A Signal Integrity Engineer's Companion

A Signal Integrity Engineer's Companion pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:Lawday, Geoff/ Ireland, David/ Edlund, Greg
出品人:
页数:496
译者:
出版时间:2008-6
价格:$ 124.30
装帧:
isbn号码:9780131860063
丛书系列:
图书标签:
  • SI
  • 信号完整性
  • 高速数字电路
  • PCB设计
  • 电磁兼容性
  • 时序分析
  • 电源完整性
  • 仿真
  • 测试
  • 高速串行接口
  • 工程师参考书
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具体描述

A Signal Integrity Engineer's Companion Real-Time Test and Measurement and Design Simulation Geoff Lawday David Ireland Greg Edlund Foreword by Chris Edwards, Editor, IET Electronics Systems and Software magazine Prentice Hall Modern Semiconductor Design Series Prentice Hall Signal Integrity Library Use Real-World Test and Measurement Techniques to Systematically Eliminate Signal Integrity Problems This is the industry's most comprehensive, authoritative, and practical guide to modern Signal Integrity (SI) test and measurement for high-speed digital designs. Three of the field's leading experts guide you through systematically detecting, observing, analyzing, and rectifying both modern logic signal defects and embedded system malfunctions. The authors cover the entire life cycle of embedded system design from specification and simulation onward, illuminating key techniques and concepts with easy-to-understand illustrations. Writing for all electrical engineers, signal integrity engineers, and chip designers, the authors show how to use real-time test and measurement to address today's increasingly difficult interoperability and compliance requirements. They also present detailed, start-to-finish case studies that walk you through commonly encountered design challenges, including ensuring that interfaces consistently operate with positive timing margins without incurring excessive cost; calculating total jitter budgets; and managing complex tradeoffs in high-speed serial interface design. Coverage includes * Understanding the complex signal integrity issues that arise in today's high-speed designs * Learning how eye diagrams, automated compliance tests, and signal analysis measurements can help you identify and solve SI problems * Reviewing the electrical characteristics of today's most widely used CMOS IO circuits * Performing signal path analyses based on intuitive Time-Domain Reflectometry (TDR) techniques * Achieving more accurate real-time signal measurements and avoiding probe problems and artifacts * Utilizing digital oscilloscopes and logic analyzers to make accurate measurements in high-frequency environments * Simulating real-world signals that stress digital circuits and expose SI faults * Accurately measuring jitter and other RF parameters in wireless applications About the Authors: Dr. Geoff Lawday is Tektronix Professor in Measurement at Buckinghamshire New University, England. He delivers courses in signal integrity engineering and high performance bus systems at the University Tektronix laboratory, and presents signal integrity seminars throughout Europe on behalf of Tektronix. David Ireland, European and Asian design and manufacturing marketing manager for Tektronix, has more than 30 years of experience in test and measurement. He writes regularly on signal integrity for leading technical journals. Greg Edlund, Senior Engineer, IBM Global Engineering Solutions division, has participated in development and testing for ten high-performance computing platforms. He authored Timing Analysis and Simulation for Signal Integrity Engineers (Prentice Hall).

