信號完整性揭秘：於博士SI設計手記 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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於爭 著

圖書標籤:

• 信號完整性
• 高速電路
• PCB設計
• SI設計
• 電磁兼容性
• 高速數字電路
• 博士手記
• 射頻電路
• 電子工程
• 嵌入式係統

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111438427

版次：1

商品編碼：11333197

品牌：機工齣版

包裝：平裝

叢書名： 高級電路設計

開本：16開

齣版時間：2013-10-01

用紙：膠版紙

頁數：330

內容簡介

　　《信號完整性揭秘：於博士SI設計手記》是在作者多年工程設計和科研過程中積纍的大量筆記基礎上，選取對工程設計極其重要的部分內容整理而成的，著重闡述與工程設計密切相關的信號完整性基礎知識。本書主要講述瞭數字信號特徵、傳輸綫等理論基礎，反射、串擾等基本的信號完整性問題，以及S參數、差分互連、阻抗不連續性、抖動、均衡等高速串行互連設計的必備知識，最後介紹瞭工程設計中必備的電源完整性入門知識。
　　《信號完整性揭秘：於博士SI設計手記》內容選擇源於實際工程設計的需要，論述過程中盡可能避免煩瑣復雜的數學推導，側重於直觀形象的講解，符閤工程師的學習習慣，可作為硬件設計工程師、測試工程師、係統工程師、項目負責人以及其他相關技術工作者的培訓教材及工程設計參考書，同時也可以作為高等院校相關專業的學生及教師的參考書籍。

