信號完整性揭秘 pdf epub mobi txt 電子書下載2026

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出版者:機械工業齣版社

作者:於爭

出品人:

頁數:330

译者:

出版時間:2013-9-1

價格:59.00

裝幀:

isbn號碼:9787111438427

叢書系列:

圖書標籤:

信號完整性
電子專業
SI
信號
硬件設計
signal
高速電路
電子
信號完整性
高速電路
PCB設計
電磁兼容性
時序分析
阻抗匹配
傳輸綫理論
仿真分析
電源完整性
高速數字電路

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具體描述

《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。

電子係統設計中的電磁兼容性與輻射防護引言：在當今高速、高頻的電子設計領域，係統性能的可靠性與穩定性已成為衡量産品先進性的關鍵指標。隨著集成電路的速度不斷攀升，信號傳輸的物理特性日益復雜，設計者們麵臨著前所未有的挑戰，尤其是在電磁兼容性（EMC）和信號質量（SI）方麵。本書並非聚焦於信號傳輸的具體波形分析，而是將視角提升到更宏觀的係統層麵，深入剖析電子設備在復雜電磁環境下的行為機製、潛在的乾擾源以及實現高效輻射防護的係統級設計策略。第一部分：電磁兼容性基礎理論與係統環境建模本部分旨在為讀者構建一個堅實的電磁兼容性理論框架，理解電子係統如何與周圍的電磁環境相互作用。第一章：電磁環境的構成與分析本章首先界定瞭“電磁環境”的內涵，區分瞭近場和遠場區域的特性差異。我們將探討影響電子設備工作的關鍵電磁乾擾源（EMI Sources），包括但不限於：開關電源的快速瞬變、時鍾信號的諧波輻射、以及外部的射頻乾擾（RFI）。重點分析瞭瞬態噪聲（如ESD、EFT）在不同物理結構上傳播的路徑和耦閤機製。 1.1 電磁兼容性的基本概念與標準概述：介紹國際、區域性及行業特定的EMC標準（如CISPR、FCC、CE要求），強調閤規性設計的必要性。 1.2 乾擾的耦閤機製：詳細解析四種主要的耦閤路徑：傳導耦閤（通過電源綫、地綫）、輻射耦閤（通過空間傳播的電磁波）、串擾（近場耦閤的特殊形式）以及電磁感應。通過數學模型展示耦閤強度與頻率、距離、阻抗匹配的關係。 1.3 係統級的電磁噪聲預算：如何在係統設計初期建立噪聲容限（Noise Margin）與噪聲源強度的平衡模型，為後續的濾波和屏蔽設計提供量化依據。第二章：PCB作為輻射源與受體的建模印刷電路闆（PCB）是EMC問題的核心載體。本章側重於PCB布局、走綫和層疊結構如何影響係統的電磁輻射和抗擾度。 2.1 傳輸綫理論在EMC中的應用：重新審視傳輸綫的反射、損耗，並將其與頻譜擴展（Spectrum Spreading）聯係起來。分析不連續性（如過孔、元件封裝引腳）如何成為有效的噪聲發射點。 2.2 信號完整性與輻射的辯證關係：闡述為何良好的信號完整性設計（如受控阻抗、良好的端接）是降低輻射的先決條件，但並非充分條件。探討“快速邊沿”如何通過傅裏葉變換轉化為高頻諧波，從而增加輻射潛力。 2.3 多層闆的電磁場分布：深入分析參考平麵（Reference Plane）的連續性、分割策略對返迴電流路徑的影響。闡述不連續的返迴路徑如何形成環路麵積，並轉化為高效的環路天綫，從而大幅增加輻射發射（EMI）。第二部分：係統級抗擾度設計與屏蔽技術本部分關注如何從物理結構層麵增強電子設備的抗乾擾能力，特彆是針對高強度的外部電磁乾擾。第三章：係統地綫與電源分配網絡（PDN）的優化可靠的“地”是實現低噪聲環境的基石。本章超越瞭簡單的地平麵概念，探討瞭復雜的係統級地綫結構。 3.1 隔離與連接策略：分析混閤信號係統（模擬、數字、射頻）中“單點接地”、“多點接地”和“星形接地”的適用場景與局限性。重點討論如何在高頻下設計低阻抗的係統地平麵。 3.2 電源分配網絡的去耦與旁路：詳細介紹去耦電容的選擇、放置位置、以及有效作用頻率範圍的計算。探討多層闆中電源層與地層之間的寄生電感對高頻電源噪聲的影響，引入平麵諧振的概念。 3.3 抑製共模與差模噪聲：區分共模噪聲（易於通過輻射傳播）和差模噪聲，並介紹利用共模扼流圈、差模濾波器等元件在電源和信號綫上進行定嚮抑製的技術。第四章：輻射防護與電磁屏蔽原理屏蔽是抵抗輻射乾擾最直接有效的手段之一。本章係統梳理瞭電磁屏蔽的物理機理和工程實現。 4.1 屏蔽效能（SE）的理論分析：詳細推導屏蔽效能的三個組成部分：反射損失、吸收損失和多次反射損失。重點分析不同頻率下，電場和磁場屏蔽的差異性。 4.2 屏蔽材料的選擇與應用：對比介紹不同導電性金屬（如銅、鋁、鎳）在不同頻段下的屏蔽特性。討論復閤材料和塗層屏蔽的應用。 4.3 屏蔽結構的設計與實現：探討如何設計高效的金屬外殼（機箱）。關鍵在於消除“孔徑效應”——即外殼上的縫隙、開口和連接點的泄漏。講解縫隙的等效長度、導電墊片（Gasket）的選擇與安裝技術，以及如何保證屏蔽體在係統開啓狀態下的完整性。 4.4 穿透電纜與連接器的屏蔽：強調電纜是係統中最主要的輻射泄漏點之一。介紹屏蔽電纜的正確端接（360度屏蔽搭接）、連接器的屏蔽設計以及濾波器的集成方法。第三部分：係統級測試與故障排查本部分將理論知識應用於實踐，指導讀者進行係統的EMC預測試和故障診斷。第五章：電磁兼容性測試環境與預測試 5.1 測試場地要求：介紹半電波暗室（Semi-Anechoic Chamber）和全電波暗室的工作原理和校準要求。 5.2 傳導發射（CE）與輻射發射（RE）的測量方法：詳細說明使用LISN（綫路阻抗穩定網絡）和接收機/頻譜分析儀進行測試的標準流程，包括負載模擬器的使用。 5.3 關鍵的預測試技巧：介紹如何使用便攜式近場探頭、頻譜分析儀進行“故障定位”，快速識彆PCB上的高輻射熱點，並在實驗室環境下提前修復設計缺陷。第六章：電磁兼容性設計流程的係統集成本書的最終目標是將EMC和SI設計融入到整個産品開發生命周期中。 6.1 從規格到實現：建立一個自頂嚮下的EMC設計流程，強調在原理圖設計階段就應對潛在的耦閤問題進行規避。 6.2 軟件仿真工具的應用：簡要介紹基於時域有限差分法（FDTD）或矩量法（MoM）的EMC仿真工具，如何驗證屏蔽結構、電流迴流路徑的有效性，並預測係統的最終測試錶現。 6.3 協同設計與跨學科閤作：強調機械設計、結構設計與電氣設計人員之間在散熱、封裝和屏蔽實現上的緊密協作，是確保最終産品EMC閤規的關鍵所在。結語：本書旨在為電子係統工程師、硬件架構師提供一套全麵的、係統級的電磁兼容性設計與防護策略。通過對電磁理論在係統層麵應用的深入探討，讀者將能夠構建齣在復雜電磁環境中依然保持高性能、高可靠性的先進電子産品。閤格的電子係統不僅需要快速準確地處理信息，更需要在物理層麵抵禦和控製能量的無序輻射。

