高速电路设计实践

出版时间：2010-2  出版社：电子工业  作者：王剑宇  页数：292  
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前言

　　在万兆以太网、数据中心、高性能传输网络等技术的推动下，电路的设计趋于高速化。　　目前市场上与高速电路设计相关的书籍很多，但是很难找到由第一线工程师编写的、立足于实践，以讨论高速设计为题材，结合实际工作中的案例，并加以辅助分析的书籍。本书作者长期在业界著名公司从事第一线的高速电路设计开发工作，积累了大量的设计经验，从实践中精选出六十多个经典案例，总结出两百多项设计要点，精心编著成本书，希望通过本书，对业界朋友有所帮助。　　本书最大的特色是完全根源于设计实践，基本不对复杂理论和公式进行讨论，从实际工作的需要出发，将设计中所需要考虑的要点配合案例，翔实地展现在读者面前。　　从参考文献列表可知，本书参考的绝大多数文献均来自器件资料，而电子设计工程师在选型和设计的过程中，面对最多的同样也是器件资料。在本书中，作者对设计要点的探讨，均围绕实际工作中常用的器件而展开，以便于增强“实践性”，避免给读者造成云里雾里的感觉。　　对于高速电路的初学者而言，即使拥有很好的理论知识，但在实际项目面前，却往往感觉无从入手。以最简单的电容为例，在实际设计中，设计者们都知道容值的选择很重要，但往往容易忽略同样重要的因素，如工作温度、工作电压、封装形式，以及电容类型和成本，等等。小小的电容，最后可能是大问题的罪魁祸首，比如作者曾经遇到电路上某高速芯片工作不稳定，大量调试后发现芯片电源纹波较大，而纹波大的原因是给芯片供电的电源的去耦电容类型不对，将该电容的类型从Y5V替换为X7R，问题就解决了。所以，对于缺乏经验的初入门者，在设计阶段因不知道应考虑哪些因素或不能全面考虑各个因素而使设计存在大量潜在的缺陷，在调试阶段又因不知道故障的本质原因而无从入手。设计的质量当然无法得到保证。　　在高速电路设计领域，真正的高手能在电路设计中做到一版成功，减少失误，节省研发费用。那么高手们是如何锻炼而成的呢？一方面需要自己的勤奋实践，另一方面更需要有“秘籍”。希望本书能成为高手们手中的一本秘籍。　　全书分8章。　　第1章从设计实例出发，讨论了高速电路与低速电路的区别，高速电路设计中需要着重考虑的要点，并简单介绍了硬件开发的流程以及原理图设计的要点。　　第2章介绍了在高速电路设计中电阻、电容、电感、磁珠等器件的应用。　　第3章介绍了逻辑器件的选型，并详细讨论了对LVDS、LVPECL、CML等高速电平的应用。　　第4章介绍了电源设计的要点，结合实例，讨论了对LDO、DC/DC电源电路的应用，这一章还简单介绍了电源架构、电源管理、保险管选型等方面的内容。　　第5章介绍了高速电路设计中时序的分析和设计方法。　　第6章介绍了复位电路与时钟电路的应用及设计方法。　　第7章对高速电路设计中常用的SDRAM、DDR SDRAM、DDR2 SDRAM、ZBT SRAM、QDRII SRAM、Flash、EEPROM等存储器件的应用做了详细的介绍。　　第8章介绍了PCB设计中层叠结构与阻抗的计算、信号完整性、电源完整性、EMC、防护、结构与易用性、散热、可测试性等方面的内容。　　全书主体内容由王剑宇编写。在本书的编写过程中，查阅了大量的英文资料（参见参考文献列表），由苏颖负责对这些资料进行整理和翻译，同时，苏颖还负责对全书文字和插图的编辑。全书由王剑宇统稿。　　高速电路设计是一个不断发展的领域，作者也在不断学习的过程中，因此必然有不少新技术无法反映在本书中，同时，由于作者技术水平和实践能力有限，书中错误之处难免，敬请读者批评指正。　　本书从构思到编写完成，历时一年有余，融合的却是作者多年工作的教训、心得和体会。本书反馈邮箱为：[e-mail]，真诚地希望得到来自读者的宝贵意见和建议。　　在本书的编写过程中，参考了大量的中外文资料，同时，在作者技术领域的成长过程中，得到了众多同事、朋友的大力帮助，在此，向这些资料的作者以及同事、朋友们表示真诚的感谢。由于日常工作繁忙，本书的编写只能利用业余时间完成，在生活上，父母给予了理解和大力支持，特此向他们表示衷心的谢意。　　王剑宇，苏颖　　2009年10月

