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| 編輯推薦： |
一个信号完整性问题的简化分析实例：影响因素与问题的逻辑关系
传输线上的阻抗不连续点，引起信号反射，反射噪声可能使有效时间窗口减小，影响时序。临近线的耦合产生串扰噪声，导致信号的幅度噪声以及边沿变化，影响时序。串扰噪声在阻抗不连续点发生反射，信号上的噪声可能进一步恶化，影响时序。临近线的反射信号通过耦合进一步产生串扰噪声，影响时序。传输线延时差异，可能使建立时间或保持时间不满足要求，影响时序。传输线损耗导致信号边沿变缓并消耗一定的时序余量，影响时序。传输线损耗可能导致信号摆幅下降，幅度上的噪声更容易使有效时间窗口减小，影响时序。电源噪声会产生一部分信号的幅度噪声以及信号边沿位置的不确定性，影响时序。反射、串扰、传输延时、电源噪声为主要影响因素，传输线的损耗为次要影响因素。
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| 內容簡介： |
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本书是一部论述信号完整性分析的理论和工程实践的著作。本书从信号完整性的基本原理出发，介绍电路设计的基本概念、理论和技巧，并在此基础上，详细讨论信号完整性的问题，涵盖信号完整性中传输线、串扰、阻抗、S参数、抖动、均衡和电源完整性等各个方面。
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| 關於作者： |
于 争
中国科学院博士，于博士信号完整性研究网创始人，首席设计师，首席咨询师。擅长高速数字电路信号完整性设计、故障定位、解决工程难题。主要研究方向：信号完整性分析及工程设计解决方案。
于博士的学术研究经历和工程设计背景使其更注重科研和工程的紧密结合，是严谨的学术研究者和执着的工程实践探索者，非常注重科研成果向解决实际问题能力的转化，在不断解决工程难题的过程中深刻地体会到信号完整性设计的重要性，致力于普及推广信号完整性知识和设计方法，提升民族企业的硬件电路设计实力，推动民族企业技术升级。
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| 目錄：
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前言
第1章 概述
1.1 什么是信号完整性
1.2 SI问题的根源
1.3 新的设计方法
1.4 SI设计的难点
1.5 SI设计的误区
1.6 关于经验法则
1.7 SI设计与SI仿真
1.8 SI设计的特点
1.9 基础的重要性
1.10 小结
第2章 数字信号频谱与带宽
2.1 周期信号的单边谱
2.2 周期信号的双边谱
2.3 单边谱与双边谱的关系
2.4 理想方波信号的频谱
2.5 方波信号的频谱特征
2.6 信号带宽与上升时间的关系
2.7 梯形波的频谱特征
2.8 信号带宽0.3 5Tr是如何得到的
2.9 信号带宽0.5 Tr指的是什么
2.10 关于信号带宽的补充说明
2.11 小结
第3章 传输线
3.1 什么是传输线
3.2 信号的传输方式
3.3 传输线的返回电流
3.4 传输线的分布电容
3.5 单位长度电容
3.6 介电常数、等效介电常数
3.7 传输线的分布电感
3.8 回路电感
3.9 单位长度电感
3.10 波传播的LC参数表示
3.11 瞬态阻抗与特性阻抗
3.12 影响特性阻抗的因素
3.13 参考平面
3.14 返回电流的分布
3.15 传输线的延时
3.16 理想传输线的集总参数模型
3.17 耦合传输线模态分析
3.18 模态对阻抗的影响
3.19 线间距对阻抗的影响
3.20 有损传输线
3.21 趋肤效应
3.22 直流电阻、交流电阻、传导损耗
3.23 邻近效应
3.24 表面粗糙度
3.25 介质损耗
3.26 复介电常数
3.27 有损传输线的特性阻抗与延时
3.28 小结
第4章 信号的反射与端接
4.1 反射是怎么形成的
4.2使用反弹图计算反射波形
4.3 正反射和负反射的含义
4.4 有限上升时间信号的反射波形
4.5 容性阻抗不连续
4.6 互连线末端容性负载的反射
4.7 互连线中间容性负载的反射
4.8 容性负载对时间延迟的影响
4.9 容性负载对传输线阻抗的影响
