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[美] 沃尔德曼 著

图书标签:

• ESD
• 静电防护
• 电路设计
• 集成电路
• 可靠性
• 电子工程
• 半导体
• 设计方法
• 综合
• 测试

店铺： 文轩网旗舰店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111427766

商品编码：1036103360

出版时间：2013-08-01

作  者:(美)沃尔德曼 著作 刘志伟 等 译者 定  价:68 出 版 社:机械工业出版社 出版日期:2013年08月01日 页  数:230 装  帧:平装 ISBN:9787111427766 从全芯片的角度，对EOS/ESD以及Latchup进行了探讨。  ●前言
●致谢
●第1章ESD设计综合1
●1.1ESD设计综合与系统结构流程1
●1.1.1自顶向下的ESD设计1
●1.1.2自底向上的ESD设计1
●1.1.3自顶向下的ESD设计——存储器芯片3
●1.1.4自顶向下的ESD设计——ASIC设计系统3
●1.2ESD设计——信号通路和备用电流通路4
●1.3ESD电路和原理图结构思想5
●1.3.1理想的ESD网络和直流电流-电压设计窗口6
●1.3.2ESD设计窗口6
●1.3.3频域设计窗口下的理想ESD网络8
●1.4半导体芯片和ESD设计方案的映射10
●1.4.1半导体制造商之间的映射10
●1.4.2ESD设计在不同工艺之间的映射11
●1.4.3从双极工艺向CMOS工艺的映射12
●1.4.4从数字CMOS工艺向数模混合CMOS工艺的映射13
●1.4.5从体硅CMOS工艺向绝缘衬底上的硅（SOI）工艺的映射13
●1.4.6ESD设计——由CMOS向RF CMOS工艺的映射14
●部分目录

内容简介

本书是Steven H.Voldman博士所著的《ESD Design and Synthesis》的中文翻译版。本书的目的在于教会读者半导体芯片上ESD设计的“艺术”。全书的线索将按照如下顺序：版图布局、结构、电源轨及电源轨的ESD网络、ESD信号引脚解决方案、保护环还有一大批实现的实例。这条线索同其他已公开的大部分相关资料不同，但却更贴近实际团队在实现ESD设计过程中所采用的方法。除此之外，本书还将为读者介绍当下处于热议的许多结构和概念。同时还将展示如DRAM、SRAM、图像处理芯片、微处理器、混合电压到混合信号应用，以及版图布局等实例。*后，本书还将介绍其他资料中尚未讨论过的话题，包括电源总线结构、保护环、版图布局。本书主要面向需要学习和参考ESD相关设计的工程师，或需要学习ESD相关知识的微电子学和集成电路设计专业高年级学生和研究生 (美)沃尔德曼 著作 刘志伟 等 译者 作者:(美)沃尔德曼 译者:刘志伟、刘继芝、雷鑑铭、邹雪城、刘俊杰
Steven H．Voldman博士由于在CMOS、SOI和SiGe工艺下的静电放电(ESD)保护方面所作出的贡献，而成为了ESD领域的**位IEEE Fellow。

他于1979年在布法罗大学获得了工程学学士学位；并于1981年在麻省理工学院(MIT)获得了电子工程方向的硕士学位；以后又在MIT获得第二个电子工程学位(工程硕士学位)；1986年他在IBM的驻地研究员计划下从佛蒙特大学获得了工程物理学硕士学位，并于1991年从该校获得了电子工程的博士学位。