信号完整性工程人员的伴侣:深入探讨现代电子系统设计中的关键挑战 本书并非一本关于信号完整性工程的书籍。它是一本致力于解决现代电子系统设计中,那些超越传统信号完整性范畴,但与系统整体可靠性、性能和可制造性息息相关的核心工程挑战的实践指南。 在高速、高密度的电子世界中,单纯关注传输线上的反射、串扰或阻抗匹配已经远远不够。当系统运行频率迈入GHz甚至更高范围,设计者必须面对一个更广阔、更复杂的挑战空间,这包括但不限于:电源完整性在系统级的影响、电磁兼容性(EMC)的系统级耦合机制、热管理对信号质量的间接影响,以及设计验证流程中数据管理与仿真模型的准确性挑战。 本书将我们的焦点从单纯的PCB走线拓扑,扩展到了整个电子平台的“生态系统”。我们旨在为那些在设计、调试和验证复杂数字和射频系统时感到力不从心的工程师提供一个坚实的、跨学科的参考框架。 --- 第一部分:系统级电源完整性(PS-PI)与动态性能耦合 虽然电源完整性(PI)通常被视为信号完整性的前置条件,但本书深入探讨的是PI如何主动地、动态地影响高性能信号的稳定性,以及这种影响如何超越简单的电压裕度问题。 1. 电源分配网络(PDN)的瞬态响应建模与优化 我们摒弃了传统的静态阻抗目标分析,转而关注PDN在纳秒级甚至皮秒级负载瞬态变化下的动态阻抗响应。 去耦电容的层级化配置与协同效应: 如何精确计算从芯片封装到PCB平面,再到系统级大容量电容之间的相互作用,以实现最低的环路阻抗(Loop Inductance)。我们将详细分析不同类型电容(MLCC, Tantalum, Bulk Capacitors)在频率响应曲线上的“分工”与“协作”,并提供基于SPICE和有限元方法(FEM)的建模流程。 封装寄生效应的量化: 芯片封装(Package)的引脚电感和导线键合(Wire Bond)电感不再是次要因素。本章将介绍如何从供应商提供的模型中提取准确的寄生参数,并将其无缝集成到整体PDN仿真中,特别关注BGA阵脚的分布对局部电流密度的影响。 电流尖峰的精确预测: 讨论先进的处理器和FPGA内部电路(如PLL、DDR控制器)的开关特性对PDN产生的周期性电流尖峰(Simultaneous Switching Noise, SSN)。我们将引入基于统计分布的建模方法,以应对现代SoC中数以万计的并行开关I/O带来的叠加效应。 2. 热量对电气特性的间接调制 温度是影响材料和器件性能的最基本因素,但在许多信号分析中常被忽略。 介电常数(Dk)与损耗角正切(Df)的温度漂移分析: 高性能基板材料(如Rogers系列)的电性能参数对温度高度敏感。我们将展示如何构建热-电耦合模型,量化在系统工作温度梯度下,传输线特性阻抗和信号衰减的实际变化范围,及其对眼图(Eye Diagram)轮廓的影响。 焊点可靠性与信号衰减: 探讨长期温度循环对PCB焊盘和过孔连接点接触电阻的影响,以及这种微小电阻增加如何导致高频信号的额外功率损耗,特别是在多层板的过孔结构中。 --- 第二部分:系统级电磁兼容性(EMC)与辐射控制 当信号边沿速率达到一定程度,PCB设计本身就成为了一个高效的电磁辐射源和接收器。本书侧重于将EMC的系统级理解融入到日常的电路布局决策中。 3. 辐射源的识别、建模与缓解策略 本书强调“设计即是EMC/EMI的第一道防线”,而非事后的补救措施。 关键辐射机制的解耦: 详细分析由回流路径不连续性、电源平面噪声耦合和差分线不平衡(Mode Conversion)引起的辐射。我们将利用3D全波求解器(如HFSS, CST)的仿真结果,来指导PCB布局实践,而非仅仅用于故障分析。 屏蔽设计的艺术与误区: 深入探讨金属屏蔽罩(Can)的有效性依赖于其与地平面的连接质量。我们分析了“缝隙效应”(Aperture Effect)和接地点的电感对屏蔽衰减(Shielding Effectiveness, SE)的负面影响,并提供优化的屏蔽安装指南。 电缆接口的传导发射控制: 针对外部连接器(如USB-C, PCIe Edge Connector),分析信号线与信号地、保护地之间的阻抗匹配,以及如何通过铁氧体磁珠(Ferrite Beads)和共模扼流圈(Common Mode Chokes)在系统接口处有效抑制传导干扰,同时最小化对高频信号质量的损害。 4. 回流路径的拓扑学与磁场管理 回流路径的“最短路径”原则在复杂多层板中往往难以实现。 分裂地平面(Split Plane)的后果分析: 案例研究展示了当高频信号跨越电源/地平面分割区域时,回流电流路径的“迂回”如何产生极大的环路电感,并转化为效率低下的辐射天线。提供实用的平面连接和跳线(Stitching Via)优化方法。 差模与共模转换: 分析系统内部信号线与外部辐射场之间的耦合机制。如何通过优化敏感信号与参考平面的距离,最小化共模电流的产生,这是降低系统级EMI的关键。 --- 第三部分:设计验证与仿真流程的可靠性 在设计周期中,仿真模型的准确性与验证结果的可重复性直接决定了产品上市速度和首次通过率。本书关注的是如何提升仿真流程的“工程现实性”。 5. 验证环境的构建与模型保真度 仿真结果的价值仅限于输入模型的质量。 S参数模型的局限性与适用范围: 探讨S参数测量的频率范围、校准技术(如SOLT)对高频结果的影响。我们指导工程师如何识别和排除测试夹具(Fixture)带来的误差,确保测得的插入损耗和回波损耗真实反映PCB性能。 IBIS-AMI模型的深入应用: 对于SerDes通道,AMI模型是核心。本章将超越基础的配置,讨论如何根据PCB材料的实际损耗模型(如Tocco-Baker模型)来调整IBIS-AMI中的等效信道模型,以提高仿真预测的准确性。 6. 跨域协同验证的挑战与标准化 在现代SoC系统中,设计不再是孤立的。 从Layout到Test Bench的追溯性: 建立一套标准化的流程,确保在设计变更(如增加去耦电容、修改过孔堆叠)后,所有相关的SI、PI和EMC仿真都能被自动或半自动地重新运行和比对,实现设计迭代的效率提升。 设计裕度(Margin)的工程定义: 信号完整性往往是一个“合格/不合格”的二元结果,但工程实践需要裕度。本书提供了一套量化“健康状态”的方法论,帮助工程师在性能、成本和可靠性之间找到最优平衡点,定义出可接受的抖动余量和过冲容限。 --- 目标读者: 本指南面向具有一定电子工程基础,专注于高速电路板设计、系统集成、嵌入式硬件研发,以及负责产品EMC/EMI认证的资深工程师和技术经理。它要求读者熟悉基本的电磁场理论和PCB设计流程,旨在提供一个从底层器件行为到系统级性能的全景视角。 通过阅读本书,您将学会如何从一个更宏观、更具系统性的角度来解决那些传统信号完整性工具箱无法完全覆盖的复杂设计难题。

