信号完整性与PCB设计

出版时间：2012-3  出版社：电子工业出版社  作者：道格拉斯·布鲁克斯  页数：235  译者：刘雷波  
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内容概要

　　本书是一部论述印制电路板设计与信号完整性分析的理论和工程实践的著作。本书从印制电路板的基本原理出发，介绍电路设计的基本概念、理论和技巧，并在此基础上，详细讨论信号完整性的问题，涵盖信号完整性中电磁干扰、串扰、传输线及反射和功率器件去耦等各个方面。
　　本书适合作为电子与通信工程及其相关专业的教材。对于那些从事软硬件开发、集成电路设计、系统设计的工程技术人员来说也是一本很好的参考书。

作者简介

　　刘雷波，博士，清华大学副教授。1999年和2004年在清华大学分获学士、博士学位，其博士论文获“清华大学校级优秀博士论文奖”。长期从事集成电路设计、可重构计算等研究工作。已发表论文40余篇，申请专利11项、翻译出版两本著作；第一作者论文2004年发表在固态电路领域的权威杂志《JSSC》上。目前担任清华大学微电子所所长助理，863微电子工作组成员，
自然基金SoC重大计划组秘书和A-SSCC技术委员会成员。

书籍目录

第一部分　基础知识　
　第1章　电子学概念　
　　1.1　电流　
　　1.2　电荷　
　　1.3　电压　
　　1.4　直流电压和电流与交流电压和电流　
　　1.5　谐波　
　　1.6　交流电压或交流电流的测量　
　　1.7　频率、上升/下降时间和周期　
　　1.8　频率的度量　
　　1.9　复合波形（傅里叶分析）　
　　1.10　本章说明　
　第2章　传播时间　
　　2.1　传播速度　
　　2.2　传播时间　
　　2.3　走线的布局与信号传播　
　　2.4　电路时序问题　
　　2.5　波长　
　第3章　电子元件　
　　3.1　三种最基本的元件　
　　3.2　电阻　
　　3.3　欧姆定律　
　　3.4　电容　
　　3.5　电荷的存储　
　　3.6　电容量计算公式　
　　3.7　电容的作用　
　　3.8　电感　
　　3.9　关于电感的公式　
　　3.10　充电和放电电流　
　　3.11　谐振　
　第4章　电压和电流的改变与时间常数　
　　4.1　电压和电流通过电阻的变化　
　　4.2　电压和电流通过电容的变化　
　　4.3　电压和电流通过电感的变化　
　　4.4　几个有趣的电感电路的动态特性　
　　4.5　时间常数　
　　4.6　对充放电方程的说明　
　第5章　电阻　
　　5.1　基尔霍夫定律　
　　5.2　串联电阻　
　　5.3　并联电阻　
　　5.4　分压器　
　　5.5　放大器反馈及增益　
　　5.6　功率　
　　5.7　等效电路　
　　5.8　功率曲线　
　　5.9　电源　
　　5.10　电导　
　第6章　电抗　
　　6.1　容抗　
　　6.2　感抗　
　　6.3　应用于电抗的欧姆定律　
　　6.4　串联lc电路　
　　6.5　并联lc电路　
　　6.6　谐振　
　　6.7　极点和零点　
　　6.8　电纳　
　第7章　阻抗和相移　
　　7.1　阻抗　
　　7.2　频率的影响　
　　7.3　另一个rc电路的例子　
　　7.4　经典rc滤波器　
　　7.5　阻抗的组合方式　
　　7.6　谐振和q值　
　　7.7　串联rlc电路　
　　7.8　谐振时的串联rlc电路　
　　7.9　导纳　
　　7.10　本章说明　
第二部分　信号完整性问题　
　第8章　信号完整性概述　
　第9章　电磁干扰　
　　9.1　背景　
　　9.2　磁场及其相互抵消　
　　9.3　一些基本事实　
　　9.4　信号耦合　
　　9.5　回路面积　
　　9.6　短截线　
　　9.7　共模　
　　9.8　20-h准则　
　　9.9　桩栅栏（法拉第屏蔽）　
　第10章　反射与传输线　
　　10.1　通信模型　
　　10.2　传输线　
　　10.3　关键长度　
　　10.4　反射系数　
　　10.5　观察反射　
　　10.6　确定走线的阻抗　
　　10.7　终端匹配技术　
　　10.8　一些设计问题　
　　10.9　短截线　
　　10.10　zo的绝对值和相对值　
　　10.11　本章说明　
　第11章　传输线仿真　
　　11.1　基本的仿真　
　　11.2　串联终端匹配　
　　11.3　布局问题　
　　11.4　走线分支或y形分支　
　第12章　串扰　
　　12.1　前向串扰与后向串扰　
　　12.2　估计串扰　
　　12.3　设计时需要考虑的问题　
　第13章　串扰的仿真　
　　13.1　基本模型　
　　13.2　添加非耦合的区域　
　　13.3　长度的影响　
　　13.4　带状线　
　　13.5　用终端匹配的带状线　
　　13.6　更为实际的例子　
　　13.7　小结　
　第14章　差分走线及阻抗　
　　14.1　背景　
　　14.2　设计规则　
　　14.3　差分仿真　
　　14.4　计算差分阻抗　
　第15章　旁路电容与去耦系统　
　　15.1　传统方法　
　　15.2　电源系统的阻抗方法　
　　15.3　小结　
　第16章　电源系统　
　　16.1　电源电压　
　　16.2　为什么需要电源层　
　　16.3　采用参考层的设计策略　
　　16.4　设计规则　
　　16.5　分层　
　　16.6　结论　
　第17章　有损传输线和眼图　
　　17.1　有损传输线　
　　17.2　有损传输线模型　
　　17.3　眼图　
　　17.4　均衡　
　　17.5　小结　
第三部分　附录和术语表　
　附录a　ultracad的方波仿真软件　
　附录b　电感器的工作原理　
　附录c　对数　
　附录d　相移的仿真　
　附录e　复数的运算　
　附录f　传输线仿真软件　
　附录g　回波演示　
　附录h　ultracad的免费计算软件　
　附录i　tdr和vna　
　附录j　走线的直角拐角　
术语表

