信號完整性與電源完整性分析（第二版）

本書全面論述了信號完整性與電源完整性問題。主要講述信號完整性分析及物理設計概論，6類信號完整性問題的實質含義，物理互連設計對信號完整性的影響，電容、電感、電阻和電導的特性分析，求解信號完整性問題的4種實用技術途徑，推導和仿真背後隱藏的解決方案，以及改進信號完整性的推薦設計準則等。

本書還討論了信號完整性中S參數的套用問題，並給出了電源分配網路的設計實例。本書強調直覺理解、實用工具和工程素養。作者以實踐專家的視角指出造成信號完整性問題的根源，並特別給出了設計階段前期的問題解決方案。

基本介紹

• 書名：信號完整性與電源完整性分析（第二版）
• 作者：李玉山 等 
• ISBN：9787121244902
• 出版社：電子工業出版社
• 出版時間：2015-01-01

圖書內容

本書全面論述了信號完整性與電源完整性問題。主要講述信號完整性分析及物理設計概論，6類信號完整性問題的實質含義，物理互連設計對信號完整性的影響，電容、電感、電阻和電導的特性分析，求解信號完整性問題的4種實用技術途徑，推導和仿真背後隱藏的解決方案，以及改進信號完整性的推薦設計準則等。

本書還討論了信號完整性中S參數的套用問題，並給出了電源分配網路的設計實例。本書強調直覺理解、實用工具和工程素養。作者以實踐專家的視角指出造成信號完整性問題的根源，並特別給出了設計階段前期的問題解決方案。

目錄

第1章 信號完整性分析概論

1.1 信號完整性的含義

1.2 單一網路的信號質量

1.3 串擾

1.4 軌道塌陷噪聲

1.5 電磁干擾

1.6 信號完整性的兩個重要推論

1.7 電子產品的趨勢

1.8 新設計方法學的必要性

1.9 一種新的產品設計方法學

1.10仿真

1.11模型與建模

1.12通過計算創建電路模型

1.13三種測量技術

1.14測量的作用

1.15小結

第2章 時域與頻域

2.1 時域

2.2 頻域中的正弦波

2.3 在頻域解決問題

2.4 正弦波的特徵

2.5 傅立葉變換

2.6 重複信號的頻譜

2.7 理想方波的頻譜

2.8 從頻域逆變換到時域

2.9 頻寬對上升邊的影響

2.10上升邊與頻寬

2.11“有效”的含義

2.12實際信號的頻寬

2.13時鐘頻率與頻寬

2.14測量的頻寬

2.15模型的頻寬

2.16互連的頻寬

2.17小結

第3章 阻抗與電氣模型

3.1 用阻抗描述信號完整性

3.2 阻抗的含義

3.3 實際的與理想的電路元件

3.4 時域中理想電阻器的阻抗

3.5 時域中理想電容器的阻抗

3.6 時域中理想電感器的阻抗

3.7 頻域中的阻抗

3.8 等效電路模型

3.9 電路理論和SPICE

3.10建模簡介

3.11小結

第4章 電阻的物理基礎

4.1 將物理設計轉化為電氣性能

4.2 互連電阻的最佳近似式

4.3 體電阻率

4.4 單位長度電阻

4.5 方塊電阻

4.6 小結

第5章 電容的物理基礎

5.1 電容器中的電流流動

5.2 球面電容

5.3 平行板近似式

5.4 介電常數

5.5 電源、地平面及去耦電容

5.6 單位長度電容

5.7 二維場求解器

5.8 有效介電常數

5.9 小結

第6章 電感的物理基礎

6.1 電感是什麼

6.2 電感法則之一: 電流周圍會形成

閉合磁力線圈

6.3 電感法則之二: 電感是導體電流

1 A時周圍的磁力線匝韋伯數

6.4 自感和互感

6.5 電感法則之三: 周圍磁力線

匝數改變時導體兩端產生感

應電壓

6.6 局部電感

6.7 有效電感、總電感或淨電感

及地彈

6.8 迴路自感和迴路互感

6.9 電源分配網路和迴路電感

6.10每方塊迴路電感

6.11平面對與過孔的迴路電感

6.12有出砂孔區域的平面迴路

電感

6.13迴路互感

6.14多個電感器的等效電感

6.15電感分類

6.16電流分布及集膚深度

6.17高導磁率材料

6.18渦流

6.19小結

第7章 傳輸線的物理基礎

7.1 不再使用“地”這個詞

7.2 信號

7.3 均勻傳輸線

7.4 銅中電子的速度

7.5 傳輸線上信號的速度

7.6 前沿的空間延伸

7.7 “我若是信號”

