具体描述
深入探索电磁场边界与材料特性：无源电路的拓扑与信号完整性分析 本书聚焦于高频电子系统设计中至关重要的信号完整性、电源完整性以及电磁兼容性（EMC）的理论基础与实际工程应用。 尤其针对高速数字电路与射频微波系统的设计挑战，本书旨在提供一套严谨而实用的分析框架，超越传统LCR等效电路模型的局限性，深入探究信号在复杂传输介质中的行为。 第一部分：高频下的电磁场基础与传输线理论的升华 本书伊始，我们重建了电磁场理论在非理想导体与介质环境下的应用基础。内容侧重于麦克斯韦方程组在具有损耗和色散特性的传输线结构（如微带线、带状线、共面波导及复杂多层PCB堆栈）上的求解过程。我们详细阐述了相速色散（Phase Velocity Dispersion）现象的物理根源，并引入了有效介电常数（Effective Permittivity）的概念，解释了其如何随频率变化而影响信号的时延和上升沿展宽。 在传输线理论部分，我们不再满足于传统的TEM波假设，而是深入探讨准横电磁波（Quasi-TEM）和非横电磁波（Non-TEM）模式的耦合与辐射特性。关键章节聚焦于传输线阻抗的频率依赖性，特别是当导体尺寸与集肤深度（Skin Depth）相当或更小时，集肤效应（Skin Effect）和表面粗糙度（Surface Roughness）如何共同决定了高频下的特征阻抗的精确值。我们提供了修正的集肤效应模型，用以准确预测高频下的介质损耗（Dielectric Loss）和导体损耗（Conductor Loss）。 第二部分：无源元件的寄生效应与等效建模 在现代电子设计中，即便是理想的无源元件（电阻、电容、电感）也表现出显著的寄生行为。本书的核心贡献之一在于对这些寄生效应的系统性分析与建模。 电阻的非线性行为： 讨论了大电流通过导轨和焊盘时产生的热效应（Thermal Runaway），以及其对电阻值的微小但关键的影响。同时，我们分析了瞬态大电流下欧姆定律失效的边界条件。 电容的频率响应： 我们深入剖析了实际电容器的等效串联电感（ESL）和等效串联电阻（ESR），并详细演示了如何利用S参数（Scattering Parameters）测量和提取这些寄生参数。对于去耦电容阵列的设计，本书提出了基于目标阻抗曲线（Target Impedance Profile）的设计方法，取代了简单的经验法则，确保在特定频率范围内实现最低的回路阻抗。 电感的分布与耦合： 分析了走线间的互感（Mutual Inductance）和自感（Self-Inductance）在回路电流环路中的耦合作用。特别关注了电源分配网络（PDN）中的电感分布，解释了如何通过增加过孔数量和优化电源/地平面层间距来有效降低PDN的感性阻抗。 第三部分：信号完整性（SI）的精细化分析 本部分将理论推向实践，着重于解决高速信号在PCB和连接器上传输过程中的失真问题。 串扰（Crosstalk）分析： 详细阐述了近端串扰（NEXT）和远端串扰（FEXT）的理论推导，重点分析了耦合系数如何受走线间距、介质特性和工作频率的影响。我们提供了基于有限差分法（FDM）和时域求解器的串扰建模实例，指导读者如何优化走线布局以最小化耦合能量。 反射与匹配： 深入探讨了终端匹配的必要性。分析了阶跃信号激励下，传输线终端失配导致的反射波形，并对比了串联匹配、并联匹配（Thevenin等效）以及AC/DC终端的优缺点及其对信号上升时间的影响。 时域与频域的桥梁： 强调了使用傅里叶变换将数字信号的时域眼图特征与其频谱内容关联起来的重要性。讲解了如何通过分析信号的能量分布在不同频率分量上的衰减情况，来预测眼图的张开度（Eye Opening）和抖动（Jitter）。 第四部分：电源完整性（PI）与噪声的抑制 电源完整性是确保系统可靠运行的基石。本书将PI视为一个复杂的平面电磁系统进行分析。 PDN阻抗的建模与优化： 建立了从芯片封装到PCB层级的三维PDN阻抗模型。讨论了电源层、地平面以及去耦电容组成的谐振腔如何产生高阻抗的“陷阱频率”。提供了平面波传播模型来预测高频下平面之间的耦合噪声，并指导工程师如何通过引入去耦缝隙（Decoupling Voids）或优化平面分割来抑制这些噪声峰值。 瞬态电流与电压降： 分析了高速芯片（如CPU/GPU）在执行指令切换时产生的瞬态电流尖峰（Ground Bounce/Simultaneous Switching Noise, SSN）。通过计算电流环路面积和电感，预测了最大压降（IR Drop）和地弹幅度，并提出了基于集成式去耦技术的解决方案。 第五部分：电磁兼容性（EMC）的辐射与抗扰度 本书的最后部分将系统层面的信号完整性问题提升到设备级的电磁兼容性范畴。 辐射源识别： 详细分析了高速信号的回流路径不连续性、过孔的引脚效应（Stubs）以及PCB边缘辐射是如何成为主要的电磁干扰（EMI）源。我们应用小孔径环天线（Small Loop Antenna）模型来量化这些结构产生的磁场辐射强度。 屏蔽与接地： 强调了“好的接地就是好的屏蔽”这一原则。分析了法拉第笼效应在实际封装中的实现难度，并深入探讨了屏蔽罩（Shielding Can）的设计原理，包括如何选择合适的材料（高导电率与高磁导率的组合）以及如何有效处理屏蔽罩与PCB之间的接触电阻和缝隙辐射。 应用案例： 书中包含大量基于商业电磁仿真工具（如有限元法FEA和矩量法MoM）的实际案例，涵盖了高速背板设计中的通道建模（Channel Modeling）、多端口网络分析，以及功率平面共振的消除实例，确保读者能够掌握从理论推导到实际工具应用的全过程。 本书内容适用于高级电子工程专业学生、信号完整性工程师、PCB设计专家以及任何需要深入理解和解决高频电子系统电磁问题的人员。它不仅是理论的汇编，更是解决复杂高频物理问题的工程手册。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 qciss.net All Rights Reserved. 小哈图书下载中心 版权所有