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作者:Figueiredo, Pedro M.

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页数:404

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价格:129

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isbn号码:9781402097157

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• ADC
• Offset
• High-speed
• Analog-to-digital converters
• Calibration
• Error correction
• Circuit design
• Signal processing
• Mixed-signal circuits
• Low-power design

现代通信系统中的信号完整性与噪声控制：从理论基础到实践应用 本书深入探讨了在现代高速电子系统中，信号完整性（Signal Integrity, SI）与噪声控制（Noise Control）所面临的核心挑战与前沿解决方案。 随着集成电路（IC）工艺节点的不断缩小和工作频率的持续攀升，信号失真、串扰、电磁兼容性（EMC）问题已成为限制系统性能和可靠性的关键瓶颈。 本书旨在为电子工程师、系统架构师以及高级研究人员提供一个全面、系统且深入的技术参考框架，涵盖从基础物理原理到复杂系统级优化的全过程。 --- 第一部分：高速信号传输的基础物理学与理论模型 本部分为理解高速系统中的信号行为奠定了坚实的理论基础。 我们从电磁场理论出发，详细分析了传输线理论（Transmission Line Theory）在微带线（Microstrip）、带状线（Stripline）以及复杂多层PCB结构中的实际应用。 1.1 传输线理论的深化： 本章详细阐述了时域反射计（TDR）和时域传输（TTDR）方法背后的数学模型。 重点分析了特征阻抗（Characteristic Impedance）的精确计算，尤其是在存在介电常数不均匀性、拐角、过孔（Vias）以及端接不匹配情况下的修正模型。 我们引入了多导体传输线系统中的耦合效应分析，包括互感（Mutual Inductance）和互容（Mutual Capacitance）矩阵的建立及其对信号上升时间（Rise Time）的影响。 1.2 频域分析与S参数： 高速信号的频谱展宽要求我们必须采用频域分析工具。 本章深入讲解了散射参数（S-parameters）的物理意义、测量方法（如使用矢量网络分析仪 VNA）及其在系统建模中的应用。 我们区分了回波损耗（Return Loss）和插入损耗（Insertion Loss），并对介质损耗（Dielectric Loss）和导体损耗（Skin Effect Loss）随频率变化的非线性特性进行了定量建模。 此外，本章探讨了如何利用S参数矩阵来预测信号在复杂拓扑结构（如菊花链、分支结构）中的衰减和相位失真。 1.3 信号失真机制： 详细剖析了导致信号完整性下降的主要因素。 码间串扰（Inter-Symbol Interference, ISI） 的建模是本章的核心，我们采用了基于皮尔逊分布（Pearson Distribution）和高斯近似的眼图（Eye Diagram）分析方法，量化了ISI对判决间隔（Decision Interval）的侵蚀。 同时，对色散（Dispersion） 效应进行了深入分析，阐明了不同频率分量在传输介质中传播速度差异如何导致波形展宽和上升沿的倾斜（Tilt）。 --- 第二部分：噪声耦合与电磁兼容性（EMC）控制 在多层板设计中，不同信号线之间的耦合是主要的噪声源。 本部分聚焦于串扰（Crosstalk）的分析、抑制技术以及系统级的电磁兼容性设计。 2.1 串扰分析与建模： 本章从耦合机制入手，详细区分了近端串扰（Near-End Crosstalk, NEXT）和远端串扰（Far-End Crosstalk, FEXT）。 我们推导了耦合系数的计算公式，并展示了如何利用耦合系数来预测受扰信号的幅度。 重点讨论了在集成电路封装（Package）层面的引脚间串扰，以及PCB走线间的空间隔离对串扰抑制的有效性。 2.2 地弹与电源完整性（Power Integrity, PI）： 现代数字电路对电源/地平面的瞬态电流需求极高，由此产生的电压波动（地弹/电源噪声）是系统级可靠性的主要威胁。 本章深入探讨了电源分配网络（PDN） 的建模，包括平面自身的电感和电容特性。 我们详细介绍了去耦电容（Decoupling Capacitors）的选择标准、放置优化策略，以及如何通过优化封装的引线键合（Bonding Wires）模型来降低高频下的PDN阻抗。 此外，还讨论了同步开关噪声（SSN）或巴斯电流（Simultaneous Switching Noise）的预测与缓解。 2.3 电磁兼容性设计实践： 本部分将信号完整性问题提升至系统级EMC层面。 我们探讨了辐射发射（Radiated Emissions）的产生机理，主要关注由高速信号的快速瞬变（dv/dt 和 di/dt）引起的环路电流。 书中详细介绍了接地策略（Grounding Schemes），包括单点接地、多点接地、以及混合信号板中的隔离技术。 同时，对屏蔽设计（Shielding）的有效性进行了评估，包括屏蔽材料的选择、缝隙（Apertures）效应的分析以及电磁泄露路径的识别与阻断。 --- 第三部分：高速接口与先进封装下的信号完整性挑战 随着I/O速度突破10Gbps甚至更高，传统的PCB设计规则已不足以应对挑战。 本部分聚焦于高密度互连（HDI）技术、先进封装以及特定高速接口的标准要求。 3.1 过孔（Vias）建模与优化： 过孔是高速信号路径中不可避免的结构性障碍，它们引入了寄生电感和电容，对信号质量造成显著影响。 本章提供了精确的过孔等效电路模型，并分析了去耦过孔（Stitching Vias）在改善参考完整性（Reference Integrity）中的作用。 重点讨论了如何通过调整过孔过孔的结构（如背钻 Back-drilling）来消除由未利用段（Stub）引起的反射。 3.2 封装与BGA优化： 在现代芯片封装（如BGA, FC-BGA）中，信号路径变得极其复杂。 本章分析了封装基板（Substrate）层面的传输线效应，包括层间的布线约束和焊球阵列（Ball Grid Array）的电感。 我们探讨了IC封装引脚的封装寄生参数（Package Parasitics）如何被集成到系统级仿真模型中，以及如何通过芯片封装的特定I/O驱动能力模型来指导PCB设计。 3.3 差分信号与均衡技术： 差分对（Differential Pairs）是高速设计的基石。 本章深入研究了差分信号的特性阻抗控制、耦合容差（Common-Mode Rejection Ratio, CMRR）以及走线长度匹配（Length Matching）的精度要求。 随后，系统地介绍了信号预加重（Pre-emphasis）、去加重（De-emphasis） 等发送端均衡技术，以及接收端的决策反馈均衡（DFE） 和时钟与数据恢复（CDR） 技术的物理原理和实现约束，这些技术对于补偿信道损耗至关重要。 --- 第四部分：仿真、测量与设计验证流程 本书的最后一部分强调了理论指导下的工程实践，侧重于使用先进的EDA工具进行设计验证和实际测量技术。 4.1 仿真工具与流程： 详细介绍了从电路级仿真（Spice）到场求解器（Field Solver）的层次化仿真方法。 重点阐述了如何建立精确的IBIS（I/O Buffer Information Specification）模型，并将其集成到完整的通道仿真（Channel Simulation）流程中，以预测眼图质量。 还讨论了蒙特卡洛分析在评估工艺公差和参数变化对系统裕度影响中的应用。 4.2 实际测量与调试： 讲解了高速PCB和系统测试的必备技能。 涵盖了示波器（Oscilloscope）的探头选择（有源/无源探头）及其对测量的影响，高频校准（De-embedding/Embedding）技术的应用，以及TDR/TDT测试的规范。 详细介绍了如何通过实际测量的眼图参数（如抖动 Jitter、裕度 Margin）来反推设计中存在的物理缺陷。 4.3 抖动（Jitter）的分解与管理： 抖动是高速系统性能的最终指标。 本章对抖动进行了详细分类，包括确定性抖动（DJ，如ISI）和随机抖动（RJ，如热噪声）。 我们介绍了时域抖动分析（TIE）技术，并提供了管理和最小化系统总抖动（Total Jitter）的实用设计指南。 --- 本书的特色在于其跨越了数字和模拟领域的边界，将高速电路设计视为一个耦合的电磁系统来处理。 强调了在设计初期就必须综合考虑传输线效应、电源噪声和辐射控制，为构建下一代高可靠性、高性能的通信和计算平台提供了全面的技术蓝图。