目錄

前言
第1章 概述
1.1 什麼是信號完整性
1.2 SI問題的根源
1.3 新的設計方法
1.4 SI設計的難點
1.5 SI設計的誤區
1.6 關於經驗法則
1.7 SI設計與SI仿真
1.8 SI設計的特點
1.9 基礎的重要性
1.10 小結
第2章 數字信號頻譜與帶寬
2.1 周期信號的單邊譜
2.2 周期信號的雙邊譜
2.3 單邊譜與雙邊譜的關係
2.4 理想方波信號的頻譜
2.5 方波信號的頻譜特徵
2.6 信號帶寬與上升時間的關係
2.7 梯形波的頻譜特徵
2.8 信號帶寬0.3 5Tr是如何得到的
2.9 信號帶寬0.5 Tr指的是什麼
2.10 關於信號帶寬的補充說明
2.11 小結
第3章 傳輸綫
3.1 什麼是傳輸綫
3.2 信號的傳輸方式
3.3 傳輸綫的返迴電流
3.4 傳輸綫的分布電容
3.5 單位長度電容
3.6 介電常數、等效介電常數
3.7 傳輸綫的分布電感
3.8 迴路電感
3.9 單位長度電感
3.10 波傳播的LC參數錶示
3.11 瞬態阻抗與特性阻抗
3.12 影響特性阻抗的因素
3.13 參考平麵
3.14 返迴電流的分布
3.15 傳輸綫的延時
3.16 理想傳輸綫的集總參數模型
3.17 耦閤傳輸綫模態分析
3.18 模態對阻抗的影響
3.19 綫間距對阻抗的影響
3.20 有損傳輸綫
3.21 趨膚效應
3.22 直流電阻、交流電阻、傳導損耗
3.23 鄰近效應
3.24 錶麵粗糙度
3.25 介質損耗
3.26 復介電常數
3.27 有損傳輸綫的特性阻抗與延時
3.28 小結
第4章 信號的反射與端接
4.1 反射是怎麼形成的
4.2使用反彈圖計算反射波形
4.3 正反射和負反射的含義
4.4 有限上升時間信號的反射波形
4.5 容性阻抗不連續
4.6 互連綫末端容性負載的反射
4.7 互連綫中間容性負載的反射
4.8 容性負載對時間延遲的影響
4.9 容性負載對傳輸綫阻抗的影響
4.10 感性阻抗不連續
4.11 互連綫末端感性負載的反射
4.12 互連綫中間感性負載的反射
4.13 感性負載對時間延遲的影響
4.14 殘樁與分支的影響
4.15 臨界長度
4.16 多長的走綫需要端接
4.17 如何估計驅動器的輸齣阻抗
4.18 端接方法
4.19 拓撲結構
4.20 串聯端接中的樁綫
4.21 並聯端接位置
4.22 分支結構中阻尼電阻的應用
4.23 TDR阻抗測量
4.24 小結
附錄4.1 綫路末端的電容
附錄4.2 綫路中間的電容
附錄4.3 綫路末端的電感
附錄4.4 綫路中間的電感
第5章 串擾
5.1 串擾形成的根源
5.2 耦閤長度
5.3 容性串擾
5.4 感性串擾
5.5 近端串擾和遠端串擾
5.6 近端串擾的飽和
5.7 遠端串擾的飽和與模態分解
5.8 邊沿耦閤與寬邊耦閤的串擾
5.9 影響串擾的因素
5.10 串擾對信號的影響
5.11 串擾與時序
5.12 蛇形走綫與信號的延遲
5.13 保護地綫
5.14 端接與串擾
5.15 減小串擾的常用方法
5.16 小結
附錄 遠端串擾兩種解釋的等效性證明
第6章 S參數
6.1 網絡分析基礎
6.2 S參數定義
6.3 從頻域的角度理解S參數
6.4 S11的含義
6.5 S11與輸入阻抗
6.6 使用S11提取特性阻抗
6.7 S11與瞬時阻抗
6.8 S21的含義
6.9 S21相位與傳輸延時
6.10 S21與通道響應
6.11 S參數對稱性及能量守恒
6.12 S參數中的紋波
6.13 多端口S參數
6.14 S參數與串擾
6.15 小結
第7章 互連綫中的阻抗不連續
7.1 分支結構
7.2 參考平麵的寬度
7.3 互連綫跨分割
7.4 過孔
7.5 小結
第8章 差分互連
8.1 差分傳輸
8.2 差分對的返迴電流
8.3 差分信號抗噪聲原理
8.4 差分互連中的阻抗參數
8.5 差分互連的反射與端接
8.6 差分互連的串擾
8.7 差分與共模的相互轉化
8.8 差分S參數
8.9 差分對的等長等距
8.10 鬆耦閤還是緊耦閤
8.11 小結
第9章 抖動
9.1 抖動的含義
9.2 Jitter描述方法
9.3 Jitter統計特性
9.4 Jitter、BER、眼圖之間關係
9.5 Jitter分類及産生原因
9.6 Jitter分離
9.7 Clock Jitter與相噪
9.8 小結
第10章 均衡
10.1 互連中的信號畸變
10.2 碼間乾擾
10.3 碼間乾擾與帶寬
10.4 離散係統的碼間乾擾
10.5 均衡原理
10.6 均衡分類
10.7 無源CTLE
10.8 有源CTLE
10.9 離散時間綫性均衡
10.10 使用ZFS算法確定FFE抽頭係數
10.11 使用MMSE算法確定FFE抽頭係數
10.12 反饋判決均衡
10.13 小結
第11章 電源完整性
11.1 為什麼要重視電源噪聲問題
11.2 PDN係統的噪聲來源
11.3 電容去耦的兩種解釋
11.4 理想情況的去耦電容量
11.5 實際電容的特性
11.6 安裝電感與自諧振頻率
11.7 目標阻抗的設計方法
11.8 相同容值電容的並聯
11.9 不同容值電容的並聯
11.10 容值差對諧振峰的影響
11.11 ESR對諧振峰的影響
11.12 安裝電感對諧振峰的影響
11.13 去耦網絡電容的配置方法
11.14 阻抗麯綫形狀與電源噪聲
11.15 在多大頻率範圍內去耦
11.16 去耦電容的擺放
11.17 去耦電容的安裝
11.18 PDN係統的直流壓降
11.19 小結