《电磁兼容设计与系统集成：确保电子产品稳定运行的基石》 在当今科技飞速发展的时代，电子产品的普及与更新换代的速度前所未有。从智能手机、电脑到汽车、航空航天设备，再到医疗仪器和工业自动化系统，几乎所有现代生活都离不开电子设备。然而，随着电子元件的集成度越来越高，工作频率越来越快，电子产品在复杂电磁环境中稳定、可靠地运行，成为了一个至关重要的挑战。这就是电磁兼容（Electromagnetic Compatibility, EMC）的核心议题。 本书《电磁兼容设计与系统集成》旨在为读者提供一个全面、深入的视角，探讨如何在产品设计的源头解决电磁兼容问题，以及如何将经过EMC优化的组件有效地集成到复杂的系统中，从而确保整个系统的性能稳定、可靠，并符合日益严格的法规标准。本书的宗旨是，EMC不应是产品开发后期才考虑的“补丁”，而应是贯穿整个设计与集成过程的内在要求。 第一部分：电磁兼容设计基础与原理 本部分将从基础理论出发，为读者构建扎实的EMC设计知识体系。 电磁骚扰（Electromagnetic Interference, EMI）与电磁敏感性（Electromagnetic Susceptibility, EMS）的辩证统一： 我们将深入剖析EMI和EMS的定义、产生机制以及它们之间的相互作用。理解EMI的产生途径，例如传导、辐射、静电放电（ESD）、电快速瞬变脉冲群（EFT）等，是采取有效控制措施的前提。同样，认识到设备对外部电磁场的敏感程度，才能对其进行有效的屏蔽和防护。 EMC的基本物理概念： 涵盖电场、磁场、电磁波的传播特性，以及电路中的寄生效应（电感、电容），这些都是理解EMI产生和传播的关键。例如，PCB走线上的电感和电容会形成谐振，在特定频率下产生不希望的辐射；电源线上的噪声会通过传导耦合到其他电路。 EMC设计原则与策略： 介绍EMC设计的核心思想，包括“源头控制”、“路径隔离”、“接收保护”等。我们将详细讲解如何在PCB布局、布线、器件选择、电源滤波、接地等关键环节实施有效的EMC设计。例如，合理的PCB分层、避免长而平行的走线、使用去耦电容、设计良好的接地平面等，都是降低EMI的有效手段。 EMC标准与法规概述： 介绍国际和国内主要的EMC标准，如CISPR、IEC、FCC、CE等，以及不同国家和地区对电子产品EMC性能的基本要求。理解这些标准有助于我们在设计时就朝着符合法规的方向努力，避免后期重复设计和昂贵的认证费用。 第二部分：关键EMC设计技术详解 本部分将聚焦于具体的EMC设计技术，提供可操作的解决方案。 PCB布局与布线优化： 分层策略： 详细讲解如何合理设计PCB的电源层、地层、信号层，以及它们之间的组合，以最大限度地降低信号间的串扰和电磁辐射。例如，推荐将地层紧邻信号层，形成低阻抗的回流路径。 信号完整性（SI）与EMC的关系： 探讨高速信号传输对EMC的影响，以及SI优化技术（如阻抗匹配、时序控制）如何反过来有助于改善EMC性能。 串扰（Crosstalk）的抑制： 分析串扰产生的原因（如耦合电容和电感），并提供具体的抑制方法，例如增加走线间距、交叉布线、使用屏蔽线等。 接地设计： 强调“一点接地”或“星形接地”的理念，介绍不同类型接地（单点接地、多点接地、混合接地）的适用场景及注意事项，以及如何处理接地线上的电流回流问题。 滤波器的设计与应用： 深入讲解各种滤波器的原理、类型（如LC滤波器、RC滤波器、EMI抑制元件）及其在电源线、信号线上的应用，包括滤波器的选型、参数计算以及实际电路中的放置。 屏蔽与接地技术： 屏蔽理论与设计： 讲解不同屏蔽材料的电磁屏蔽效能，以及如何根据被屏蔽频率和所需衰减程度选择合适的屏蔽结构。介绍屏蔽壳体的设计要点，包括缝隙、开孔、连接器的屏蔽等。 电缆屏蔽： 分析电缆的辐射和感应机制，介绍单屏蔽、双屏蔽、编织屏蔽等电缆的结构特点和应用场景，以及屏蔽层与连接器的正确接地方式。 结构件的EMC作用： 讨论金属外壳、支架等结构件在EMC设计中的作用，以及如何通过合理设计优化其屏蔽和接地性能。 元器件选择与布局： EMI抑制元件： 介绍铁氧体磁珠、共模扼流圈、EMI滤波器芯片等元件的功能、选型原则以及在电路中的最佳放置位置。 