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一本专门探讨高吞吐率模数转换器（ADC）中偏移误差抑制技术的书籍，听起来就填补了一个重要的技术空白。偏移误差，简单来说就是ADC在输入信号为零时，输出的不是零，而是存在一个固定的偏差。在高采样率、高精度的ADC应用中，这个误差会变得尤为突出，甚至可能淹没掉我们想要测量的微弱信号，例如在生物医学信号采集、精密仪器测量等领域，这无疑是一个巨大的挑战。 我非常好奇这本书是否会从基础的物理原理出发，深入浅出地解释偏移误差是如何产生的。从半导体器件的工艺差异、制造过程中的不匹配，到电路的偏置设置、温度漂移等，这些因素都会导致ADC内部模拟前端产生不可避免的偏移。我相信书中会详尽地梳理这些误差的来源，并提供清晰的图示和公式推导，帮助读者建立起对偏移误差的深刻理解。 紧接着，我期待书中会详细介绍各种先进的偏移校正技术。这可能包括在模拟域的解决方案，例如通过精心设计的差分结构、使用更匹配的器件，或者引入特殊的偏置电路来降低初始偏移。更重要的是，对于高吞吐率ADC，数字域的校正技术往往扮演着更重要的角色。书中可能会深入探讨诸如自校准算法、查找表（LUT）补偿、动态偏移跟踪等技术，并分析它们在速度、精度、功耗和芯片面积方面的取舍。 此外，我特别关心书中是否会提供一些实际的设计案例和性能评估。了解一项技术在理论上的优势是一回事，但它在实际ADC设计中的效果如何，又会面临哪些挑战，则是另一回事。如果书中能够包含实际的设计流程、电路图、仿真结果，甚至是量产产品的性能指标，那将极大地提升这本书的实用价值。 总体而言，我认为这本书的出现，对于高吞吐率ADC设计领域的研究者和工程师来说，无疑是一份珍贵的礼物。它能够帮助我们更全面地认识偏移误差，并提供了一系列切实可行的解决方案，从而设计出性能更优越、应用范围更广的ADC产品。这本书的学习将是一次宝贵的知识投资。