前言/序言

電路設計中的隱形殺手：信號完整性分析與優化 在當今高速、高密度的電子産品設計領域，性能的瓶頸往往並非來自處理器速度的提升，而是隱藏在電路闆上的信號傳輸質量。當信號以驚人的速度在導綫上傳播時，它們會經曆一係列復雜的物理現象，如反射、振鈴、串擾、地彈等。這些被稱為“信號完整性”（Signal Integrity, SI）問題，如同隱形的殺手，可能導緻數據錯誤、係統不穩定，甚至完全失效，嚴重影響産品的可靠性和用戶體驗。 本書旨在深入剖析信號完整性問題的根源，並提供一套行之有效的分析和優化方法。我們將從基礎的電磁場理論入手，逐步深入到高速信號傳輸的實際挑戰。本書不是一本理論堆砌的教科書，而是基於豐富的實踐經驗，為工程師提供一套係統化的解決方案。 第一部分：信號完整性基礎理論與現象解析 在開始信號完整性之旅之前，理解其基本原理至關重要。本部分將為讀者構建堅實的理論基礎。 傳輸綫理論的再審視： 我們將重新審視傳輸綫的基本概念，包括特性阻抗、傳播延遲、信號衰減等。不同於傳統意義上的低頻電路分析，高速信號傳輸時，PCB上的走綫、連接器、過孔等都必須被視為傳輸綫。理解這些參數如何影響信號波形，是解決SI問題的起點。我們將詳細講解傳輸綫方程，並分析其在實際應用中的意義。 反射與阻抗匹配： 信號在傳輸綫上遇到的不連續性（如連接器、過孔、端接電阻的變化）都會引起阻抗不匹配，進而導緻信號反射。反射信號與原始信號疊加，會産生振鈴、過衝、欠衝等失真現象。本節將詳細介紹反射的形成機理，分析不同阻抗不匹配場景下的波形變化，並重點講解阻抗匹配的重要性，包括如何計算和選擇閤適的阻抗，以及如何通過PCB布局布綫來優化阻抗。 振鈴與衰減： 信號在傳輸綫上的反射會在源端和負載端形成來迴的反射，産生周期性的信號波動，即振鈴。振鈴幅度過大可能導緻邏輯誤判。同時，隨著信號頻率的升高和傳輸距離的增加，信號會因為導綫電阻、介質損耗等原因而衰減。本節將深入分析振鈴的産生原因，介紹其與傳輸綫參數、驅動端和接收端的特性之間的關係，並探討如何通過端接技術、選擇低損耗材料等方法來抑製振鈴。衰減的分析將涉及皮膚效應和介質損耗，並探討其對信號邊沿和幅度的影響。 串擾（Crosstalk）： 當信號綫之間的耦閤電容和電感效應足夠顯著時，一條信號綫上的信號變化會感應到相鄰信號綫上，産生乾擾信號，即串擾。串擾可能導緻接收端誤判邏輯狀態。本節將詳細闡述串擾的電磁耦閤機理，區分前嚮串擾和後嚮串擾，分析串擾的發生與走綫間距、長度、信號頻率等因素的關係，並提供有效的串擾抑製策略，如增加間距、采用差分對、閤理的布綫順序等。 地彈（Ground Bounce）與電源噪聲（Power Noise）： 在高速數字電路中，瞬態電流的變化會導緻地綫和電源綫上的電壓波動，即地彈和電源噪聲。這些噪聲會疊加到信號上，影響信號的完整性，甚至導緻邏輯錯誤。本節將深入分析地彈和電源噪聲的産生機理，探討其與開關速率、封裝、PCB布局布綫以及電源分配網絡（PDN）設計之間的關係，並提供降低這些噪聲的有效方法，包括優化的PDN設計、去耦電容的選擇與布局、以及低阻抗的接地結構。 時序問題與抖動（Jitter）： 信號完整性問題不僅僅是信號幅度的失真，還包括信號到達時間的準確性。時序的偏差，即抖動，是高速係統中一個關鍵的性能指標。本節將區分周期性抖動（PJ）和隨機抖動（RJ），分析引起抖動的各種SI因素，以及這些抖動如何影響係統的數據吞吐量和穩定性。 第二部分：信號完整性分析工具與方法論 理論分析固然重要，但在復雜的現代設計中，仿真工具是進行信號完整性分析不可或缺的利器。本部分將介紹如何有效地利用這些工具。 Spice仿真與IBIS模型： 介紹Spice仿真在SI分析中的應用，重點講解如何使用IBIS（Input/Output Buffer Information Specification）模型來精確地描述器件的輸齣驅動特性和輸入接收特性。IBIS模型能夠提供比簡單的R/L/C模型更準確的仿真結果，特彆是在分析瞬態電流和高頻效應方麵。我們將演示如何建立包含IBIS模型的仿真電路，以及如何解讀仿真結果。 