连接器与线缆的EMC设计： 讨论连接器的屏蔽性能、 EMI/RFI过滤器的集成，以及线缆的连接和固定方式对EMC的影响。 电源管理IC的EMC考虑： 讲解开关电源、LDO等电源管理芯片在EMC方面的设计要点，以及如何通过外围电路优化其EMI特性。 ESD防护设计： ESD的基本原理与模型： 介绍人体放电模型（HBM）、机器放电模型（MM）和充电器件模型（CDM）等。 ESD防护器件： 详细讲解TVS二极管、瞬态抑制二极管（TDI）、ESD防护二极管等器件的原理、选型和应用，以及如何在PCB设计中实现有效的ESD防护布局。 产品结构ESD防护： 讨论如何在产品外观、接口、按键等方面设计ESD防护措施，以避免外部ESD放电对产品内部电路造成损害。 第三部分：系统集成与EMC验证 本部分将重点关注将EMC设计应用于整体系统，并进行全面的验证。 多模块系统EMC集成策略： 模块化设计与EMC： 探讨在多模块系统中，如何针对各个模块进行EMC设计，以及模块间的信号耦合和电源耦合对整体EMC性能的影响。 接口与连接器的EMC考虑： 分析不同类型接口（如USB、HDMI、Ethernet）的EMC特性，以及如何通过滤波、屏蔽等手段降低接口处的EMI泄漏。 机箱与外壳的EMC设计： 讲解机箱的设计如何影响内部电路的辐射和外部EMI的入侵，包括缝隙、开孔、门密封、电缆穿孔的处理。 电源系统EMC集成： 关注电源适配器、电源分配网络（PDN）的EMC设计，以及如何通过滤波、接地等手段降低电源噪声对整个系统的影响。 EMC测试与调试： EMC测试设备与方法： 介绍常见的EMC测试设备，如EMI接收机、信号发生器、电波暗室、传导测试夹具等，以及常见的EMC测试项目（如辐射发射、传导发射、抗辐射骚扰、抗传导骚扰、静电放电等）。 预兼容性测试（Pre-compliance Testing）： 讲解如何在设计阶段进行预兼容性测试，及时发现和解决EMC问题，降低后期测试失败的风险。 EMC问题诊断与排除： 提供一套系统性的EMC问题诊断流程，帮助工程师快速定位EMI源、耦合路径和敏感点，并给出相应的解决方案。例如，使用近场探头进行辐射源定位，利用频谱分析仪分析噪声频谱特性。 EMC调试技巧： 分享一些实用的EMC调试技巧，如临时添加滤波元件、改变布局、增加接地等，以快速验证潜在的EMC解决方案。 EMC设计工具与仿真： EMC仿真软件的应用： 介绍常用的EMC仿真工具（如CST Studio Suite, HFSS, ADS等），以及它们在EMC设计中的作用，例如场分布仿真、辐射强度预测、滤波效果评估等。 EMC设计流程的自动化： 探讨如何利用自动化工具和脚本提高EMC设计的效率和准确性。 新兴技术与EMC挑战： 高速数字电路与EMC： 讨论更高时钟频率、更高数据率的数字接口对EMC设计提出的新挑战。 无线通信技术与EMC： 分析Wi-Fi、Bluetooth、5G等无线通信模块的EMC相互影响，以及如何进行共存性设计。 物联网（IoT）设备EMC： 探讨低功耗、多接口、异构网络环境下的IoT设备EMC设计。 汽车电子与航空航天EMC： 简要介绍这些高可靠性领域对EMC的特殊要求和设计考量。 本书的读者对象 本书适合于电子工程师、系统工程师、产品设计师、PCB布局工程师、EMC/EMI测试工程师，以及对电子产品电磁兼容性设计感兴趣的在校学生和研究人员。无论您是初学者还是经验丰富的专业人士，《电磁兼容设计与系统集成》都将是您不可或缺的参考指南。 通过深入理解和掌握本书所介绍的EMC设计与系统集成技术，读者将能够： 从源头解决EMC问题： 在产品设计的早期阶段就融入EMC理念，避免后期昂贵的返工和延误。 提升产品性能与可靠性： 确保产品在各种复杂电磁环境中稳定运行，减少因EMI/EMS导致的故障。 满足严格的EMC法规要求： 顺利通过EMC认证，加速产品上市进程。 优化产品成本： 通过有效的EMC设计，减少不必要的昂贵屏蔽材料和复杂的滤波电路。 增强产品竞争力： 提供高质量、高性能、高可靠性的电子产品，赢得市场信赖。 《电磁兼容设计与系统集成》不仅仅是一本技术手册，更是一种设计哲学。它倡导将EMC视为产品生命周期中不可分割的一部分，通过系统的规划、精心的设计和严格的验证，最终交付出卓越的电子产品。