作者簡介

於爭畢業於中國科學院電子所，獲博士學位。於博士信號完整性研究網創始人。曾供職於某大型通信企業，主要從事信號完整性設計工作。參與過大量的信號完整性設計項目，在信號完整性設計方麵擁有近15年的工程經驗。現為北京中鼎暢訊科技有限公司總經理，兼首席設計師、首席谘詢師。先後為航天科技集團、京東方、美光半導體、西門子等企業提供過谘詢和培訓服務。

於博士擅長高速數字電路信號完整性設計、故障定位、工程難題解決。於博士的學術研究經曆和工程設計背景使其更注重科研和工程的緊密結閤，是嚴謹的學術研究者和執著的工程實踐探索者，非常注重科研成果嚮解決實際問題能力的轉化，在不斷解決工程難題的過程中深刻地體會到信號完整性設計的重要性，緻力於普及推廣信號完整性知識和設計方法，提升科研人員的硬件電路設計實力。

目錄資訊

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0.35tr是如何得到的
2.9　信號帶寬0.5tr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
· · · · · · (收起)

讀後感

评分☆☆☆☆☆

讓我印象深刻的是作者在探討設計哲學層麵時所流露齣的那種近乎偏執的嚴謹態度。這本書不僅僅是教你怎麼“做”設計，更重要的是教你如何“思考”設計。在關於電源完整性（PI）的部分，作者花瞭大量的篇幅去強調“動態”性能的重要性，而非僅僅關注靜態的直流壓降。他用生動的語言描繪瞭芯片在不同工作狀態下電流需求的“脈衝”特性，以及這些脈衝如何反作用於電源分配網絡，引發我們深惡痛絕的電壓紋波。這種對設計深層機理的探究，讓我對以往那些“差不多就行瞭”的做法産生瞭深刻的反思。書中關於去耦電容選型和布局的討論，簡直是一場關於“能量緩衝”的藝術課，作者詳細解釋瞭不同容值電容在不同頻率範圍內的角色分工，以及如何通過優化迴路電感來最大化去耦效果。這種追求極緻的工程師精神，通過文字的力量感染瞭我，它促使我在接下來的項目中，對那些看似微不足道的細節投入瞭更多的注意力，也因此避免瞭多次潛在的災難性返工。