SI仿真工具介紹與工作流程： 介紹業界主流的SI仿真工具（如HyperLynx, ADS, Sigrity等）的基本功能和使用方法。重點講解典型的SI仿真工作流程，包括提取PCB布局布綫數據（Gerber, ODB++等），創建電路模型，設置仿真參數，運行仿真，以及對仿真結果進行詳細的分析和解讀。 關鍵參數的仿真驗證： 講解如何通過仿真來驗證上述SI理論中的關鍵參數，例如反射係數、眼圖（Eye Diagram）、抖動、串擾幅度等。我們將演示如何設置仿真來評估不同端接方案的效果，不同走綫間距對串擾的影響，以及不同PDN結構對電源噪聲的抑製能力。 眼圖分析： 眼圖是衡量信號質量的一個直觀且重要的指標。本節將詳細講解眼圖的形成原理，如何從眼圖中讀取關鍵信息，如眼高、眼寬、模闆裕量等，並解釋這些參數與係統誤碼率（BER）的關係。我們將演示如何在仿真中生成眼圖，並如何通過優化設計來改善眼圖。 模型校準與驗證： 強調仿真結果的準確性依賴於輸入模型的準確性。介紹如何通過實際測量數據來校準仿真模型，以確保仿真結果能夠真實反映硬件性能。 第三部分：信號完整性優化設計與實踐 理論分析和仿真工具的掌握是基礎，最終目標是將SI問題扼殺在設計階段。本部分將聚焦於具體的優化設計策略。 PCB布局布綫規則： 詳細介紹影響SI的PCB布局布綫規則。包括： 阻抗控製： 如何在PCB設計軟件中設置層疊結構，定義精確的阻抗值，以及通過調整走綫寬度、間距、介質厚度等來達到目標阻抗。 走綫長度匹配： 對於差分信號，如何確保兩條綫之間的長度差控製在允許範圍內，以避免時序失配。 過孔設計： 過孔是重要的阻抗不連續點，本節將講解如何設計最小化過孔寄生參數的過孔，以及如何通過Back-drilling等技術來改善高速信號的傳輸質量。 信號和地/電源綫的相對位置： 講解如何閤理安排信號綫與參考平麵之間的距離，以保證良好的返迴電流路徑，減少串擾和地彈。 差分對布綫： 詳細介紹差分對的布綫技巧，包括保持緊耦閤、平行等長、避免拐角等，以最大限度地減少共模噪聲和外部乾擾。 端接技術： 介紹各種常用的信號端接技術，如串聯端接（Series Termination）、並聯端接（Parallel Termination）、戴維南端接（Thevenin Termination）、AC端接等。分析不同端接方式的優缺點，以及在何種場景下選擇何種端接方式最有效。 驅動器與接收器的選擇： 講解如何根據信號速率、傳輸距離和負載特性來選擇閤適的驅動器（Tx）和接收器（Rx）器件。討論輸齣驅動能力、輸入靈敏度、擺率等參數的重要性，以及如何利用器件的內置SI優化特性。 電源分配網絡（PDN）設計： 強調PDN設計對於SI的重要性。詳細講解如何設計低阻抗的PDN，包括如何選擇和布置去耦電容、如何優化電源和地平麵、以及如何進行PDN阻抗仿真和驗證。 連接器與綫纜的SI考量： 分析連接器和綫纜在高速信號傳輸中的潛在SI問題，如插損、迴波損耗、串擾等。提供選擇和設計SI友好的連接器和綫纜的建議。 EMC與SI的相互影響： 探討信號完整性問題如何影響産品的電磁兼容性（EMC），反之亦然。介紹在SI設計中同時考慮EMC問題的策略。 第四部分：實際案例分析與疑難解答 理論與實踐相結閤，通過實際案例來鞏固所學知識。 高速接口設計案例： 以DDR內存接口、PCIe接口、USB接口等典型高速接口設計為例，分析這些接口在設計中可能遇到的SI挑戰，以及如何通過上述的各種設計方法來解決。 不同應用場景的SI問題： 針對消費電子、通信設備、工業控製等不同應用場景，分析其特定的SI需求和常見問題，並給齣相應的解決方案。 常見SI陷阱與規避： 總結在實際設計中容易忽視的SI問題和常見的“坑”，幫助讀者少走彎路。 疑難問題解答： 收集工程師在實際工作中遇到的典型SI難題，並提供詳細的分析和解答。 本書的編寫目標是成為工程師案頭必備的實用指南。我們力求語言通俗易懂，理論講解深入淺齣，實踐指導具體可行。通過閱讀本書，工程師將能夠更自信地應對高速信號傳輸帶來的挑戰，設計齣性能更卓越、可靠性更高的電子産品。無論您是初入高速設計的工程師，還是經驗豐富的設計師，都能從中獲得啓發和幫助。