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对于一本聚焦于高吞吐率模数转换器（ADC）偏移误差抑制技术的著作，我充满期待。Offset error，即零输入时产生的非零输出，在高精度和高速的ADC设计中是一个顽固的挑战。想象一下，在生物传感器、雷达系统或数字示波器等应用中，任何微小的偏移都可能被放大，从而严重影响测量精度，尤其是在处理微弱信号时。这本书很可能汇集了当前该领域最前沿的研究成果和实用的工程经验。 我推测，书中会系统地梳 অভিযান（jiè）地介绍各种硬件和软件层面的偏移校正技术。或许会从最基础的模拟电路设计技巧入手，例如差分对的对称性优化、匹配技术的运用，来最小化器件失配引起的偏移。随后，可能会深入探讨更复杂的数字校正算法，比如利用片内存储器进行查找表（LUT）补偿，或者通过自适应算法实时跟踪和消除偏移。对于这些算法，书中很可能还会包含详细的推导过程和性能分析。 我尤其期待书中能够详细阐述不同偏移抑制技术的设计权衡。例如，一种技术可能提供极高的精度，但需要占用大量的芯片面积和功耗，这在高吞吐率ADC的设计中可能难以接受。另一种技术可能实现起来更简单，但精度有限。因此，如何根据具体的应用需求，选择最合适的技术组合，将是书中重要的探讨内容。 我好奇书中是否会涉及对不同ADC架构（如流水线、Σ-Δ、SAR ADC）的偏移误差特性进行深入分析，并针对性地提出优化策略。高吞吐率ADC往往伴随着复杂的设计挑战，例如时钟抖动、信号链的非线性等，这些都会与偏移误差相互作用，对整体性能造成影响。因此，能够理解这些耦合效应并提供有效的抑制方法，将是这本书的亮点。 总而言之，我认为这本关于高吞吐率ADC偏移抑制技术的书籍，必将为读者提供一个全面、深入的视角，帮助我们更好地理解和解决这一关键问题。对于致力于提升ADC性能的工程师和研究人员来说，这本书无疑将是一笔宝贵的财富，能够指导我们在复杂的设计环境中找到最优的解决方案。

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一本专注于高吞吐率模数转换器（ADC）偏移误差抑制技术的书籍，这绝对是电子工程领域一个相当有价值的专题。偏移误差，一个看似简单却又极其顽固的问题，在高吞吐率ADC设计中更是被放大，严重影响着测量的精度和系统的整体性能。在高性能通信、雷达系统、精密仪器等要求极高的应用场景下，对偏移误差的有效抑制是至关重要的。 我非常好奇书中是否会对偏移误差的来源进行系统性的剖析，从最底层的半导体器件失配，到模拟信号链中的偏置电流不稳定性，再到温度变化和电源噪声的影响，所有这些因素是如何共同作用，导致ADC产生偏移的？我很期待书中能够提供深入的物理层解释，并且辅以详细的电路分析和模型。 接着，我希望书中能够详细介绍各种先进的偏移补偿技术。这可能涵盖了模拟设计层面的方法，例如通过精密的匹配技术、差分结构的设计，以及使用更稳定的参考源来减小器件固有的失配。而对于高吞吐率ADC，数字校正技术往往是不可或缺的。书中或许会深入探讨自校准、动态跟踪、查找表（LUT）校正等算法，并详细分析它们的复杂性、所需资源以及在高速数据流中的实现可行性。 此外，我也非常期待书中能提供一些实际的设计考量和工程实践。例如，如何在设计过程中权衡不同偏移校正技术的优劣，如何选择合适的ADC架构来适应特定的偏移校正策略，以及如何在有限的功耗和芯片面积下实现最佳的偏移抑制效果。这对于指导实际的芯片设计工作将具有极大的指导意义。 总的来说，我认为这本关于高吞吐率ADC偏移误差抑制技术的书籍，必然是一本能够为该领域的工程师和研究人员提供深刻见解和实用解决方案的著作。它能够帮助我们更好地理解和克服这一普遍存在的挑战，从而设计出更高性能、更可靠的ADC产品。这本书的学习将是对个人技术能力的有效提升。