7.8 傳輸線的瞬時阻抗

7.9 特性阻抗與可控阻抗

7.10常見的特性阻抗

7.11傳輸線的阻抗

7.12傳輸線的驅動

7.13返迴路徑

7.14返迴路徑參考平面的切換

7.15傳輸線的一階模型

7.16特性阻抗的近似計算

7.17用二維場求解器計算特性

阻抗

7.18n節集總電路模型

7.19特性阻抗隨頻率的變化

7.20小結

第8章 傳輸線與反射

8.1 阻抗突變處的反射

8.2 為什麼會有反射

8.3 阻性負載的反射

8.4 驅動器的內阻

8.5 反彈圖

8.6 反射波形仿真

8.7 用TDR測量反射

8.8 傳輸線及非故意突變

8.9 多長需要端接

8.10點到點拓撲的通用端接策略

8.11短串聯傳輸線的反射

8.12短並聯傳輸線的反射

8.13容性終端的反射

8.14走線中途容性負載的反射

8.15中途容性時延累加

8.16拐角和過孔的影響

8.17有載線

8.18感性突變的反射

8.19補償

8.20小結

第9章 有損線、上升邊退化與材料

特性

9.1 有損線的不良影響

9.2 傳輸線中的損耗

9.3 損耗源： 導線電阻與趨膚效應

9.4 損耗源： 介質

9.5 介質耗散因子

9.6 耗散因子的真實含義

9.7 有損傳輸線建模

9.8 有損傳輸線的特性阻抗

9.9 有損傳輸線中的信號速度

9.10衰減與dB

9.11有損線上的衰減

9.12頻域中有損線特性的度量

9.13互連的頻寬

9.14有損線的時域行為

9.15改善傳輸線眼圖

9.16預加重與均衡化

9.17小結

第10章 傳輸線的串擾

10.1 疊加

10.2 耦合源： 電容和電感

10.3 傳輸線串擾： NEXT與

FEXT

10.4 串擾模型

10.5 SPICE電容矩陣

10.6 麥克斯韋電容矩陣與二維場

求解器

10.7 電感矩陣

10.8 均勻傳輸線上的串擾和飽和

長度

10.9 容性耦合電流

10.10感性耦合電流

10.11近端串擾

10.12遠端串擾

10.13減小遠端串擾

10.14串擾仿真

10.15防護布線

10.16串擾與介電常數

10.17串擾與時序

10.18開關噪聲

10.19降低串擾的措施

10.20小結

第11章 差分對與差分阻抗

11.1 差分信令

11.2 差分對

11.3 無耦合時的差分阻抗

11.4 耦合的影響

11.5 差分阻抗的計算

11.6 差分對返回電流的分布

11.7 奇模與偶模

11.8 差分阻抗與奇模阻抗

11.9 共模阻抗與偶模阻抗

11.10差分/共模信號與奇模/偶模

電壓分量

11.11奇模/偶模速度與遠端

串擾

11.12理想耦合傳輸線或理想差分

對模型

11.13奇模及偶模阻抗的測量

11.14差分及共模信號的端接

11.15差分信號向共模信號轉化

11.16電磁干擾和共模信號

11.17差分對的串擾

11.18跨越返迴路徑中的間隙

11.19是否要緊耦合

11.20根據電容和電感矩陣元素

計算奇模及偶模

11.21特性阻抗矩陣

11.22小結

第12章 S參數在信號完整性中的

套用

12.1 一種新基準： S參數

12.2 S參數的定義

12.3 S參數的基本公式

12.4 S參數矩陣

12.5 返回及插入損耗仿真

12.6 互連的透明度

12.7 改變連線埠阻抗

12.8 50 Ω均勻傳輸線S21的

相位

12.9 均勻傳輸線S21的幅值

12.10傳輸線之間的耦合

12.11非50 Ω傳輸線的插入

損耗

12.12S參數的擴展

12.13單端及差分S參數

12.14差分插入損耗

12.15模態轉化項

12.16轉換為混模S參數

12.17時域和頻域

12.18小結

第13章 電源分配網路

13.1 PDN的問題

13.2 問題的根源

13.3 PDN最重要的設計準則

13.4 如何確定目標阻抗

13.5 不同產品對PDN的要求

不同

13.6 PDN工程化建模

13.7 穩壓模組

13.8 用SPICE仿真阻抗

13.9 片上電容

13.10封裝屏障

13.11未加去耦電容器的PDN

13.12多層陶瓷電容器（MLCC）

13.13等效串聯電感

13.14迴路電感的解析近似

13.15電容器裝連的最佳化

13.16電容器的並聯

13.17添加電容器降低並聯諧振

峰值

13.18電容器容值的選取

13.19電容器個數的估算

13.20每nH電感的成本

13.21靠個數多還是選合適值

13.22修整阻抗曲線的頻域目標

阻抗法

13.23何時要考慮每pH的電感

13.24位置的重要性

13.25擴散電感的制約

13.26從晶片看過去

13.27綜合效果

13.28小結

附錄A 100條使信號完整性問題最小化

的通用設計規則

附錄B 100條估計信號完整性效應的

經驗法則

附錄C

參考文獻