Cadence高速电路板设计与仿真(第5版)——信号与电源完整性分析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周润景著 著

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• 电磁兼容性
• 电路分析
• 第五版

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121257247

商品编码：29647842041

包装：平装

出版时间：2015-04-01

基本信息

书名：Cadence高速电路板设计与仿真(第5版)——信号与电源完整性分析

定价：88.00元

作者：周润景著

出版社：电子工业出版社

出版日期：2015-04-01

ISBN：9787121257247

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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Cadence高速电路板设计与仿真经典力作

内容提要

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本书以Cadence Allegro SPB 16.6为基础，以具体的高速PCB为范例，详尽讲解了IBIS模型的建立、高速PCB的预布局、拓扑结构的提取、反射分析、串扰分析、时序分析、约束驱动布线、后布线DRC分析、差分对设计等信号完整性分析，以及目标阻抗、电源噪声、去耦电容器模型与布局、电源分配系统、电压调节模块、电源平面、单节点仿真、多节点仿真、直流分析、交流分析、模型提取等电源完整性分析内容。

目录

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章 高速PCB设计知识
1.1 学习目标
1.2 课程内容
1.3 高速PCB设计的基本概念
1.4 PCB设计前的准备工作
1.5 高速PCB布线
1.6 布线后信号完整性仿真
1.7 提高抗电磁干扰能力的措施
1.8 测试与比较
1.9 混合信号布局技术
1.10 过孔对信号传输的影响
1.11 一般布局规则
1.12 电源完整性理论基础
1.13 本章思考题
第2章 仿真前的准备工作
2.1 学习目标
2.2 分析工具
2.3 IBIS模型
2.4 验证IBIS模型
2.5 预布局
2.6 PCB设置
2.7 基本的PCB SI功能
2.8 本章思考题
第3章 约束驱动布局
3.1 学习目标
3.2 相关概念
3.3 信号的反射
3.4 串扰的分析
3.5 时序分析
3.6 分析工具
3.7 创建总线（Bus）
3.8 预布局拓扑提取和仿真
3.9 前仿真时序
3.10 模板应用和约束驱动布局
3.11 本章思考题
第4章 约束驱动布线
4.1 学习目标
4.2 手工布线
4.3 自动布线
4.4 本章思考题
第5章 后布线DRC分析
5.1 学习目标
5.2 为多板仿真创建DesignLink
5.3 后仿真
5.4 本章思考题
第6章 差分对设计
6.1 学习目标
6.2 建立差分对
6.3 仿真前的准备工作
6.4 仿真差分对
6.5 差分对约束
6.6 差分对布线
6.7 后布线分析
6.8 本章思考题
第7章 电源完整性工具
7.1 学习目标
7.2 课程内容
7.3 电源完整性分析工具
7.4 进行电源完整性分析的意义
7.5 目标阻抗
7.6 PDS中的噪声
7.7 去耦电容器
7.8 电源分配系统（PDS）
7.9 电压调节模块（VRM）
7.10 电源平面
7.11 Allegro PCB PI option XL电源完整性分析流程
7.12 Allegro PCB PI option XL的使用步骤
7.13 本章思考题
第8章 电容器和单节点仿真
8.1 学习目标
8.2 第7章回顾
8.3 去耦电容器
8.4 去耦电容器的频率响应
8.5 电源/地平面对上的电容器模型
8.6 串联谐振
8.7 并联谐振
8.8 使用Allegro PCB PI option XL设计目标阻抗
8.9 本章思考题
第9章 平面和多节点仿真
9.1 学习目标
9.2 第8章回顾
9.3 电容器布局
9.4 平面模型
9.5 电源平面的损耗
9.6 多节点仿真
9.7 使用电源完整性工具进行多节点分析
9.8 本章思考题
0章 贴装电感和电容器库
10.1 学习目标
10.2 第9章回顾
10.3 电源完整性工具元器件库的管理
10.4 电容器中的电感
10.5 在Allegro PCB PI option XL中配置电容器
10.6 使用Allegro PCB PI option XL创建电容器模型
10.7 对PCB进行电源完整性分析
10.8 本章思考题
1章 通道分析
11.1 学习目标
11.2 新增功能
11.3 前提条件
11.4 SigXplorer增强功能
11.5 图形用户界面更新
11.6 其他增强功能
11.7 脚本演示
11.8 本章思考题
2章 PDN分析
12.1 学习目标
12.2 新增功能
12.3 更新的图形界面
12.4 新的PDN分析流程
12.5 性能增强
12.6 PDN分析过程
12.7 去耦电容器的管理
12.8 单节点分析
12.9 直流分析
12.10 交流分析
12.11 模型提取
12.12 本章思考题

