基於HyperLynx 9.0的信號和電源完整性仿真分析 9787121303371 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

• 信號完整性
• 電源完整性
• HyperLynx
• 仿真分析
• 電路設計
• 電子工程
• PCB設計
• 高速電路
• 電磁兼容性
• 電子仿真

店鋪： 博遠慧達圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121303371

商品編碼：25280204809

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內容簡介

本書以HyperLynx 9.0軟件為基礎，以具體的電路為範例，係統講述瞭信號完整性和電源完整性仿真分析的全過程。本書不僅介紹瞭信號和電源完整性設計的基礎知識，也詳細介紹瞭HyperLynx 9.0軟件的功能和使用流程。為瞭使讀者對高速電路設計有更清晰的認識，本書還以理論與實踐相結閤的方式，對HDMI、PCI-E、DDR等設計電路布綫前、後的仿真進行瞭詳細介紹。

作者簡介

周潤景教授，中國電子學會高級會員，IEEE/EMBS會員，國傢自然科學基金項目"高速數字係統的信號與電源完整性聯閤設計與優化”等多項***、省部級科研項目負責人，主要從事模式識彆與智能係統、控製工程的研究與教學工作，具有豐富的教學與科研經驗。

目錄

第1章 信號完整性概述
1．1 信號完整性的要求以及問題的産生
1．2 信號完整性問題的分類
1．3 模型介紹
習題
第2章 IBIS模型介紹
2．1 IBIS工作原理
2．2 IBIS基礎知識
2．3 IBIS器件描述
2．4 IBIS模型的建立
2．5 IBIS模型的驗證方法
2．6 IBIS模型與信號完整性分析
習題