评分☆☆☆☆☆

這本書的結構編排，透露齣作者極高的邏輯素養和對讀者學習路徑的深切關懷。它不像那種東拉西扯的書，讓你在知識的海洋裏迷失方嚮。相反，它有著清晰的脈絡，從最基礎的傳輸綫理論開始，逐步升級到更復雜的時域和頻域分析，最後纔引嚮實際的係統級設計考量。這種層層遞進的方式，極大地降低瞭學習麯綫的陡峭程度。我尤其喜歡作者在引入新概念時所采用的“鋪墊”技巧，他總是在介紹一個復雜的概念（比如S參數）之前，先用一個相對簡單的概念（比如反射係數）來構建讀者的認知基礎。這種紮實的基礎建設，使得我對那些原本望而生畏的專業術語産生瞭“親近感”。對於我這種非科班齣身的工程師來說，這種被精心引導的感覺非常重要，它讓我覺得，即便是最尖端的技術，隻要方法得當，也並非遙不可及的禁區。閱讀過程中，我甚至會停下來，迴過頭去重新審視前麵章節的內容，總能發現一些之前忽略掉的細節，這正是好書纔能提供的“二次迴味”價值。

评分☆☆☆☆☆

這本書的排版和印刷質量也值得稱贊，這對於一本需要頻繁查閱和做筆記的技術手冊來說至關重要。紙張的選擇非常考究，略帶啞光，既能有效減少屏幕或燈光下的反光，又保證瞭墨水不會洇開，非常適閤用熒光筆做標記。圖錶的清晰度尤其令人滿意，那些復雜的眼圖、TDR波形圖，綫條銳利，色彩區分明確，即便是最細微的波形變化也能清晰捕捉。很多技術書籍在這方麵都很敷衍，結果就是讀者得費勁地去猜測圖上的綫條到底代錶什麼。但在這本書裏，每一個圖錶都像是一個精心繪製的藝術品，它們是知識的載體，而非簡單的裝飾。這種對細節的尊重，反映瞭齣版方和作者對於最終産品質量的把控力。我常常在工作間隙，隻是隨意翻開某一頁，就能被某張圖錶或某個公式推導過程所吸引，然後沉浸其中。這種高質量的閱讀體驗，讓學習過程本身變成瞭一種享受，而不是一項枯燥的任務。這本書，無疑是我工具箱裏最珍貴的一本“內功心法”。

评分☆☆☆☆☆

我不得不說，這本書在案例分析方麵的處理簡直達到瞭教科書級彆的嚴謹性與實用性的完美結閤。很多市麵上的技術書籍，要麼是過於理論化，讀起來像是在啃一本厚厚的物理學著作，要麼就是案例陳舊，脫離瞭當前主流的設計規範。但這本卻完美地平衡瞭兩者。作者似乎對當前業界最新的芯片封裝技術和高速傳輸標準有著深入的洞察力，他提供的那些PCB布局和布綫案例，都是我自己在實際工作中經常會遇到的“攔路虎”。我特彆欣賞他對“串擾”問題的探討，他沒有停留在找齣問題，而是深入挖掘瞭解決串擾的多種權衡策略，比如調整間距、使用屏蔽層，甚至是如何利用仿真工具來預測和優化這些影響。我記得我曾被一個高速差分信號對的阻抗匹配問題睏擾瞭整整一周，最終還是通過參考瞭書中關於阻抗控製的詳細圖錶和計算方法，纔找到瞭癥結所在。這種“即學即用”的體驗，讓這本書的閱讀過程充滿瞭成就感，它不是讓你被動接受知識，而是讓你主動地去解決工程實踐中的難題。每一次翻閱，都像是進行瞭一次高級彆的技術復盤。

评分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計簡直是一場視覺盛宴，那種深邃的藍色調，配上閃爍的電路圖紋理，一下子就把我拉進瞭一個充滿技術魅力的世界。我記得我是在一個陰雨連綿的周末翻開它的，剛開始還擔心內容會過於晦澀難懂，畢竟我對這方麵的知識瞭解得還比較初級。然而，作者的敘述方式卻齣奇地平易近人，他沒有急於拋齣那些復雜的數學公式，而是用非常生活化的比喻來解釋那些抽象的電磁現象。比如，他把信號的反射比作水波在池塘裏的迴蕩，這種形象化的描述讓我瞬間就抓住瞭核心概念。特彆是關於接地設計的那一章，作者深入淺齣地剖析瞭“地綫”並非隻是一個簡單的參考點，它是一個復雜的網絡，對整個係統的穩定性有著決定性的影響。讀完這部分，我立刻想起瞭我手頭正在進行的一個小型項目，那個項目一直存在一些莫名其妙的噪聲問題，現在迴想起來，很可能就是齣在接地處理上。這本書的價值就在於，它不僅僅是知識的堆砌，更像是一位經驗豐富的老工程師在手把手地帶你入門，讓你在理解原理的同時，也學會瞭如何去“看”和“感知”電路中那些看不見的“信號”。光是這種引導性的思維訓練，就值迴票價瞭。

評分☆☆☆☆☆