評分☆☆☆☆☆

這本書給瞭我全新的視角來看待信號完整性問題。之前我一直認為SI隻是一個純粹的物理學問題，但讀完這本書纔意識到，它其實更是一個“工程哲學”的問題。作者強調瞭在設計過程中，需要不斷地進行建模、仿真、測量和迭代，這是一個持續優化的過程，而不是一次性的任務。他通過大量的圖示和實際測量數據，直觀地展現瞭各種SI問題的成因和影響，讓我能夠清晰地看到理論知識如何轉化為實際效果。書中的案例分析非常實用，他會分享一些他在實際項目中遇到的棘手問題，以及他是如何一步步分析、定位並解決的，這種“問題解決型”的講解方式，對我幫助非常大。我學會瞭如何更有效地使用仿真工具，如何解讀測量結果，以及如何根據實際測試數據來反推設計中的不足。這本書不僅提升瞭我的技術能力，更重要的是，它改變瞭我對工程設計的整體認知。

評分☆☆☆☆☆

不得不說，這本書的專業度和深度都遠超我的預期。作者在SI領域的造詣可見一斑，他能夠將如此復雜和深入的知識，以一種清晰易懂的方式呈現齣來，實屬不易。我特彆喜歡他對不同高速接口標準的分析，比如DDR、PCIe等，他會詳細講解這些標準對SI的要求，以及在設計中需要注意的關鍵點。他不僅僅停留在通用性的原則上，還會針對不同接口的特性，給齣更具體的建議。而且，書中對一些前沿技術，比如差分對的優化、阻抗匹配的精細控製、迴流路徑的管理等等，都有非常細緻的講解，甚至包括瞭一些我之前從未聽說過的細微優化技巧。讀這本書，感覺就像是跟一位經驗豐富的工程師一起在實驗室裏做實驗，每一步操作都有理論支持，每一種現象都有詳細的解釋。對於想要深入理解高速信號設計原理和實際操作的工程師來說，這本書絕對是不可多得的良師益友。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，一開始拿到這本書，我並沒有抱太高的期望，覺得又是那種晦澀難懂的學術著作。但齣乎意料的是，這本書的語言風格非常接地氣，甚至帶有一些幽默感，讀起來一點都不費勁。作者在講解復雜概念時，總能找到恰當的比喻，將抽象的原理變得直觀易懂。我最欣賞的是他對“權衡”的強調，他反復指齣，在SI設計中，不存在完美的解決方案，隻有最適閤當下需求的權衡。他會從成本、性能、可製造性等多個維度來分析不同設計決策的優劣，這種辯證的思維方式讓我受益匪淺。書中關於電源完整性（PI）的部分也做得非常齣色，他將SI和PI的關聯性講得很透徹，讓我明白瞭兩者是相輔相成的，一個方麵的不足都會嚴重影響另一個方麵。我之前一直認為PI隻是個輔助性的問題，讀完之後纔意識到它對整體信號質量的決定性作用。這本書真的是一本集理論深度和實踐指導於一體的寶藏。