章节摘录

版权页：   插图：   驱动信号沿着走线传播。因为位于某个特定走线层上的所有信号（通常）都以相同的、恒定的速度传播，所以图中的横轴既表示距离又表示时间。在驱动信号的上升沿上靠近原点的位置取一点（x）。现在水平移动这一点到代表B1的斜线。它们之间的水平距离表示驱动端到B1的传播时间。再把这一点水平移动同样的距离，然后垂直移动到驱动端的斜线上（点y）。注意此时驱动端的信号还依然有效。我们可以认为这个时刻驱动端的能量比反射信号大得多，所以反射不会对电路产生影响（这个解释并不是十分精确，不过它有助于我们直观理解）。在这个例子中，B1离驱动端“很近”。 另一方面，从同一点x水平移动到代表B2的那一点。这个距离代表了到B2的传播时间。现在再向前移动与B1类似的一小段距离，然后垂直移动到驱动信号。到现在为止，驱动信号已经稳定在高电平上很长时间了，反射在走线上就会非常明显，可能影响电路的正常工作。在这个例子中，B2离驱动端“很远”。 驱动端到B1的距离很近，到B2的距离很远。反射对短走线影响不大，而对于长走线则有着显著的影响。我们应该怎样定义短走线和长走线呢？大多数人都可以接受的原则如下： •如果信号在走线上传播和返回的时间比信号的上升时间短，那么可以认为走线是短走线。 •如果信号在走线上传播和返回的时间比信号的上升时间长，那么我们必须认为走线是长走线，此时必须考虑是否有必要进行终端阻抗匹配。 如果信号在某个长度的走线上往返的时间比信号的上升时间短，那么这个长度叫做关键长度。 10.4反射系数 什么导致了反射，反射又是什么样的呢？如果让走线看起来更像传输线，那么把这些走线叫做阻抗受控的走线。这样就应该能控制住反射了。但是如果没有把走线的阻抗控制得很好，反射依然会存在。问题是它们为什么存在，大小是多少？ 如果我们已经（试图）使用了阻抗经过控制的走线（传输线），至少还会有两种情况会在系统中导致反射：（a）走线上的阻抗不均匀；（b）终端阻抗不匹配。前面我们讲过传输线的特征阻抗是由它的几何形状（以及走线周围材料的介电常数）所决定的。几何形状的任何改变，或者介电常数的改变，都会导致传输线在这一点的特征阻抗发生改变，从而可能在这一点导致反射。传输线的形状在每一点都保持恒定是避免反射的必要条件（稍后将介绍改变走线所在层的后果）。同样，如果我们要在几个不同厂家制造的电路板上控制走线的特征阻抗，那么必须（最好与电路板厂家一起）详细指定所用的材料及它们的相对介电常数。即使走线的形状保持了恒定，但是如果每个厂家所使用的材料都不同，阻抗也会随着每一家的不同而不同。最起码，我们需要根据厂家的不同而改变终端匹配阻抗，不过这在某些情况下也是不可能实现的。

编辑推荐

《信号完整性与PCB设计》是一部论述印制电路板设计与信号完整性分析的理论和工程实践的全面著作，是作者在长期从事教学和工程设计的经验基础上编写的。书中介绍的各种技术对于广大电子工程师顺利完成印制电路板的设计具有指导性的价值。

用户评论 (总计64条)