《信號與電源完整性設計指南：從理論到實踐》 前言 在當今高速發展的電子産品領域，電路設計的復雜性與日俱增。隨著信號速率的不斷攀升以及芯片功耗的顯著增加，信號完整性（Signal Integrity, SI）和電源完整性（Power Integrity, PI）已成為確保電路穩定可靠運行的關鍵技術。任何微小的信號失真或電源波動都可能導緻産品性能下降，甚至引發災難性的故障。因此，深入理解並掌握信號與電源完整性分析的方法，已成為電子工程師不可或缺的核心技能。 本書旨在為讀者提供一套係統、全麵的信號與電源完整性設計與分析指南。我們不局限於某一特定軟件版本或工具，而是從信號和電源完整性的基本原理齣發，深入探討影響其性能的關鍵因素，並提供一套通用的、可指導實際應用的分析框架和設計策略。本書的內容涵蓋瞭從理論基礎到實際應用的各個環節，旨在幫助讀者建立起堅實的理論認知，並能夠熟練地運用相關工具進行仿真分析，最終優化電路設計，提升産品性能。 第一部分：信號完整性基礎與分析 第一章：信號完整性概述 本章將引齣信號完整性的概念，闡述其在現代電子設計中的重要性。我們將從信號傳播的基本物理原理齣發，解釋信號在傳輸綫上傳播時會遇到的各種現象，如反射、串擾、損耗等。通過對這些現象的深入理解，讀者將認識到信號完整性問題並非偶然，而是由電磁場在傳輸綫上的相互作用所引發的必然結果。 1.1 信號完整性的定義與重要性 什麼是信號完整性？ 為何信號完整性至關重要？ 信號完整性問題對産品性能的影響。 1.2 信號傳輸的基本原理 傳輸綫的概念與特性阻抗。 信號在傳輸綫上的傳播模型。 信號的上升沿和下降沿的物理意義。 1.3 信號完整性中的關鍵物理現象 信號反射：原因、影響與抑製。 串擾：類型、産生機製與耦閤途徑。 損耗：電阻損耗、介質損耗與模型。 過衝、下衝、振鈴等信號失真現象。 第二章：傳輸綫建模與參數提取 準確的傳輸綫模型是進行信號完整性仿真的基礎。本章將詳細介紹各種傳輸綫類型及其對應的建模方法，並講解如何從物理結構中提取關鍵的電氣參數，例如延遲、衰減、阻抗等。 2.1 常見傳輸綫結構 微帶綫（Microstrip）。 帶狀綫（Stripline）。 共麵帶狀綫（Coplanar Waveguide）。 差分對的建模。 2.2 傳輸綫參數提取 特性阻抗的計算與影響因素。 延遲與傳播速度。 插入損耗與迴波損耗。 串擾係數。 2.3 損耗模型的深入探討 集膚效應與趨膚深度。 介質損耗的頻率依賴性。 不同損耗模型的應用場景。 第三章：信號反射分析 信號反射是導緻信號失真的主要原因之一。本章將深入分析信號反射的産生機製，重點講解阻抗失配對信號質量的影響，並提供多種有效的阻抗匹配設計策略。 3.1 阻抗失配的産生原因 PCB走綫長度、寬度、層疊結構的變化。 連接器、焊盤、過孔等非均勻結構。 元器件引腳的阻抗。 3.2 反射的波形分析 反射係數的計算。 瞬態反射對信號眼圖的影響。 瞬態反射對時序的影響。 3.3 阻抗匹配技術 端接電阻（串聯端接、並聯端接）。 告知走綫（T-junction）的阻抗控製。 過孔的阻抗匹配。 差分對的阻抗匹配。 3.4 瞬態分析與眼圖 時域反射（TDR）測量與仿真。 眼圖的生成與解讀。 眼圖參數的定義與評估。 第四章：串擾分析與抑製 串擾是指相鄰信號綫之間相互耦閤産生的乾擾。本章將詳細分析串擾的産生機理，講解不同類型的串擾，並提供有效的串擾抑製方法。 4.1 串擾的産生機理 耦閤電容與耦閤電感。 近端串擾（Near-End Crosstalk, NEXT）與遠端串擾（Far-End Crosstalk, FEXT）。 信號頻率、走綫間距、走綫長度對串擾的影響。 4.2 串擾的評估標準 串擾電壓的定義與容許範圍。 串擾對接收端信號的影響。 4.3 串擾抑製策略 增加信號綫間距。 優化走綫路徑，避免平行走綫。 差分信號的優勢。 地綫與電源綫屏蔽。 使用屏蔽傳輸綫。 第五章：損耗分析與補償 高頻信號在傳輸過程中會受到各種損耗的影響，導緻信號幅度衰減和波形畸變。本章將深入分析各種損耗的來源，並提供相應的損耗補償技術。 5.1 損耗的分類與影響 電阻損耗（導體損耗）。 介質損耗。 輻射損耗。 5.2 損耗對信號的影響 信號幅度衰減。 上升沿下降沿的展寬。 信號眼圖的閉閤。 5.3 損耗補償技術 等效損耗模型。 PCB材料的選擇。 信號均衡器（Emphasizers）。 通道建模與預加重。 第六章：時序分析與抖動 信號的準確時序是數字電路正常工作的基礎。本章將講解信號時序中的各種問題，包括時鍾偏移、占空比失真、以及最重要的信號抖動，並探討如何進行時序分析與優化。 6.1 時序參數與時序預算 建立時間（Setup Time）、保持時間（Hold Time）。 時鍾周期、時鍾占空比。 時序裕量（Timing Margin）。 6.2 抖動（Jitter）的産生與影響 抖動的定義與分類（周期抖動、隨機抖動、總抖動）。 抖動對接收端建立/保持時間的影響。 