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用户评价

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我是一个对信号完整性技术有着浓厚兴趣的电子工程爱好者,但我的专业背景可能并不那么深厚。我一直想找到一本能够引导我入门,同时又能让我感受到这个领域深邃魅力的书籍。这本书的名字听起来很有分量,我希望它能够像一位睿智的朋友,用清晰易懂的语言,为我揭开信号完整性神秘的面纱。我猜想,书中可能会从最基本的概念讲起,比如什么是信号,什么是完整性,以及为什么它们如此重要。我非常期待能够理解那些关于信号反射、衰减和噪声的原理,以及它们是如何影响电子设备运行的。我希望这本书能提供一些关于如何通过PCB布局和布线来改善信号质量的直观方法,也许还会穿插一些生动的比喻或者简单的实验演示。我也很好奇,书中是否会提及一些关于测试设备的使用方法,以及如何解读测试结果。

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我是一名在产品开发一线工作的硬件工程师,经常会遇到一些难以捉摸的信号质量问题,尤其是在产品原型验证阶段。这本书的名字听起来就非常实用,它似乎承诺能够提供一种“伴侣”式的支持,在遇到困难时能有所依仗。我最迫切需要的是能够帮助我理解和解决实际问题的指导。我希望书中能够提供一套系统性的方法论,帮助我识别信号完整性问题产生的根源,并给出具体的调试和优化建议。例如,当怀疑是瞬态噪声引起的问题时,我希望书中能提供分析思路和测量方法。对于高速串行信号,如DDR内存接口或SerDes,我特别关注书中是否会包含针对这些特定接口的SI设计指南,以及如何通过PCB设计来降低时序抖动(Jitter)和串扰。我期待这本书能成为我工具箱里不可或缺的一部分,当我面对复杂的SI挑战时,能够从中找到启发和解决方案。

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作为一名资深的PCB工程师,我一直在寻找一本能够提供更深层次见解的书籍,以应对日益严苛的高速设计要求。这本书的名字,"A Signal Integrity Engineer's Companion",预示着它将超越基础知识,深入到信号完整性工程的核心。我关注的重点在于其在实际设计流程中的指导作用,例如在PCB布局规划阶段如何预判潜在的SI问题,以及在布线阶段如何精细化地控制信号路径的特性。我希望书中能够提供关于先进的SI分析方法论的详细阐述,以及如何有效地运用仿真工具进行参数化分析和优化。特别吸引我的是,这本书是否会深入探讨某些特定的设计场景,例如PCIe、USB3.0及更高版本接口的设计考量,或者在高密度互连(HDI)PCB上的SI挑战。我对书中关于电磁兼容性(EMC)与信号完整性(SI)协同设计的策略也充满期待,毕竟这两者在现代电子产品中密不可分。

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这本书的封面设计就有一种沉甸甸的专业感,厚实的纸张和精炼的标题,让人一看就知道这是为资深工程师准备的。我一直都在寻找一本能够系统性梳理信号完整性领域知识的书籍,毕竟这个领域涉及的知识点非常零散,从材料学到电磁场,从PCB设计到仿真工具,各个方面都需要深入理解。我尤其关注书中关于高速PCB设计中的关键考量,例如布线规则、阻抗匹配、串扰抑制等等,这些都是实际工作中经常会遇到的挑战。我希望这本书能够提供清晰的指导,解释这些复杂概念背后的原理,并给出切实可行的解决方案。同时,我对于书中是否会涵盖最新的行业标准和最佳实践也充满期待,毕竟技术更新迭代的速度非常快,一本优秀的参考书应该能够跟上时代的步伐。我猜想,书中可能会包含大量的图表和案例分析,这对于理解抽象概念非常有帮助。我非常好奇,它在多层板设计、差分信号布线,以及处理PCB上的高频噪声等问题上,会有怎样的独到见解。

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作为一名刚刚踏入信号完整性设计领域的新人,我被这本书的标题深深吸引。它听起来不像一本枯燥的教科书,而更像是一位经验丰富的导师,在默默地陪伴我学习和成长。我渴望理解那些常常让我感到困惑的概念,比如瞬态响应、过冲和下冲,以及它们对系统性能的影响。我尤其希望这本书能够以一种易于理解的方式,解释电磁兼容性(EMC)和信号完整性(SI)之间的微妙联系,以及如何在PCB设计初期就有效地规避潜在的SI问题。这本书会不会提供一些实用的调试技巧和故障排除指南,帮助我解决实际项目中遇到的棘手问题?我设想,它可能会包含一些常见的SI陷阱及其规避方法,并提供一些关于如何选择合适的材料和元器件的建议。我特别想知道,书中是否会涉及一些关于高速互连模型和仿真的基本概念,以及如何利用这些工具来优化设计。

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