高速電路信號完整性分析與設計

出版時間:2009-5  出版社:電子工業出版社  作者:陳偉,黃秋元,周鵬 編著  頁數:321  
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前言

隨著電子技術和通信技術的快速發展,信號速率不斷提高。同時,由于高速電路應用的迅速增多,高速芯片和器件也越來越被廣泛使用。高速數字電路的設計技術十分復雜,尤其是大規模、超大規模集成電路越來越多地應用到電路系統中,芯片的集成規模越來越大,體積越來越小,引腳數越來越多,速率越來越高,隨之帶來的信號完整性問題也變得越來越突出,越來越引起人們的關注。由此可見,在當今快速發展的電子設計領域,由IC芯片構成的電子系統正朝著大規模、小體積、高速率的方向飛速發展。這樣就帶來了一個問題,即電子設計的體積減小導致電路的布局布線密度變大,而同時信號的頻率還在不斷提高,從而使得如何處理高速信號問題成為一個設計能否成功的關鍵因素。同時,隨著計算機仿真技術的發展,在高速數字電路設計中,仿真分析與設計的優越性越來越凸現出來。它給設計者以準確、直觀的設計,便于及早發現問題并及時修改,從而縮短設計時間,降低設計成本。目前許多EDA工具都配有電路仿真功能,通過設計階段的電路仿真,可以在很大程度上避免許多不必要的設計失誤。利用電路仿真功能去驗證電路,雖然看似“紙上談兵”,但如果相關算法合理,并且器件模型構造和一些參數選取比較準確,以及考慮的問題比較全面,那么仿真結果應該是可靠的。信號完整性工程是一門尚未成熟的學科,正處于不斷地探索階段,其分析方法和實踐都還有待于不斷完善,基于信號完整性分析的高速電路設計理論和技術也在不斷地發展中。編寫本書的目的就是在闡述高速信號完整性問題產生的機理和現象的基礎上,給出用于高速電路設計、實現和分析的信號完整性仿真分析和設計方法。本書從高速信號與高速電路的基本概念和基本理論入手,分析信號完整性所涉及的機理、現象等,提出本書所要闡述的問題和解決方案。書中結合高速電路及其PCB設計分析和應用方案,介紹了目前國外最新的信號完整性分析常用工具及其仿真分析方法,結合所完成的科研項目的實踐,給出了大量具體仿真設計實例,對高速電路的信號完整性從理論、技術到應用提出一整套解決方案。

內容概要

本書較系統、全面、深入地介紹了高速電路信號完整性分析與設計的基本理論、概念、技術和應用。全書共分12章,內容包括:高速信號與高速電路的基本概念、高速信號完整性基本理論、高速邏輯電路分析、高速信號的反射分析、串擾分析、開關噪聲分析、時序分析、EMC分析、電源完整性分析、信號完整性仿真模型分析、高速電路差分線設計以及高速電路仿真設計實例等。本書配有免費電子教學課件。    本書層次結構清晰,內容全面,敘述由淺入深,理論、分析與設計相結合,前后連貫。本書還將當前高速信號環境下通信電子電路設計所面臨的具體問題,結合高速電路設計的基本理論和先進的信號完整性仿真設計與分析工具,對電路設計中所涉及的信號完整性問題進行重點闡述,充分反映了近年來高速電路設計的新理論、新方法、新技術和新應用,可以幫助讀者盡快了解和跟蹤高速電路設計領域的最新發展。    本書可作為高等院校理工科電子科學與技術以及信息與通信類研究生和高年級本科生的教材及參考書,亦可作為從事通信與電子電路設計的工程技術人員學習和掌握高速電路設計與仿真分析的培訓教材和參考書。

書籍目錄

第1章 緒論  1.1 高速數字電路與信號完整性的定義    1.1.1 高速數字電路的定義    1.1.2 信號完整性的定義  1.2 高速數字電路設計研究的內容    1.2.1 高速邏輯電路    1.2.2 信號完整性    1.2.3 電磁兼容    1.2.4 電源完整性    1.2.5 高速仿真模型  1.3 高速數字電路的設計流程    1.3.1 傳統的數字電路設計流程    1.3.2 基于信號完整性分析的高速數字電路設計方法  1.4 高速數字電路仿真設計軟件    1.4.1  Apsim仿真軟件包    1.4.2  Mentor Graphics公司的.Hyperlynx仿真軟件    1.4.3  Mentor Graphics公司的ICX3.0仿真軟件    1.4.4  CADENCE公司的SPECCTRAQuest,仿真工具    1.4.5  Ansoft公司的Swave仿真工具    1.4.6  Zuken公司的Hot.Stage4工具  1.5 高速數字電路的發展趨勢第2章 高速信號完整性的基本理論  2.1 基本電磁理論    2.1.1 麥克斯韋方程組    2.1.2 傳輸線理論    2.1.3 匹配理論  2.2 高速電路基礎知識    2.2.1 時間與頻率、時域與頻域    2.2.2 時間和距離    2.2.3 集總系統與分布系統    2.2.4 帶寬與上升時間    2.2.5 四種電抗  2.3 信號完整性的基本概念  本章小結  思考題第3章 高速邏輯電路分析  3.1 高速TTL電路    3.1.1 三極管的動態開關特勝    3.1.2 TTL基本電路的工作原理    3.1.3 高速TTL的實現方式  3.2 高速CMOS電路    3.2.1  MOS管的開關特性    3.2.2  CMOS基本電路    3.2.3  CMOS電路的特性    3.2.4  CMOS集成電路的特點    3.2.5  CMOS電路輸入/輸出信號規則    3.2.6 高速CMOS的實現方式    3.2.7 CMOS電路的改進型    3.2.8 如何選擇TTL和CMOS器件  3.3 ECL電路    3.3.1  ECL器件原理及工作特性    3.3.2  ECL發射極開路輸出結構    3.3.3  ECL電路的工作牦點    3.3.4  ECL電路中電容的影響    3.3.5  ECL電路的設計原則    3.3.6  PECL接口電路    3.3.7  LVECI/PECL/LVPECL電路比較  3.4  LNDS器件與電路    3.4.1  LVDS器件簡介    3.4.2  LVDS器件的工作原理    3.4.3  LVDS電刪十    3.4.4  LVDS的特點    3.4.5  LVDS的應用模式    3.4.6  LVDS系統的設計  3.5 高速邏輯電路使用規則    3.5.1 高速TTL的使用規則    3.5.2 高速CMOS的使用條件    3.5.3 LVDS設計注意的幾個問題  本章小結  思考題第4章 高速數字信號的反射分析  4.1 信號反射的機理    4.1.1 反射的基本概念    4.1.2 網格圖和線性負載反射    4.1.3 Bergeron圖和非線性負載反射  ……第5章 高速信號的串擾分析第6章 高速信號的開關噪聲分析第7章 高速信號的時序分析第8章 高速信號的EMC分析第9章 高速信號的電源完整性分析第10章 信號完整性仿真分析模型 第11章 高速電路的差分線設計第12章 高速電路仿真設計實例參考文獻