内容概要

本书从设计实践的角度出发，介绍了在从事高速电路设计的工作中需要掌握的各项技术技能，并结合工作中的具体案例，强化了设计中的各项要点。    在本书的编写过程中，作者避免了纯理论的讲述，而是结合设计实例叙述经验，将复杂的高速电路设计，用通俗易懂的语言陈述给读者。本书覆盖了高速电路设计所涉及的常用技术，适用于电子设计专业的高年级学生，以及从事电路开发、测试的硬件工程师。

书籍目录

第1章 概述 　1.1 低速设计和高速设计的例子 　　【案例1-1】 简化的存储电路模块 　　1.1.1 低速设计 　　1.1.2 高速设计 　1.2 如何区分高速和低速 　1.3 硬件设计流程 　　1.3.1 需求分析 　　1.3.2 概要设计 　　1.3.3 详细设计 　　1.3.4 调试 　　1.3.5 测试 　　1.3.6 转产 　1.4 原理图设计 第2章 高速电路中的电阻、电容、电感和磁珠的选型及应用 　2.1 电阻的应用 　　2.1.1 与电阻相关的经典案例 　　【案例2-1】 串联电阻过大，导致板间告警失败 　　【案例2-2】 电阻额定功率不够造成的单板潜在缺陷 　　【案例2-3】 电阻在时序设计中的妙用 　　2.1.2 电阻应用要点 　2.2 电容的选型及应用 　　2.2.1 与电容相关的经典案例 　　【案例2-4】 电容失效导致低温下硬盘停止工作 　　【案例2-5】 多次带电插拔子板导致母板上钽电容损坏 　　【案例2-6】 高速电路中电容应用问题导致CPU工作不稳定 　　2.2.2 高速电路设计中电容的作用及分析 　　【案例2-7】 交流耦合电容选择不当引起数据帧出错 　　【案例2-8】 利用0612封装的电容增强滤波性能 　　【案例2-9】 LDO电源应用中的滤波电容ESR问题 　　【案例2-10】 高频电路中1F +0.01F是否能展宽低阻抗频带 　　2.2.3 高速电路设计常用电容及其应用要点 　　【案例2-11】 陶瓷电容选型错误导致单板丢数据包 　　【案例2-12】 根据电路要求进行钽电容选型 　　2.2.4 去耦电容和旁路电容 　2.3 电感的选型及应用 　　2.3.1 与电感相关的经典案例 　　【案例2-13】 LC低通滤波导致输出电源电压纹波偏大 　　【案例2-14】 大电流通路PI型滤波造成电压衰减 　　2.3.2 高速电路设计中电感的作用 　　2.3.3 高速电路设计常用电感及其应用要点 　2.4 磁珠的选型及应用 　　2.4.1 磁珠的滤波机理 　　2.4.2 高速电路设计中磁珠的选型及其应用要点 　　【案例2-15】 误用磁珠造成过流保护电路失效 　　2.4.3 磁珠和电感的比较 第3章 高速电路中的逻辑器件选型及高速逻辑电平应用 　3.1 与逻辑器件相关的经典案例 　　【案例3-1】 逻辑器件输入端上拉太弱造成带电插拔监测功能失效 　3.2 逻辑器件应用要点 　　3.2.1 逻辑器件概要 　　【案例3-2】 逻辑器件驱动能力过强造成信号振铃 　　【案例3-3】 同一型号逻辑器件的差异性造成PHY配置错误 　　3.2.2 逻辑器件参数介绍 　　3.2.3 逻辑器件功耗计算 　　3.2.4 逻辑器件热插拔功能介绍 　　3.2.5 逻辑器件使用中注意事项的总结 　3.3 高速逻辑电平应用 　　3.3.1 高速逻辑电平概述 　　【案例3-4】 差分对走线附近信号分布不均衡造成电磁辐射 　　3.3.2 LVDS逻辑电平介绍及其应用要点 　　【案例3-5】 空闲输入引脚处理有误导致FPGA检测到错误输入 　　3.3.3 LVPECL逻辑电平介绍及其应用要点 　　3.3.4 CML逻辑电平介绍及其应用要点 　　3.3.5 高速逻辑电平的比较 　　3.3.6 高速逻辑电平的互连及其应用要点 第4章 高速电路中的电源设计 　4.1 与电源相关的经典案例 　　【案例4-1】 LDO输出电源电平低于设置值 　　【案例4-2】 电源芯片欠压保护电路导致上电时序不满足设计的要求 　　【案例4-3】 多电源模块并联工作时的均压措施 　4.2 高速电路设计的电源架构 　　4.2.1 集中式电源架构 　　4.2.2 分布式电源架构 　4.3 高速电路电源分类及其应用要点 　4.3.1 LDO电源介绍及其应用要点……第5章 高速电路中的时序设计第6章 高速电路中的复位、时钟设计第7章 高速电路中的存储器应用与设计第8章 高速电路中的PCB及其完整性设计参考文献

用户评论 (总计115条)