4.10 感性阻抗不连续
4.11 互连线末端感性负载的反射
4.12 互连线中间感性负载的反射
4.13 感性负载对时间延迟的影响
4.14 残桩与分支的影响
4.15 临界长度
4.16 多长的走线需要端接
4.17 如何估计驱动器的输出阻抗
4.18 端接方法
4.19 拓扑结构
4.20 串联端接中的桩线
4.21 并联端接位置
4.22 分支结构中阻尼电阻的应用
4.23 TDR阻抗测量
4.24 小结
附录4.1 线路末端的电容
附录4.2 线路中间的电容
附录4.3 线路末端的电感
附录4.4 线路中间的电感
第5章 串扰
5.1 串扰形成的根源
5.2 耦合长度
5.3 容性串扰
5.4 感性串扰
5.5 近端串扰和远端串扰
5.6 近端串扰的饱和
5.7 远端串扰的饱和与模态分解
5.8 边沿耦合与宽边耦合的串扰
5.9 影响串扰的因素
5.10 串扰对信号的影响
5.11 串扰与时序
5.12 蛇形走线与信号的延迟
5.13 保护地线
5.14 端接与串扰
5.15 减小串扰的常用方法
5.16 小结
附录 远端串扰两种解释的等效性证明
第6章 S参数
6.1 网络分析基础
6.2 S参数定义
6.3 从频域的角度理解S参数
6.4 S11的含义
6.5 S11与输入阻抗
6.6 使用S11提取特性阻抗
6.7 S11与瞬时阻抗
6.8 S21的含义
6.9 S21相位与传输延时
6.10 S21与通道响应
6.11 S参数对称性及能量守恒
6.12 S参数中的纹波
6.13 多端口S参数
6.14 S参数与串扰
6.15 小结
第7章 互连线中的阻抗不连续
7.1 分支结构
7.2 参考平面的宽度
7.3 互连线跨分割
7.4 过孔
7.5 小结
第8章 差分互连
8.1 差分传输
8.2 差分对的返回电流
8.3 差分信号抗噪声原理
8.4 差分互连中的阻抗参数
8.5 差分互连的反射与端接
8.6 差分互连的串扰
8.7 差分与共模的相互转化
8.8 差分S参数
8.9 差分对的等长等距
8.10 松耦合还是紧耦合
8.11 小结
第9章 抖动
9.1 抖动的含义
9.2 Jitter描述方法
9.3 Jitter统计特性
9.4 Jitter、BER、眼图之间关系
9.5 Jitter分类及产生原因
9.6 Jitter分离
9.7 Clock Jitter与相噪
9.8 小结
第10章 均衡
10.1 互连中的信号畸变
10.2 码间干扰
10.3 码间干扰与带宽
10.4 离散系统的码间干扰
10.5 均衡原理
10.6 均衡分类
10.7 无源CTLE
10.8 有源CTLE
10.9 离散时间线性均衡
10.10 使用ZFS算法确定FFE抽头系数
10.11 使用MMSE算法确定FFE抽头系数
10.12 反馈判决均衡
10.13 小结
第11章 电源完整性
11.1 为什么要重视电源噪声问题
11.2 PDN系统的噪声来源
11.3 电容去耦的两种解释
11.4 理想情况的去耦电容量
11.5 实际电容的特性
11.6 安装电感与自谐振频率
11.7 目标阻抗的设计方法
11.8 相同容值电容的并联
11.9 不同容值电容的并联
11.10 容值差对谐振峰的影响
11.11 ESR对谐振峰的影响
11.12 安装电感对谐振峰的影响
11.13 去耦网络电容的配置方法
11.14 阻抗曲线形状与电源噪声
11.15 在多大频率范围内去耦
11.16 去耦电容的摆放
11.17 去耦电容的安装
11.18 PDN系统的直流压降
11.19 小结
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| 內容試閱：
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前 言
数字化技术大大提高 了 电子产品 的抗噪声能力 ， 很长 一 段时期 ， 电路设计工程师可以集 中精力 于电路的功能逻辑设计 ， 互连通道被认为是理想 的 ， 不 必考虑信号传输问题 。 随着电 路速率的不断提高 ， 芯片加工工艺 的 改进 ， 互连通道对信号 的影响越来越明 显 ， 信号 的畸变 已经到 了 影响 电路功能实现的程度 ， 工程师不得不面对严重的信号完整性 (SI) 问题 。 今天 ， 数字 电路设计 已经进入 一 个新的领域 ， 必须理解信号完整性原理 ， 使用 融入信号完整性设计 的新设计方法才能保证 电路功能 的正常实现 ， 这对硬件设计工程师提出 了 更高的要求 。