抖動對眼圖寬度的影響。 6.3 抖動分解與測量 時域抖動分析。 頻域抖動分析。 6.4 時序優化策略 減少路徑延遲差。 減少信號抖動源。 優化時鍾分配網絡。 第二部分：電源完整性基礎與分析 第七章：電源完整性概述 本章將介紹電源完整性的概念，闡述其在現代電子設計中的重要性。我們將從電源係統的工作原理齣發，解釋電源噪聲的産生原因，以及電源完整性問題對數字電路性能的影響。 7.1 電源完整性的定義與重要性 什麼是電源完整性？ 為何電源完整性至關重要？ 電源噪聲對芯片行為的影響。 7.2 電源係統的組成 電源芯片（PMIC）。 電壓調節器（LDO, Buck, Boost）。 去耦電容。 PCB電源分配網絡（PDN）。 7.3 電源噪聲的産生機製 芯片負載電流瞬變。 開關電源的開關噪聲。 PCB寄生參數引起的諧振。 EMI泄露。 第八章：電源分配網絡（PDN）建模 電源分配網絡的阻抗特性直接決定瞭電源噪聲的水平。本章將詳細介紹PDN的建模方法，包括RLC等效電路模型，以及如何分析PDN的阻抗特性。 8.1 PDN的等效電路模型 RLC模型。 PCB走綫、過孔、焊盤的寄生參數。 電源芯片與芯片封裝的寄生參數。 8.2 PDN阻抗分析 DC阻抗與AC阻抗。 PDN阻抗與負載電流的相互作用。 諧振頻率與阻抗峰值。 8.3 芯片供電電壓需求 芯片工作電壓範圍。 瞬態電流需求。 靜態功耗。 第九章：去耦電容設計與優化 去耦電容是抑製電源噪聲的最重要手段之一。本章將深入探討去耦電容的設計原則，包括電容選型、放置位置、數量以及組閤策略，以實現最佳的電源噪聲抑製效果。 9.1 去耦電容的選型 陶瓷電容（MLCC）的特性。 鉭電容、電解電容的適用性。 ESR（等效串聯電阻）與ESL（等效串聯電感）的重要性。 9.2 去耦電容的放置策略 靠近芯片供電引腳。 減少引綫長度。 多層電容陣列。 9.3 級聯去耦網絡 不同容值電容的協同作用。 窄帶與寬帶去耦。 匹配去耦網絡阻抗。 9.4 去耦電容的仿真與驗證 PDN阻抗與去耦電容的相互作用。 預估的電源噪聲。 第十章：電源噪聲分析與仿真 本章將介紹如何對電源係統進行仿真分析，以預測和評估電源噪聲的水平，並提供相應的仿真方法和工具。 10.1 電源噪聲的類型與來源 電壓下降（Voltage Droop）。 電壓紋波（Voltage Ripple）。 開關噪聲（Switching Noise）。 10.2 電源噪聲的仿真方法 時域仿真。 頻域仿真。 SPICE仿真。 10.3 仿真結果的解讀與評估 預測的電源噪聲幅度。 噪聲頻率成分。 與芯片供電電壓要求的對比。 第三部分：信號與電源完整性協同設計與綜閤應用 第十一章：EMI/EMC基礎知識 電磁乾擾（EMI）與電磁兼容（EMC）是電子産品設計中不可忽視的環節。本章將簡要介紹EMI/EMC的基本概念，以及信號與電源完整性設計如何影響EMI/EMC性能。 11.1 EMI/EMC的基本概念 輻射與傳導。 騷擾源、傳播途徑、敏感性。 11.2 SI/PI與EMI/EMC的關聯 信號反射與輻射。 電源噪聲與傳導乾擾。 PCB布局布綫對EMI/EMC的影響。 第十二章：高級信號完整性與電源完整性分析技術 本章將探討一些更高級的分析技術，例如高速接口的信號完整性分析，以及更復雜的電源分配網絡設計。 12.1 高速串行接口（如USB, PCIe, DDR）的SI分析 通道模型。 通道仿真與閤規性測試。 眼圖模闆。 12.2 差分信號的SI/PI分析 差分阻抗匹配。 差分模式與共模模式。 差分對的串擾。 12.3 多層電源分配網絡的優化 電源平麵與地平麵設計。 電源過孔與迴流路徑。 電源分割。 12.4 EMI/EMC仿真的進階應用 整體EMI仿真。 屏蔽效應分析。 第十三章：設計流程與驗證 本章將整閤信號與電源完整性分析的知識，介紹完整的電路設計流程，包括從需求分析、原理圖設計、PCB布局布綫到仿真驗證的各個階段，並強調SI/PI在設計中的迭代作用。 13.1 SI/PI驅動的設計流程 早期 SI/PI 評估的重要性。 PCB設計規則的製定。 預布局與預布綫分析。 13.2 SI/PI仿真工具的應用 工具選型與使用技巧。 仿真環境的搭建。 仿真結果的自動化處理。 13.3 硬件驗證與調試 測試點的設計。 高頻測試儀器（示波器、網絡分析儀）。 故障排除與優化。 附錄 常用電子元器件的SI/PI特性參數錶。 PCB材料的電氣特性參數。 信號與電源完整性相關的標準與規範。 結語 本書的編寫旨在為讀者提供一個全麵、深入的信號與電源完整性設計與分析的平颱。我們希望通過理論與實踐的結閤，幫助工程師們在復雜的高速電路設計中遊刃有餘，創造齣更具競爭力的電子産品。信號與電源完整性分析是一個不斷發展和深化的領域，本書內容隻是一個起點，鼓勵讀者在實踐中不斷學習和探索，掌握前沿技術，為電子設計的進步貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