评分☆☆☆☆☆

这本《ESD设计与综合》我真是读得津津有味，虽然我不是ESD领域的专家，但书里通俗易懂的语言和丰富的案例让我这个门外汉也能窥见其精妙之处。我最喜欢它在讲解ESD防护器件时，不仅仅是罗列出各种器件的型号和参数，而是深入剖析了它们的工作原理，比如TVS二极管是如何利用雪崩击穿效应吸收瞬态过电压的，其钳位电压和响应时间又是如何影响防护效果的。书中还花了很大篇幅介绍了几种常见的ESD防护结构，像是二极管钳位、SCRs和TVS阵列，并且图文并茂地展示了它们在电路中的具体布局和设计考量。让我印象深刻的是，作者并没有回避ESD设计的复杂性，而是用非常直观的图表和仿真结果来解释不同设计选择带来的影响，比如PCB布线规则对ESD性能的至关重要性，以及如何通过合理的走线和接地来减少ESD感应。这本书让我理解了，ESD防护并非简单地加个器件，而是一个系统性的工程，需要从芯片设计到系统集成全方位考虑。虽然我可能无法立刻运用书中的所有知识，但它为我打开了一扇理解电子产品可靠性的大门，让我对那些看似微不足道的静电防护措施背后蕴含的深厚技术有了全新的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是ESD设计界的“葵花宝典”！从最基础的ESD物理机制讲起，层层递进，直到深入到复杂的ESD防护策略和测试方法，内容之全面，让我这个做了几年硬件的工程师都觉得受益匪浅。特别值得称道的是，它对ESD失效模式的分析非常透彻，不仅仅停留在表面现象，而是深入剖析了ESD电流在IC内部的流动路径，以及如何导致半导体器件的物理损伤。书中还详细介绍了各种ESD测试标准，如IEC 61000-4-2和JEDEC JS-001，并给出了具体的测试设备和操作指南，这对于实际产品开发中进行ESD验证至关重要。我尤其欣赏作者在介绍ESD防护器件集成时，提出的“系统级ESD防护”理念，强调了从芯片、封装到PCB板级的协同设计。书中提供的许多设计模板和最佳实践，比如如何选择合适的保护器件、如何设计保护电路的旁路路径、以及如何优化PCB布局以减小ESD耦合效应，都非常有指导意义。读完这本书，我感觉自己对如何设计出更可靠、更具竞争力的电子产品有了更清晰的思路，也更能理解那些在细微之处体现出的工程严谨性。

评分☆☆☆☆☆

我一直对电子产品的可靠性非常感兴趣，尤其是那些在极端环境下依然能够稳定工作的设备。当翻阅《ESD设计与综合》这本书时，我立刻被它所展现的精深技术所吸引。书中对于ESD（静电放电）这一看似日常却能造成严重破坏的现象，进行了细致入微的分析。我了解到，ESD不仅是一种物理现象，更是一种对电子元器件具有潜在威胁的“隐形杀手”。本书将ESD的产生机理、传播途径以及对不同类型半导体器件的影响，都进行了深入的阐述。让我印象深刻的是，书中并没有止步于理论的讲解，而是结合了大量的实际案例，比如手机、汽车电子、通信设备等领域，分析了在这些应用场景下，ESD防护设计所面临的挑战以及所采用的解决方案。作者对于ESD防护器件的选择和设计，也给出了非常实用的指导，从触发电压、钳位电压到响应时间，都进行了详细的权衡和比较，帮助读者理解不同器件的优缺点以及适用范围。而且，书中还讨论了ESD的测试和验证方法，这对于确保产品的可靠性至关重要。读这本书，我不仅仅是学习了ESD知识，更感受到了一种严谨的工程思维和对细节的极致追求。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，一开始我以为《ESD设计与综合》会是一本枯燥的技术手册，没想到读起来却充满了启发性。这本书最大的亮点在于，它能够将复杂的ESD原理转化为易于理解的概念，并将其与实际的工程应用紧密结合。书中在阐述ESD防护器件时，不仅仅是列出参数，而是会去分析为什么某个参数对于特定的应用场景很重要，比如在高速信号线路上，ESD保护器件的寄生电容就会严重影响信号的完整性，书中对此的解释就非常到位。我尤其喜欢作者在介绍PCB布局方面的建议，比如关于“星型接地”和“屏蔽”的讲解，以及如何通过优化走线来最小化ESD路径的阻抗，这些都是在日常设计中容易被忽视但却至关重要的细节。书中还穿插了许多关于ESD的“陷阱”和“误区”，帮助读者避免在设计中走弯路，这一点非常实用。对我而言，这本书最大的价值在于它提供了一个清晰的ESD防护设计框架，让我在面对复杂的设计挑战时，能够有一个系统性的思路去解决问题，而不是盲目地套用一些现成的方案。

评分☆☆☆☆☆

这本书对我而言，与其说是一本技术教材，不如说是一次深入的行业洞察。作者在《ESD设计与综合》中，不仅讲解了ESD防护的“硬”知识，比如各种器件的工作原理和PCB布局的技巧，更重要的是，他展现了ESD设计在整个产品开发流程中的重要性以及其背后所承载的“软”价值。我能感受到作者对于电子产品可靠性以及用户体验的深度思考。书中对ESD测试的解读，以及如何将测试结果反馈到设计优化中，让我看到了一个闭环的质量控制流程。而且，作者在讨论ESD防护设计时，也考虑到了成本和可制造性，比如如何在保证防护效果的同时，尽可能地简化设计，降低成本，这一点在实际产品开发中是至关重要的。这本书让我明白，ESD设计不仅仅是为了满足一些标准要求，更是为了确保用户在使用产品时能够获得安全、稳定的体验，从而提升品牌形象和市场竞争力。读完这本书，我对电子产品的设计理念有了更深层次的理解，也更加佩服那些在微观世界里默默付出的工程师们。