁然開朗”的感覺。在讀之前,我對信號完整性的一些概念,比如“振鈴”、“過衝”,隻是模糊的知道,但並不理解其深層原因。而《數字信號完整性》這本書,則以一種極其深入淺齣的方式,為我揭示瞭這些現象背後的物理本質。作者在書中詳細分析瞭“振鈴”的産生機理,比如傳輸綫的迴流路徑問題、寄生電感的效應等,並且提供瞭多種抑製振鈴的方法。我尤其欣賞書中對“電源完整性”和“信號完整性”之間關係的闡述,它讓我明白,一個良好的電源供應是保證信號完整性的基礎。書中對去耦電容的選擇、放置以及PCB電源平麵設計,都給齣瞭非常詳細的指導。此外,書中對“信號完整性仿真”工具的應用,也讓我看到瞭提高設計效率和降低風險的可能性。這本書的講解風格非常嚴謹,但又充滿瞭啓發性,它不僅傳授瞭知識,更重要的是,它培養瞭我對信號完整性問題的獨立思考和分析能力。

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