在我的職業生涯中，信號和電源完整性一直是睏擾我的一大難題，尤其是隨著電子産品設計嚮著更高速度、更高密度、更低功耗的方嚮發展，這些問題變得愈發突齣和復雜。我曾經嘗試閱讀過一些相關的文獻和教材，但很多內容要麼過於理論化，難以與實際應用相結閤，要麼就是介紹一些老舊的仿真工具，與當前主流技術存在脫節。這本書的齣現，讓我看到瞭新的希望。它以HyperLynx 9.0為載體，這是一款我一直非常關注的仿真軟件，其強大的功能和廣泛的應用領域在業內享有盛譽。我迫切希望這本書能詳細介紹如何運用HyperLynx 9.0進行精確的信號完整性分析，比如串擾、反射、損耗等問題的建模和仿真；同時，我也非常期待書中能夠深入探討電源完整性方麵的內容，包括去耦電容的選型、電源網絡的仿真以及噪聲的抑製等。如果這本書能夠清晰地闡述這些關鍵技術，並提供詳實的案例和操作指南，那麼它將極大地提升我解決實際設計問題的能力，為我的工作帶來質的飛躍。

評分☆☆☆☆☆

我是一名電子工程專業的學生，目前正在進行畢業設計，課題就涉及到高速數字電路的設計和信號完整性分析。在學習過程中，我發現很多教科書上的理論知識雖然紮實，但在實際操作層麵卻顯得有些空泛，難以直接指導我的實踐。而像HyperLynx這樣專業的EDA工具，對於我來說更是聞名已久但又難以入門。我一直在尋找一本能夠將理論與實踐完美結閤的書籍，能夠幫助我理解信號完整性背後的物理原理，並且教我如何利用先進的仿真工具來驗證我的設計。這本書的標題正是我所需要的，它明確指齣瞭仿真工具（HyperLynx 9.0）和核心問題（信號和電源完整性），這讓我覺得它能夠填補我知識體係中的空白。我期望書中不僅會講解理論，更會提供詳細的操作步驟和實例分析，通過實際的例子來展示如何構建仿真模型、設置仿真參數、解讀仿真結果，並根據仿真結果優化電路設計。我相信，掌握瞭這些技能，我的畢業設計將能取得更好的成果。

評分☆☆☆☆☆

最近一直在關注電子設計自動化（EDA）領域的最新發展，特彆是關於高速電路設計中的信號完整性和電源完整性問題。這些問題對於確保現代電子設備的穩定運行至關重要，也是我職業發展中希望深入鑽研的方嚮。我瞭解到HyperLynx 9.0是一款非常強大的仿真軟件，在業界有著廣泛的應用。然而，僅僅瞭解軟件名稱是遠遠不夠的，我更需要一本能夠深入淺齣地講解其應用的書籍。我希望這本書能夠係統地介紹信號完整性的各個方麵，例如：差損耗的分析、阻抗匹配的設計、信號的時域和頻域分析、串擾的産生機理和抑製方法等等。同時，我也非常期待書中能詳細闡述電源完整性分析，包括電源分配網絡的建模、噪聲的傳播路徑、去耦電容的有效性評估以及如何優化電源網絡的性能，以降低電壓跌落和噪聲。如果這本書能夠提供豐富的實操案例，並指導讀者如何有效地利用HyperLynx 9.0來解決實際設計中遇到的復雜問題，那麼它將對我來說具有巨大的價值，能夠幫助我提升在這一領域專業技能的深度和廣度。

評分☆☆☆☆☆

作為一名資深的PCB設計工程師，我深知信號和電源完整性對産品性能的決定性影響。在多年的實踐中，我積纍瞭不少經驗，但隨著技術的發展，尤其是高速互連和復雜電源網絡的齣現，傳統的經驗判斷已經越來越力不從心。我一直希望能夠係統地學習一套科學的仿真分析方法，並且掌握一套能夠應對各種復雜情況的EDA工具。HyperLynx 9.0這款軟件在行業內的口碑我早有耳聞，它在解決信號和電源完整性問題方麵有著非常齣色的錶現。然而，要真正發揮其強大的功能，需要深入的理解和熟練的操作。我希望這本書能夠成為我學習HyperLynx 9.0的“敲門磚”和“指導書”，它能夠從原理上講解信號和電源完整性的關鍵概念，例如阻抗匹配、反射、串擾、抖動、去耦等，並在此基礎上，詳細介紹如何在HyperLynx 9.0中實現這些概念的仿真，包括模型的建立、參數的配置、仿真結果的解釋以及如何根據仿真結果提齣優化建議。我渴望通過這本書，能夠將抽象的理論轉化為可操作的技能，從而在實際的PCB設計工作中，能夠更加自信、高效地解決信號和電源完整性方麵的難題。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀很精美，紙張的觸感也相當不錯，給人一種踏實而專業的感覺。我拿到書的時候，就被封麵那簡潔的設計吸引瞭，雖然封麵上的技術術語我並非全部理解，但那種嚴謹而深入的氣息撲麵而來，讓我對接下來的閱讀內容充滿瞭期待。我是一位在電子設計領域摸爬滾打多年的工程師，深知信號完整性和電源完整性在現代高速電路設計中的重要性，它們直接關係到産品的性能、穩定性和可靠性。過去，在處理這些問題時，我常常依靠經驗和一些零散的資料，但總感覺不夠係統，缺乏一個強大而可靠的工具來支撐我的分析和決策。當我看到這本書的標題，並瞭解到它與HyperLynx 9.0這樣一款業界知名的EDA工具相關聯時，我的興趣被極大地激發瞭。我希望通過這本書，能夠深入理解信號和電源完整性仿真的理論基礎，並掌握如何利用HyperLynx 9.0來解決實際設計中遇到的挑戰。這本書的齣版，對於我這樣的從業者來說，無疑是一份寶貴的財富，它承諾將抽象的技術概念與具體的軟件操作相結閤，為我們提供瞭一條通往更專業、更高效設計之路的指引。