作者介绍

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周润景教授，IEEE/EMBS会员，中国电子学会高级会员，航空协会会员，主要研究方向是高速数字系统的信号与电源完整性联合设计与优化，具有丰富的数字电路、传感器与检测技术、模式识别、控制工程、EDA技术等课程的教学经验。

文摘

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序言

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《高速电路板设计与信号电源完整性精要（第X版）》 深入理解现代电子设计的基石，掌控信号与电源的稳定运行 在电子产品日新月异的今天，高性能、高集成度的设计已成为主流。然而，随着电路工作频率的不断攀升，信号完整性（Signal Integrity, SI）和电源完整性（Power Integrity, PI）问题正日益凸显，成为制约产品性能、稳定性和可靠性的关键瓶颈。本书旨在为广大电子工程师、硬件设计师、PCB工程师以及相关领域的研究者提供一套系统、深入且实用的解决方案，帮助他们掌握在高速电路板设计中应对SI/PI挑战的必备知识和先进技术。 本书并非一本简单的工具书，而是一次对高速电路板设计原理、仿真方法及实践经验的全面梳理与深度挖掘。我们关注的是理解问题的本质，而非仅仅罗列参数和技巧。通过本书，您将能够： 透彻理解高速信号传播的物理机制： 从微波理论的基础概念出发，逐步深入到传输线理论、阻抗匹配、反射、串扰、损耗等核心议题。您将理解信号在PCB走线中的传播路径，为何会出现信号失真，以及这些失真对系统性能的潜在影响。 掌握先进的信号完整性分析技术： 学习如何利用仿真工具进行准确的SI分析，包括眼图分析、时域反射（TDR）、回波损耗（S11）、插入损耗（S21）等关键指标的解读。了解如何针对性地优化走线拓扑、终端匹配、去耦策略等，从而有效抑制信号失真，确保信号的清晰传输。 深入剖析电源完整性设计的挑战与对策： 理解电源分配网络（PDN）的结构、阻抗特性以及其对信号完整性的深远影响。学习如何设计低阻抗的PDN，如何选择和布置去耦电容，以及如何通过仿真评估PDN的性能，确保为高速器件提供稳定、纯净的电源。 掌握时域与频域分析方法的融合应用： 认识到SI/PI问题并非孤立存在，而是相互关联、相互影响的。本书将引导您如何结合时域和频域的分析工具，从不同角度审视和解决问题，获得更全面的理解和更优化的设计。 学习如何有效利用现代EDA仿真工具： 虽然本书不侧重于特定软件的操作，但会深入讲解各种仿真方法的原理及其在实践中的应用。您将了解各种仿真设置的关键参数，如何构建准确的模型，以及如何解读仿真结果，从而将理论知识转化为实际设计能力。 掌握EMC/EMI（电磁兼容/电磁干扰）设计的基本原则： 信号和电源完整性问题与EMC/EMI密切相关。本书将触及如何通过良好的SI/PI设计来改善电路板的EMC/EMI性能，减少辐射干扰和抗干扰能力。 本书核心内容涵盖： 第一部分：高速信号传播基础 电子信号的本质与高速的定义： 探讨什么是高速信号，其与低速信号的关键区别，以及频率、带宽、上升沿等关键参数对设计的意义。 传输线理论的深入解析： 从集总参数模型到分布参数模型，详细阐述电压、电流在传输线上的传播特性，包括波阻抗、传播延迟、信号完整性损失的根源。 阻抗匹配的原理与实践： 深入讲解阻抗失配导致的反射，不同类型的终端匹配（端接、端接）方案的优缺点，以及如何根据实际电路选择合适的匹配策略。 信号失真与损耗分析： 详细探讨皮肤效应、介质损耗、连接器损耗、焊盘损耗等对信号质量的影响，并介绍量化分析的方法。 