•   一看书就知道作者是非常丰富的工作经验。现在电子方面的书抄袭严重，买本好书不容易啊。推荐刚涉足pcb layout或硬件研发及测试的阅读。
  当然，对高手估计作用不大。对没有工作经验的学生会有帮助但作用有限（学校学习一般不涉及高速电路）。
•   作者以自己的设计经验为基础，解决了不少实际中高速电路的设计问题，对提高自己的水平很有帮助！
•   在bbs看到推荐买了一本。
  实用性确实很不错，适合初级和中级工作者，书中不少例子都是工作中经常遇到的。
  书不厚，但没有水分，从电阻电容这类简单的东西，再到电源、高速信号、时序、时钟电路、EMC、复位，以及PCB设计，都用例子讲得很清楚。
  特别喜欢的是多层PCB层叠结构设计和电源这一部分。
•   高速电路设计实践,师兄推荐的书，不错，建议大家都购买下，来好生拜读下。
•   不错的一本书，对高速电路设计有一定帮助
•   感觉作者应该是华为这类公司的，讲的全是背板，通信板，单板什么的，难得一见的讲实际经验的好书，尤其是结合实例讲，更能很好的讲出高速电路的要点。
•   高速电路设计参考的好书籍，赞
•   对于高速电路设计还是本比较实用的书
•   很多实践的例子，对我初学高速电路很有帮助
•   很不错一本书，结合《信号完整性分析》、《高速数字设计》这两本书一起看，收获很大！
  
  我是一名layout工程师，从这本书里面了解到很多原理性的东西，对设计有很大的指导作用！
  
  强烈推荐，特别是做高速设计的工程师，必备~
•   刚涉及电路设计。以前做PCBlayout还有些规则不知所以然，现在看了书后许多地方就豁然开朗了。作者要是再出深入的新书我一定再买！
•   既可应用于实际，解决实际问题，又能知道为什么是这样的，不错的好书！电路设计的都有必要看一下！
•   作为一个刚刚入门的新手，该书以简要的方式以及具体的事例说明了如何考虑高速设计，很有启发。
•   好书，各个章节联系精密，讲解了高速PCB设计的各个环节。
•   高速电子工程师都应该看看，学习经验。
•   忘记是第一章还是绪论了，作者根据高速存储与低速存储的实现方式来举例，做到了理论与实际相结合。感觉这本书很实用，会继续学习下去。
•   作者用了很多工程实例，对从事硬件设计的人来说是很好的案例分享。相当好！
•   作为一个入门级的硬件工程师，这本书很受用，讲的是一些在实际设计过程中，很实用的问题，非常值得推荐！
•   确实是资深工程师的经验之作，很多设计工作中的常见问题都有涉及到，设计初、中级工程师阅读。
•   书中通过工程实例详细论述了研发设计中所遇到的各种技术问题，避免了空洞的说教，是本不可多得的好书！
•   第二次买了，之前一本书掉了，可以毫不犹豫的说一定要把树种的每一个标点符号搞清楚才有资格说自己是做告诉电路的。
•   深入浅出，从硬件设计中的基础出发，很基本，很实用。
•   看了别人的评价
  所以就买这本书
  
