信号完整性与电源完整性分析PDF电子书下载

第1章 信号完整性分析概论 1

1.1 信号完整性的含义 2

1.2 单一网络的信号质量 3

1.3 串扰 6

1.4 轨道塌陷噪声 7

1.5 电磁干扰 9

1.6 信号完整性的两个重要推论 10

1.7 电子产品的趋势 11

1.8 新设计方法学的必要性 14

1.9 一种新的产品设计方法学 15

1.10 仿真 15

1.11 模型与建模 17

1.12 通过计算创建电路模型 19

1.13 三种测量技术 21

1.14 测量的作用 23

1.15 小结 25

第2章 时域与频域 26

2.1 时域 26

2.2 频域中的正弦波 27

2.3 在频域解决问题 28

2.4 正弦波的特征 29

2.5 傅里叶变换 30

2.6 重复信号的频谱 31

2.7 理想方波的频谱 32

2.8 从频域逆变换到时域 33

2.9 带宽对上升边的影响 34

2.10 上升边与带宽 36

2.11 “有效”的含义 37

2.12 实际信号的带宽 39

2.13 时钟频率与带宽 40

2.14 测量的带宽 41

2.15 模型的带宽 43

2.16 互连的带宽 44

2.17 小结 46

第3章 阻抗与电气模型 47

3.1 用阻抗描述信号完整性 47

3.2 阻抗的含义 48

3.3 实际的与理想的电路元件 49

3.4 时域中理想电阻器的阻抗 51

3.5 时域中理想电容器的阻抗 51

3.6 时域中理想电感器的阻抗 52

3.7 频域中的阻抗 53

3.8 等效电路模型 55

3.9 电路理论和SPICE 57

3.10 建模简介 59

3.11 小结 62

第4章 电阻的物理基础 63

4.1 将物理设计转化为电气性能 63

4.2 互连电阻的最佳近似式 64

4.3 体电阻率 65

4.4 单位长度电阻 66

4.5 方块电阻 67

4.6 小结 69

第5章 电容的物理基础 70

5.1 电容器中的电流流动 70

5.2 球面电容 71

5.3 平行板近似式 72

5.4 介电常数 72

5.5 电源、地平面及去耦电容 74

5.6 单位长度电容 75

5.7 二维场求解器 78

5.8 有效介电常数 80

5.9 小结 82

第6章 电感的物理基础 83

6.1 电感是什么 83

6.2 电感法则之一：电流周围会形成闭合磁力线圈 83

6.3 电感法则之二：电感是导体电流1 A时周围的磁力线匝韦伯数 84

6.4 自感和互感 85

6.5 电感法则之三：周围磁力线匝数改变时导体两端产生感应电压 87

6.6 局部电感 88

6.7 有效电感、总电感或净电感及地弹 91

6.8 回路自感和回路互感 94

6.9 电源分配网络和回路电感 97

6.10 每方块回路电感 99

6.11 平面对与过孔的回路电感 100

6.12 有出砂孔区域的平面回路电感 102

6.13 回路互感 103

6.14 多个电感器的等效电感 103

6.15 电感分类 104

6.16 电流分布及集肤深度 105

6.17 高导磁率材料 110

6.18 涡流 111

6.19 小结 113

第7章 传输线的物理基础 114

7.1 不再使用“地”这个词 114

7.2 信号 115

7.3 均匀传输线 115

7.4 铜中电子的速度 117

7.5 传输线上信号的速度 117

7.6 前沿的空间延伸 119

7.7 “我若是信号” 120

7.8 传输线的瞬时阻抗 122

7.9 特性阻抗与可控阻抗 123

7.10 常见的特性阻抗 125

7.11 传输线的阻抗 127

7.12 传输线的驱动 129

7.13 返回路径 131

7.14 返回路径参考平面的切换 133

7.15 传输线的一阶模型 140

7.16 特性阻抗的近似计算 143

7.17 用二维场求解器计算特性阻抗 144

7.18 n节集总电路模型 148

7.19 特性阻抗随频率的变化 152

7.20 小结 153

第8章 传输线与反射 154

8.1 阻抗突变处的反射 155

8.2 为什么会有反射 155

8.3 阻性负载的反射 157

8.4 驱动器的内阻 159

8.5 反弹图 160

8.6 反射波形仿真 161

8.7 用TDR测量反射 162

8.8 传输线及非故意突变 164

8.9 多长需要端接 165

8.10 点到点拓扑的通用端接策略 167

8.11 短串联传输线的反射 169

8.12 短并联传输线的反射 170

8.13 容性终端的反射 171

8.14 走线中途容性负载的反射 173

8.15 中途容性时延累加 174

8.16 拐角和过孔的影响 175

8.17 有载线 178

8.18 感性突变的反射 180

8.19 补偿 182

8.20 小结 184

第9章 有损线、上升边退化与材料特性 185