章節摘錄

插圖:第1章緒論高速問題引起人們的注意,最早起源于一次“奇怪”的設計失敗現象:美國硅谷一家著名的影像探測系統制造商早在7年前就已經成功設計、制造并上市的產品,卻在最近從生產線下線的產品中出現了問題,新產品無法正常運行。這是個20 MHz的系統設計,似乎無須考慮高速設計方面的問題,更讓產品設計工程師們感到困惑的是,新產品沒有任何設計上的修改,甚至采用的元器件型號也與原始設計的要求一致,唯一的區別是集成電路(Ic)制造技術的進步,新采購的電子元器件實現了小型化、快速化。新的器件工藝技術使得新生產的每一個芯片都成為高速器件,也正是這些高速器件應用中的信號完整性問題導致了系統的失敗。隨著現代電子元器件工藝技術的發展,Ic開關速率的提高,信號的上升時間和下降時間迅速縮減,上升、下降時間越短,其諧波成分中的諧波頻率越高,因此不管信號頻率如何,系統都將成為高速系統并且會出現各種信號完整性問題。比較10年前的一個低速器件和現今的高速器件在一段相同長度導線傳播情況時可以發現,對于低速器件,傳輸導線可以看做是一段簡單的導線,而對于現今的高速器件,信號的傳播則表現出非常明顯的波特性,高速的跳變信號會沿著傳輸線來回反射、振蕩,形成常見的過沖和振鈴。對于高速信號,除了需要考慮導線電阻對傳輸信號的影響外,還要考慮線電容、電感的影響,以及傳輸線之間的串擾。

編輯推薦

《高速電路信號完整性分析與設計》特點:講解了高速數字電路信號完整性分析的基本原理;重點闡述了高速信號完整性問題產生的機理、現象與解決方案;討論了用于高速電路設計、實現與分析的信號完整性仿真分析模型的方法;提供了大量的典型高速電路仿真設計實例,便于讀者對高速電路進行仿真設計與實踐。

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用戶評論 (總計21條)

 
 

  •     對高速信號完整性剖析的很到位。
  •     閱讀此書需要一定的電路基礎。盡管沒有細看,但其內容的完整性是顯而易見的。搞數字電路的應該看一看。
  •     涉及信號完整性有3個多月了,一直沒找到系統性的書籍,這本書不錯,講解的很系統,推薦。
  •     專業書,比較全面,就是我自己專業能力還差些
  •     還沒來得及仔細看。粗略看了下內容,感覺還行。
  •     幫單位購買的,內容豐富,同事喜歡
  •     這玩意有什么心得 屌絲工程頂下
  •     很不錯 值得一看 發貨快
  •     試一本介紹高速信號完整性分析理論很全面的一本書,很有學習價值!
  •     很喜歡這本書,這本書將我從對高速電路的迷茫中解救出來。。。理論很詳細,也給出了實踐經驗的處理方法,值得一看
  •     高速電路方面的基礎書籍,粗略看了一遍,感覺增長了不少知識。理論性比較強。
  •     最近忙,還沒來得及看,看后再評論
  •     是不本不可多得的書
  •     基礎性的講的不錯
  •     可能我自己電路基礎沒學好但是這本書很多東西都在重復而簡介里面提到的很多實例我也只看到最后一個,而且都沒有仔細教你怎么用以及設計電路的具體問題。
  •     內容較全面,但有些章節陳舊,跟不上最新發展形勢,比如第三章
  •     這本書內容比較全面,只是細節方面不是很好,講得不夠詳細
  •     這本書對于對口專業的人來說還算是不錯,內容比較基礎,入門可以多看看!
  •     我收到的這本書紙張質量不好,每一頁都有粉塵.翻看時手感不好.
  •     內容都是抄襲的,但是算是各個部分的集合罷了。沒有自己的觀點。
    比較實用。拼湊的書籍有什么深的看頭。
    飄過~~~~~
  •     拿到手上的時候書很滿意,首先是內容比較全面,是學習硬件朋友的好幫手。
 

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