  但后来工作的内容从硬件设计改向FPGA设计
  所以这本书放下了
  
  但我相信我工作的内容应该还是会围绕硬件设计发展下去
  所以这本书我还是会有机会把它读完的。
•   本书写的相当好，是一本理论联系实际的好book,对于从事pcb设计的人员有很好的参考价值。
•   没有那么多复杂的公式推导，毕竟做工程设计的，也不需要知道那么多。个别点深入理解就行了，这本书提供了很好的着手点
•   感觉作者很牛，不仅做过的项目多，关键是能通过语言表达出来。书写得不错，看了几十页，对今后的设计工作很有帮助。
•   书的质量没的说，做硬件设计时可以少走不好弯路，长知识
•   书中内容都是设计中的经验之谈，读后收获颇多。
•   很好，我现在设计都会参考里面的一些经验
•   硬件工程师写出来的书，东抄抄西抄抄，很多都是芯片资料往下搬，加上一些案例，感觉水平一般，只适合初级入门的硬件工程师看，系统性和理论性不强。要学习还是要看些老外的书。定价有些贵。
  不过话说回来，有个人出来做经验总结总好过没有人出来总结。
•   pcb设计进阶必读
•   书籍不错，内容很实用，值得一读，适合工程设计人员
•   书有点薄。
  据说对与PCB设计，应当看看，暂时还没有设计过PCB先买来看吧。例子很好。
•   书不错，蛮欢喜电容、电源、时序、PCB设计这几章。
•   作者虽不是教授，也不是学者，但写出来的书就是通俗易懂，实用，让人有如醍醐灌顶；很显然作者身经百战，技术精湛。堪称经典之作！
•   这本书内容丰富，说的大部分是实践性问题，对硬件工程师而言有一定的参考价值！谢谢！
•   对于刚入门的人来说是一本好书，免得陷入理论公式的漩涡，
  中国缺少这种书，大多是抄来抄去，没有确确实实做过东西。
  有很多值得学习的地方
  正在学习，实践中。。。
  谢谢作者
•   很不错，硬件工程师值得参考。
•   很多错的书，通俗易懂。涉及的方面也比较齐全。
•   工作需要，继续充电，正在学习中，写得很不错，讲得很全面，对于一个初学都，实用多多
  给力@！！！
•   本书买后，至今已全部看完，确实是一本不可多得的好书，帮我理清了很多工作当中的困惑，所选的案例也很多代表性，建议大家多看看这样的好书！
•   从实践出发的书，非常好！
•   内容不错，对于初级工程师来说，很基础的东西讲解的很好，而且适用于初中级的硬体工程师阅读。深入浅出的知识，加上例子的详解，很有意思，很明白。
•   大公司里的人写的，实践性强，很多都是经验值谈。
  特别适合硬件人员
•   好书，好作者，以实例为主，辅以一些不苦燥的理论，太实用了，刚看到第二章，以前对阻容感磁珠的应用只知道用什么料，不知道所以然，现在恍然大悟。谢谢作者的好书了，收益非浅！
•   几位资深工程师写的，理论不多，实际应用讲得很详细，还说明了简单原理！
•   挺不错的一本书，分析透彻，实用性强，条理清楚，希望作者能把更多的经验写成这样的书，泽被众人。
•   刚好工作需要不错不错
•   师兄介绍的一本书，没全部看完，只是看了需要的章节，还不错，关键这类的数很少，所以很难得了
•   作者应该是在某通讯公司干了很多年的技术专家了。HW？
•   书中有很多案例，是本好书，正在学习中，很有帮助
•   适合有一定开发经验的人士阅读，经验之谈
•   非常实用的案例与知识，谢谢作者的辛勤劳动
•   实战经验丰富，非常值得阅读的一本书
•   对工作帮助很大，很实用
•   无废话、套话，有实例、有知识点，书薄方便携带。难得的国人写的好书
•   通过实例讲解，很不错，适合初学者。
•   挺不错的，写得跟应用贴近，易懂。
•   一本通俗易懂的书，特别有例程说明，很不错哦
•   很多案例，分析很到位，工程性很强，买了值得
•   案例解析很好很强大
•   书中写的很有深度，值得好好地学习，实战比较好，不像其他的书，理论性太强，没有实战的应用！
•   书中各元件的原理和如何抗干扰的分析很深刻，对新手来应该很有帮助，就是数的纸张和封皮不太硬，也算是个小瑕疵，总来来说非常好
•   放手边，需要的时候看看！！！
•   老公需要的书，质量印刷内容都满意。
•   经验丰富，朴实中用
•   不错的书，总结了很多经验。
•   实践性很强的一本书，值得一读！
•   这两本书 还不错 挺好的 能看的懂 希望 以后多弄点案列
•   这本书还是不错的，不厚，但是说的东西一般书上没有噢
•   这本书写得很好，看了一部分 收获很大 之前很多问题在这里找到了详细的解释
•   早知道有这本书，我就不花2800去参加培训了！
•   同事推荐看的。很实在的一本书
•   这本书的确不错，有好多收获。希望国人能多写这样的书。
•   我是做pcb layout的，看了这本书，收获还挺多
•   这本书写得非常好，很有参考价值~
•   这本书是在一次研修班上报告人推荐的。
•   不知道世人是如何评论一本书写得好不好，但是我自己的评论准则是=学到的有用知识/总页数页数。以我的准则来评论，这是我遇到过得最好一本书。
•   例子很细致 符合讲解的理论
•   目前见到的、国内少见的、有内容的、专业书籍。
•   大致扫了一下，感觉还好。
•   很多经验之谈，受益匪浅
•   内容很不错，一般知识还是很实用的
•   之前看同事拥有这书，拿来一看，发现很不错就买了！
•   书并不厚，但讲得很耐心，正在看
•   书还不错，可以作为参考书使用
•   好书，很实用，对我有很大帮助
•   经典好书 在看
•   看了两章，感觉不错，能看懂，从浅入深，循序渐进，好书
•   还没看，不过看着满舒服的
•   书不错，深入浅出！
•   老公说很经典呢，一直想买的！
•   发货不慢！
•   老公看的，不错
•   书很好，值得好好学习
•   虽然将得不是很深，但是工程应用来说还是很实用的，值了！
•   书很好，就是内容少了点
•   不错正版书籍
•   不错 挺厚的 内容很好 推荐
•   很好的中级参考书