•   拿到手之后粗浅的浏览了一下，本书深入浅出的讲了PCB信号完整性相关的方方面面，图文并茂，值得一读。
•   对硬件设计帮助很大，信号完整性之前没涉及
•   内容比较不过，讲了信号完整性方面的一些概念及干扰形成原因，有价值。
•   适合初学高速电路设计的人
•   挺好的一本书，对PCB设计有帮助。
•   可能是刚出的原因吗？书里有不少错误，200多页有一半是讲理论基础的，剩下的部分作者虽然从工程和实际出发进行讨论，但很多问题最后都没有给出最后的结论，适宜初学者学习参考。
•   看了几页，才发现买错书了。这是介绍高速电路的，不是我需要的
•   首先印刷纸张都很好，书的内容把电子专业里的基础理论重新梳理了一下，里面的定义简明准确，比读书那会用的教材强多了，看了这本书后我很感慨：要是当初用的教材不至于那么罗里罗嗦，没准还能多记住点，哈哈
•   很不错，书中讲的有两个应用到工程中，效果很不错！、
•   很不错的书，值得一读，适合电子工程师
•   这本书通俗易懂，写的非常优秀
•   内容比较基础，适合入门新手看
•   工作需要买来看看，非常不错！
•   书非常好，介绍了很多很基础却很实用的东西。
•   基础教材，初学者值得一看
•   书通俗易懂适合初学者。
•   这本书很实用，值得拥有。
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•   这本书相当不错，通俗易懂
•   这本书我之前看了电子版，现在是准备买了收藏的，写得很通俗易懂。就是里边的软件截图很模糊，看不清楚。
•   作者还是挺用心的，呵呵
•   初次研究这方面的知识，看不太懂。
•   字贴非常精致，内容很有用，值得收藏一本。
•   这种数据专心看一两本就好了，贪多也没用
•   今天才到，纸张一般，应该是正版。内容从最简单的讲起，慢慢深入，还是很不错的
•   还不错的，，，，，，，
•   今天拿到的书，阅读中~
•   好书，学习，学习！！！
•   内容丰富，纸张好！
•   叙述简洁明了易懂
•   说里的内容，我觉得叙述的很好，也比较容易理解，推荐阅读
•   实用的书，值得一读。
•   在做项目之间看看这样的书，不错啊！
•   内容通俗易懂 写的很透彻 比国内的写得好 很容易理解
•   实用，学习中的书
•   书中内容的确很值得升入探究。
•   刚拿到手的
•   其实刚入手的书，看了目录。这也是本人的习惯，习惯先看看目录！加之已经有“通信教材国外电子”的书，这一系列的书整体感觉不错，很精致，都是重量级的人物翻译的，应该比较到位。其实国外教材若翻译不好，还不如辛苦点去看英文原著！似乎整体每章都很实用。值得推荐！
•   是我的错，本来先买本深入点的书，就是能讲得透彻一点的，内容不丰富都没关系，结果买回来发现是本教材，内容挺丰富的，但是书就那么薄，讲的东西多了，自然就不会讲的很透，感觉我还得去找一本更适合的书。
•   书还是不错，但稍微浅了一些，不过作者还是分享了很多实际经验。
•   可能因为外国都比较注重版权，很多东西写的比较少
•   和其他这方面的书内容都差不多，但是讲的比较通俗易懂，如果有同类书籍的话，用一本就够了
•   这本书，整体的印刷不错，书是很好的，但是书中的内容很多都是错的 但凡有点电路常识的人都知道，要是不大懂这些常识的人，拿到这问题就大了！
•   这本书很浅显易懂，适合刚入门的新手。书里面有很多基本的、有用的概念，提出的概念、看法大多是从比较感性的、描述性的角度去阐述，而不是放上大段的公式和推导过程。有些遗憾的是书里面使用的仿真软件我都找不到。如果需要对这方面有更深入的了解还需要在这本书的基础上再去看看别的资料。
•   设计PCB有一阵了，看看这书的信号部分
•   这本书从最基础的地方开始，可谓是为初学者准备的
•   很好地一本书，适合我们这些初学者...
•   这本书算是通俗易懂，对初学者很有指导性作用
•   内容还不错，就是不太懂
•   大师之作，无需多言。
•   讲得很基础，适合入门的童鞋
•   纸张很差跟盗版的纸张好不了多少，送货本来的送货上门的莫名其妙被改成上门自提也没人通知。
•   值得看看，纸张质量都还可以
•   外国人写书就是细致，从最基本最简单的原理开始，慢慢讲到高深的层次。讲到一些难点的时候，还会再把前边讲到的原理再回顾一下，很透彻。
•   很喜欢这本书，经典，内容详细，老外的书就是牛
•   本书可以看上两三遍，深入浅出，很好
•   信号完整性
•   绝对的正品哦，喜欢中。谢谢
•   很好的大家都推荐的很实用的
•   这本书不错，和实际结合很好
•   信号完整性与PCB设计
•   宝贝不错，内容稍微少了点
•   专业性很强，很不错！
•   这书真不咋的