信号完整性 (SI) 是 一 门年轻的科学分支 ， 涉及物理 、 电磁 、微波 、 电路 、 通信 、 信 号处理 、 算法 、 滤波电路 、 通信 电路等众多 的理论知识 。 理解和掌握信号 完整性知识需 要 深厚的基础理论作为支撑 ， 也 因 此使众多 的工程师难于入门 。
本书 的 目 的就是为 了 降低入门 门槛 ， 尽量避免使用 烦琐 的数学推导来说 明 问题 ， 用 直 观 、 易 于接受的方式来阐述 SI 中 的各种基础 性 问 题 ， 帮 助广 大工程师快速形成对 SI 问题 直观的理解 。 为 了 把 问题讲清楚 ， 不可避免会出 现少 量的数 学推演 ， 但所用 的数学知识都 会尽量采用 最简单易 懂 的 。
对于信号完整性设计 ， 笔者在科研和工程设计过程 中深深体会到 ， 基础知识才是 SI 设 计的 ” 灵魂 ” 。 不进行深入剖 析 ， 团 图 吞枣式 的经验积 累 存在 巨 大 的风险 。 因 此本书 没有 选择基于案例 的讲解方式 ， 更侧 重于基础知识 的 阐述 。
信号完整性是 一 个 内容繁杂 的知识体系 ， 至今仍然处于 快速发展 阶段 。 本书 内 容的 选 取主要考虑工程设计中经常面临 的 一 些基本问 题 ， 着重 阐述与 工程设计 密切相关 的 基 础知识 。
全书 内容组织如下 :
第 1 章简单介绍 了 信号完整性的基本概念 ， 阐述 了 一 些广 泛存在 的认识误 区 ， 并 总 结 了 作者在信号完整性设计方面的观点和设计理念 。
第 2 章简单介绍 了 数字信号 的频谱特征和带宽概念等信号完整性理论的预备知识 。
第 3 章 阐述 了 传输线基本概念和基本参数 ， 着重 以 直观且易 于理解的 方式介绍传输线 的重要特性 ， 强调培养对传输线行为 方式直觉 的认识 。 本章是信号完整性理论的基础 。
Ⅳ
第 4 章详细论述了反射这一基本的信号完整性问题， 主要包括反射形成的机理、 如何 正确理解反射现象、 容性阻抗不连续和感性阻抗不连续的行为特征、 拓扑结构和端接方 法 、不同端接方法的行为特征以及端接应该注意的事项。 同时也介绍了 临界长度和驱动器 的输出阻抗等重要概念。
第 5 章介绍串扰。 串扰是信号完整性中另一个基本的问题。 本章详细论述了串扰产生 的根源、 串扰的噪声的特征、 串扰的分析方法、 影响串扰的因素、 串扰对信号的几个典型 影响等基本内容。 其中影响串扰的因素和串扰对信号的影响两个方面与工程设计密切相 关。最后介绍了减小串扰的常用方法。
第 6 章介绍了 S 参数这一分析信号完整性问题的工具。 本章没有对 S 参数进行过 多的理论分析， 而是从应用的角度以直观形象的方法解释 S 参数的含义， 同时介绍了几个 使用S 参数提取信息的应用范例， 以便加深读者对 S 参数的认识。
第 7 章简单介绍了几种容易被忽视的引起互连通道阻抗不连续的结构。
第 8 章详细介绍了差分信号传输原理、 差分互连中的模态及阻抗等重要概念， 从反射、 串扰、 模态转换等几个方面介绍了差分互连的行为特征， 简单介绍了差分通道的 S 参数的 表示方式。 最后介绍了差分对设计中应注意的几个关键问题。
第 9 章简要地介绍了抖动、 眼图、 误码率等工程中经常用到的一些基本知识、 基本概 念 ，定性地分析抖动的来源， 作为工程应用中分析问题的背景知识。
第 10 章重点介绍了通道衰减产生码间干扰的根本原因 ， 以及均衡器的工作原理， 介绍 了常见的几种均衡器及其响应特性， 并阐述了几种均衡器能够改善信号质量的原因。
第 11 章重点介绍了去耦电容减小电源噪声的原理、 去耦电容网络的行为特征、 去耦频 带 、去耦网络的设计方法以及设计原则、 去耦电容的摆放和安装等每个工程中都会遇到的 基本问题。
本书是在作者多年工程设计和科研过程中积累的大量笔记基础上， 选取对工程设计极 其重要的部分内容整理而成的。 由于作者时间和水平有限， 书 中难免会有错误及不妥之处， 敬请广大读者批评指正， 如有问题， 可登录于博士信号完整性研究网 www. sig007 . com 或通
过邮箱 yu@ sig007 . com 和作者联系。
本书在编写和出版过程中得到了机械工业出版社编辑们的热情帮助和大力支持， 在此 表示感谢。
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