評分☆☆☆☆☆

這本《信號完整性揭秘：於博士SI設計手記》簡直是一本“救命稻草”。我最近接手瞭一個高速信號設計項目，由於之前對SI瞭解不深，走瞭不少彎路。在朋友的推薦下，我找到瞭這本書，簡直是相見恨晚。作者的講解邏輯性非常強，從最基礎的電磁場理論，一步步引申到實際的PCB布局布綫技巧，每一個環節都銜接得非常自然，讓人能循序漸進地掌握。他對於“思維模式”的培養特彆看重，不隻是告訴我們“怎麼做”，更重要的是讓我們理解“為什麼這麼做”。他舉例說明瞭許多前輩在SI領域踩過的坑，以及他們是如何從中學習和進步的，這讓我感覺非常受啓發，也避免瞭我重復犯同樣的錯誤。書中關於眼圖分析和時域/頻域仿真的部分，更是我急需的內容，他的講解清晰透徹，我跟著他的方法進行分析，很快就能解讀復雜的眼圖，並找到問題的根源。

評分☆☆☆☆☆

這本書真的讓我大開眼界，原本對信號完整性（SI）這個概念模糊不清，讀完後感覺豁然開朗。作者的講解方式非常生動，不像很多技術書籍那樣枯燥乏味，而是像在聽一位經驗豐富的工程師娓娓道來他的實踐心得。我尤其喜歡他舉的那些實際案例，很多都是我工作中曾經遇到或者正在麵臨的難題，他給齣的解決方案和思考過程，簡直就是為我量身定製的。比如，在講到損耗對信號的影響時，他不僅僅停留在理論層麵，還詳細分析瞭不同材料、不同傳輸綫結構帶來的差異，以及如何在PCB設計時進行優化，這對於我這種需要實際操作的人來說，價值巨大。而且，他對於一些看似微不足道的細節，比如焊盤的形狀、過孔的設計，都進行瞭深入的剖析，讓我意識到這些細節對整個信號質量的影響有多麼關鍵。讀完這本書，我感覺自己不僅僅是學到瞭知識，更像是獲得瞭一位良師益友的指導，能讓我更有信心地去處理復雜的SI問題。

評分☆☆☆☆☆

很好很好很好很好很好很好很好

評分☆☆☆☆☆

每套書都有塑料薄膜封皮，完整無損，物流也很快。

評分☆☆☆☆☆

不錯的一次購物，是正品，紙質很好

評分☆☆☆☆☆

外觀漂亮 密封嚴實，質量上乘 我很喜歡

評分☆☆☆☆☆

好用。。。。。

評分☆☆☆☆☆

印刷質量好，看著舒服。

評分☆☆☆☆☆

國人講的比國外經典教材更容易理解，配閤視頻使用效果很棒

評分☆☆☆☆☆

必須支持一下，講的太透徹瞭。做數字電路的設計師不買一本都不好意思。

評分☆☆☆☆☆

我為什麼喜歡在京東買東西，因為今天買明天就可以送到。我為什麼每個商品的評價都一樣，因為在京東買的東西太多太多瞭，導緻積纍瞭很多未評價的訂單，所以我統一用段話作為評價內容。京東購物這麼久，有買到很好的産品，也有買到比較坑的産品，如果我用這段話來評價，說明這款産品沒問題，至少85分以上，而比較差的産品，我絕對不會偷懶到復製粘貼評價，我絕對會用心的差評，這樣其他消費者在購買的時候會作為參考，會影響該商品銷量，而商傢也會因此改進商品質量。