9.1 有损线的不良影响 185

9.2 传输线中的损耗 187

9.3 损耗源：导线电阻与趋肤效应 188

9.4 损耗源：介质 190

9.5 介质耗散因子 192

9.6 耗散因子的真实含义 194

9.7 有损传输线建模 196

9.8 有损传输线的特性阻抗 200

9.9 有损传输线中的信号速度 201

9.10 衰减与dB 202

9.11 有损线上的衰减 205

9.12 频域中有损线特性的度量 209

9.13 互连的带宽 212

9.14 有损线的时域行为 215

9.15 改善传输线眼图 217

9.16 预加重与均衡化 219

9.17 小结 219

第10章 传输线的串扰 220

10.1 叠加 220

10.2 耦合源：电容和电感 221

10.3 传输线串扰：NEXT与FEXT 222

10.4 串扰模型 223

10.5 SPICE电容矩阵 224

10.6 麦克斯韦电容矩阵与二维场求解器 227

10.7 电感矩阵 230

10.8 均匀传输线上的串扰和饱和长度 231

10.9 容性耦合电流 234

10.10 感性耦合电流 236

10.11 近端串扰 238

10.12 远端串扰 240

10.13 减小远端串扰 244

10.14 串扰仿真 245

10.15 防护布线 249

10.16 串扰与介电常数 254

10.17 串扰与时序 255

10.18 开关噪声 257

10.19 降低串扰的措施 259

10.20 小结 260

第11章 差分对与差分阻抗 261

11.1 差分信令 261

11.2 差分对 264

11.3 无耦合时的差分阻抗 265

11.4 耦合的影响 267

11.5 差分阻抗的计算 271

11.6 差分对返回电流的分布 273

11.7 奇模与偶模 277

11.8 差分阻抗与奇模阻抗 279

11.9 共模阻抗与偶模阻抗 280

11.10 差分／共模信号与奇模／偶模电压分量 282

11.11 奇模／偶模速度与远端串扰 283

11.12 理想耦合传输线或理想差分对模型 286

11.13 奇模及偶模阻抗的测量 287

11.14 差分及共模信号的端接 289

11.15 差分信号向共模信号转化 292

11.16 电磁干扰和共模信号 295

11.17 差分对的串扰 298

11.18 跨越返回路径中的间隙 300

11.19 是否要紧耦合 302

11.20 根据电容和电感矩阵元素计算奇模及偶模 302

11.21 特性阻抗矩阵 304

11.22 小结 305

第12章 S参数在信号完整性中的应用 307

12.1 一种新基准：S参数 307

12.2 S参数的定义 308

12.3 S参数的基本公式 309

12.4 S参数矩阵 311

12.5 返回及插入损耗仿真 313

12.6 互连的透明度 316

12.7 改变端口阻抗 317

12.8 50 Ω均匀传输线S21的相位 319

12.9 均匀传输线S21的幅值 320

12.10 传输线之间的耦合 323

12.11 非50 Ω传输线的插入损耗 327

12.12 S参数的扩展 330

12.13 单端及差分S参数 331

12.14 差分插入损耗 334

12.15 模态转化项 336

12.16 转换为混模S参数 338

12.17 时域和频域 339

12.18 小结 341

第13章 电源分配网络 343

13.1 PDN的问题 343

13.2 问题的根源 345

13.3 PDN最重要的设计准则 346

13.4 如何确定目标阻抗 346

13.5 不同产品对PDN的要求不同 352

13.6 PDN工程化建模 352

13.7 稳压模块 354

13.8 用SPICE仿真阻抗 355

13.9 片上电容 356

13.10 封装屏障 357

13.11 未加去耦电容器的PDN 361

13.12 多层陶瓷电容器（MLCC） 362

13.13 等效串联电感 364

13.14 回路电感的解析近似 366

13.15 电容器装连的优化 371

13.16 电容器的并联 375

13.17 添加电容器降低并联谐振峰值 378

13.18 电容器容值的选取 380

13.19 电容器个数的估算 383

13.20 每nH电感的成本 385

13.21 靠个数多还是选合适值 386

13.22 修整阻抗曲线的频域目标阻抗法 390

13.23 何时要考虑每pH的电感 394

13.24 位置的重要性 397

13.25 扩散电感的制约 399

13.26 从芯片看过去 401

13.27 综合效果 403

13.28 小结 405

附录A 100条使信号完整性问题最小化的通用设计规则 407

附录B 100条估计信号完整性效应的经验法则 411

附录C 参考文献 417