串扰（Crosstalk）的产生与抑制： 分析相邻走线之间电磁耦合的原理，理解近端串扰（NT）和远端串扰（FT），并学习走线间距、地线屏蔽、差分对设计等抑制串扰的有效手段。 差分信号设计的优势与挑战： 阐述差分信号在抑制共模噪声、提高信噪比方面的独特优势，以及差分对走线的一致性要求。 第二部分：电源完整性（PI）设计与分析 电源分配网络（PDN）的构成与特性： 详细介绍PDN的组成部分（电源平面、地平面、去耦电容、VRM等），以及PDN阻抗对系统稳定性的关键作用。 PDN阻抗的建模与仿真： 学习如何使用仿真工具分析PDN的频域阻抗特性，理解目标阻抗曲线，并识别PDN中的谐振点。 去耦电容的选型、布置与优化： 深入讲解不同类型去耦电容（陶瓷电容、钽电容等）的ESR、ESL特性，以及如何根据目标阻抗和频率范围进行有效的去耦电容组合与布局。 VRM（电压调节模块）对PDN的影响： 分析VRM的瞬态响应和输出阻抗，以及其如何影响PDN的整体性能。 电源与信号完整性的相互关联： 强调电源噪声如何转化为信号噪声，以及良好的PI设计是实现良好SI的基础。 第三部分：高速电路板设计中的仿真与验证 SI/PI仿真工具的原理与应用概述： 介绍主流SI/PI仿真软件的基本工作流程和核心功能，以及不同工具在分析类型上的侧重点。 仿真模型的建立与准确性： 讨论PCB走线、连接器、过孔、焊盘、电容等元器件的建模方法，以及如何提高仿真模型的准确性。 眼图分析与信号质量评估： 详细解读眼图中的各项参数（眼高、眼宽、抖动等），并学习如何基于眼图判断信号质量是否满足设计要求。 时域反射（TDR）和回波损耗（S11）分析： 学习如何使用TDR和S11分析传输线的不连续性、反射系数，以及如何指导阻抗控制和终端匹配。 插入损耗（S21）分析与通道建模： 理解S21参数在评估信号传输通道衰减和性能方面的作用，以及如何进行通道建模和仿真。 EMC/EMI的初步探讨： 结合SI/PI设计，讨论如何通过优化走线、地线、屏蔽等方式降低电磁辐射和提高抗干扰能力。 第四部分：实践经验与设计流程 高速PCB设计流程的优化： 引导读者建立一套完整的、以SI/PI为核心的高速PCB设计流程，从概念设计到最终验证。 关键设计参数的识别与控制： 强调走线宽度、间距、层叠结构、过孔设计、焊盘设计等参数对SI/PI的影响，并提供控制建议。 常见高速接口的设计考量： 以DDR、PCIe、USB等高速接口为例，讲解其SI/PI设计的特有挑战和解决思路。 布局布线中的SI/PI优化技巧： 提供实际布局布线过程中可以采纳的各种技巧，例如信号规划、拓扑选择、电源规划、地线处理等。 原型验证与问题排查： 探讨如何在原型制作后进行实际测试和验证，以及如何针对测试中发现的SI/PI问题进行定位和修复。 本书适合读者： PCB设计工程师： 希望提升高速PCB设计能力，解决信号和电源完整性问题的工程师。 硬件工程师： 负责电路设计、原理图开发，需要理解高速信号对硬件设计影响的工程师。 产品开发工程师： 参与产品从概念到量产全过程，需要关注产品性能和可靠性的工程师。 嵌入式系统开发者： 尤其关注高性能嵌入式系统设计，需要确保系统稳定运行的开发者。 电子工程专业学生： 希望深入学习高速电路设计理论和实践的在校生或研究生。 技术管理者： 需要了解高速电路设计中的关键技术和挑战，以便更好地指导团队的工程师。 通过对本书的学习，您将能够摆脱对高速电路板设计中“黑箱”现象的困惑，掌握一套系统化的分析方法和设计理念。您将不再仅仅是简单地“画板”，而是能够真正地“设计”出高性能、高可靠性的高速电路板。我们相信，本书将成为您在高速电路设计领域不断前进的坚实助力。 开启您的精密设计之旅，驾驭高速信号与纯净电源，让您的产品在激烈的市场竞争中脱颖而出！