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一本聚焦于高吞吐率模数转换器（ADC）中偏移误差抑制技术的专业书籍，听起来就具备了解决当前电子工程领域一个棘手问题的潜力。偏移误差，即ADC在输入为零时产生的非零输出，是影响其整体性能，尤其是精度的一个关键因素。在如今追求更快采样速率、更高分辨率的电子设备日益普及的背景下，如何有效地克服和补偿这一误差，对于实现高性能ADC的设计至关重要。 我非常好奇书中会如何从根本上剖析偏移误差的产生机理。是否会深入探讨半导体器件工艺的非理想性，如晶体管的阈值电压差异、沟道长度调制效应、甚至是在制造过程中引入的杂质和缺陷，是如何导致ADC内部模拟模块产生偏移的？同时，环境因素，如温度波动、电源电压变化，又会对偏移产生怎样的动态影响？相信书中会对这些问题给出详尽的解释，为后续的技术探讨奠定坚实的基础。 我推测，书中很可能会详细介绍各种硬件层面的偏移补偿技术，例如如何通过精密的电路设计来提高器件的匹配度，采用电流源或电压源作为参考，以降低固有的偏移。更进一步，可能会涉及一些先进的模拟技术，比如自校准电路的设计，它能够周期性地测量并补偿ADC的偏移。对于这些硬件实现，书中大概率会提供详细的电路图和设计注意事项。 另一大看点则在于软件或数字域的偏移校正方法。在高吞吐率ADC中，由于信号变化非常快，可能无法频繁进行模拟校准，因此数字校正技术显得尤为重要。书中或许会讨论各种算法，例如通过离线测量得到偏移值并存储在查找表中，或者利用数字信号处理技术（如滤波、积分）来估计和消除偏移。对于这些算法，我期待能够看到其理论推导、性能分析以及在高吞吐率下的可行性探讨。 总而言之，这本关于高吞吐率ADC偏移抑制技术的书籍，我认为它将是一本极具价值的参考书。它不仅能帮助读者理解偏移误差的根源，还能提供一系列实用且前沿的解决方案。无论是对于正在从事ADC设计的研究人员，还是希望深入了解ADC性能限制的工程师，这本书都将是一次极佳的学习机会，能够帮助他们攻克实际设计中的难题，打造出更优越的ADC产品。

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一本致力于高吞吐率模数转换器（ADC）中偏移误差抑制技术的书籍，绝对是这个领域内不可或缺的参考。尽管我尚未深入阅读，但仅从书名就能预感到其内容的深度和广度。偏移误差，作为ADC性能的一大瓶颈，其影响在高采样率下尤为显著，尤其是在需要精确测量微弱信号的应用中，如医疗成像、科学仪器以及高性能通信系统。这本书很可能详细探讨了各种前沿的偏移校正策略，从硬件实现到算法设计，无所不包。 我猜测，书中会深入剖析不同类型ADC架构，例如流水线ADC、Σ-Δ ADC，甚至是更先进的逐次逼近型ADC，在面对偏移误差时所暴露出的问题，并一一给出针对性的解决方案。读者或许能够期待在书中了解到诸如自校准（self-calibration）、动态偏移补偿（dynamic offset cancellation）等先进技术。这些技术往往需要复杂的数字信号处理（DSP）单元来辅助，因此，书籍很可能也会涉及相关的算法和硬件设计考量。 我特别好奇书中是否会详细讨论偏移误差的来源，这对于理解和解决问题至关重要。从晶体管的失配、偏置电流的不稳定性，到温度变化和电源噪声的影响，这些因素都会导致ADC输出的偏移。一本优秀的技术书籍，应当能够清晰地解释这些物理层面的根源，并在此基础上提出能够有效抑制这些误差的实用方法。 此外，考虑到高吞吐率ADC的设计挑战，书中很可能还会涉及一些与偏移校正技术相关的系统级设计考量。例如，如何平衡校正算法的复杂度与芯片面积、功耗之间的关系，以及如何在高速数据流中高效地实现偏移校正。对于硬件工程师而言，了解这些权衡取舍是设计出实际可用、高性能ADC的关键。 我个人非常关注这本书能否提供一些实际案例分析或仿真结果，这对于验证理论的有效性和指导实际设计工作具有极大的帮助。如果书中能够展示不同偏移校正技术在实际ADC设计中的应用效果，以及它们在高吞吐率下的性能提升，那将是极大的价值所在。这本书在我看来，是对高吞吐率ADC设计领域中一个关键技术难题的深入探索，值得每一个对此领域有兴趣的研究者和工程师细细品味。

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