评分☆☆☆☆☆

从作者的写作风格来看，这位专家无疑是一位极其注重逻辑清晰度和表达精准度的学者。全书的语言风格保持了一种高度的客观与冷静，没有任何浮夸或煽情的词汇，一切都以数据和事实为依据。作者在组织章节结构时，展现了极高的驾驭能力，无论是从前置的材料科学基础讲起，还是直接切入到复杂的交联效应分析，过渡都显得非常自然流畅，读起来几乎没有“卡壳”的感觉。特别值得称赞的是，对于那些可能引起混淆的概念，作者会不厌其烦地使用类比或对比的方式进行澄清，使得原本晦涩难懂的电磁兼容（EMC）原理也能被清晰地把握。这种精确、高效且毫不拖沓的叙述方式，极大地提升了阅读效率，让知识的吸收过程变得非常顺畅。

评分☆☆☆☆☆

这本书的适用范围广度，远超我最初的预期。我本以为它会聚焦于单一的应用领域，比如高速数据通信，但深入阅读后发现，它对航空航天、医疗设备乃至汽车电子中涉及的高速信号处理都有所涵盖。作者似乎刻意去平衡了不同行业对信号完整性（SI）和电源完整性（PI）的不同侧重点。例如，针对电源完整性的章节，对去耦电容的选型和布局的讨论非常细致，这对于设计低噪声、高稳定性的DC-DC转换模块至关重要。同时，书中关于封装效应（Package Effects）的分析，也充分考虑了现代BGA和QFN封装的复杂寄生参数影响。这种全方位的覆盖，使得这本书不仅是特定项目的设计手册，更像是一份可以长期参考、随着技术进步不断回溯的“高速电路设计的百科全书”，为职业生涯中不同阶段的挑战都提供了有力的理论支撑和解决方案思路。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论深度简直令人咋舌，它似乎没有放过任何一个与高速PCB设计相关的关键物理现象。从基础的传输线理论、史密斯圆图的应用，到更前沿的非线性模型、电磁场耦合效应，作者都进行了极为详尽的论述。我特别注意到其中对于诸如“去嵌技术”和“时域反射分析”的讲解部分，它不仅仅停留在公式推导的层面，而是深入剖析了这些工具背后的物理意义和实际应用限制。对于像我这样有一定工程背景的读者来说，这本书提供的理论支撑是极其扎实的，它让你明白“为什么”会发生信号失真，而不仅仅是“如何”去修复它。这种自上而下、层层递进的逻辑架构，使得读者在建立起完整的知识体系时，能够做到胸有成竹，而非零散的知识点堆砌。它更像是一份高级研讨会的讲义，而不是简单的入门指南，对希望在设计领域深耕的工程师极具价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计简直是教科书级别的典范，封面色彩的搭配既专业又不失稳重，主色调的选取让人一眼就能感受到它在技术深度上的追求。内页纸张的质感非常出色，墨迹清晰，排版布局考究，即便是长时间阅读也不会让人感到眼睛疲劳。更值得称赞的是，作者在行文过程中，对于复杂概念的阐述，往往会配以精心绘制的插图或示意图，这些图示并非简单的装饰，而是真正起到了“画龙点睛”的作用，将抽象的理论知识具象化，极大地降低了理解的门槛。我个人尤其欣赏书中对图表、公式和关键术语的强调方式，它们被恰当地加粗、斜体或用方框突出显示，使得读者在快速浏览时也能迅速抓住核心要点。整体而言，这本书在视觉传达和阅读体验上的用心程度，完全体现了一本顶级技术参考书应有的专业素养，让人在翻阅学习的过程中充满愉悦感，这在同类书籍中是相当少见的亮点。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实践指导价值堪称一流，它完美地平衡了理论的严谨性与工程的实用性。书中大量的章节都穿插了基于行业主流EDA工具的实际操作流程和截图，这对于我们日常工作来说是无价之宝。例如，在讲解阻抗匹配和串扰分析时，作者不仅解释了S参数的含义，还提供了具体的仿真设置参数和结果解读标准，甚至包括了对仿真模型（如Touchstone文件）的选取和验证过程。这种“理论指导实践，实践反哺理论”的闭环设计，确保了读者学到的知识是能直接应用于PCB工厂和测试台架上的。我发现书中对“设计规则检查”（DRC）和“可制造性设计”（DFM）的提及也相当到位，提示我们在追求高性能的同时，绝不能忽视成本和可量产性，这体现了作者深厚的行业经验和全局观。