信号完整性分析与设计

本书特色

《信号完整性分析与设计》为电子信息与电气学科规划教材·电子信息科学与工程类专业。

内容简介

本书以高速pcb／封装为主要研究对象，辅之以典型的仿真示例，深入阐明电路中信号完整性(si)、电源完整性(pi)和电磁完整性(emi)三类性能分析技术。内容侧重于引导对高速电路原理的感悟和理解，注重培养工程师们对高速设计的直觉把握。
本书以深入浅出的方式，从系统及电路的高速效应出发，对互连设计与完整性分析技术进行全方位、多角度的透视；完整论述si、pi和emi间的相关机理和本质；着力揭示无源元件的物理及拓扑结构与复杂电气性能之间的内在联系；附录还介绍了高速信令和pi仿真技术。
书中介绍的技术可直接指导实际高速电路与系统的设计与分析，具有很强的工程实用性。本书的读者覆盖面广，可以作为研究生学习广义信号完整性的课程教材或参考书，也可以作为高速电路与系统设计师们的研发手册与实践指南。

节选

相关资料

插图：PDN设计严重影响SI，其原因有两点：1）所有的收发器都是由PDN供电的，PDN为这些器件提供了参考电压。供电电压的波动严重影响收发器的时序问题，例如驱动器上升边的提前或迟后，接收器参考电位的漂移等。2）电源／地平面构成了所有信号的返回路径，其设计的好坏直接影响高速信号传输的质量。因此，解决SI问题必须首先解决PI问题，即获得一个干净的参考电压以及为所有信号互连提供理想的返回路径，然后才能解决SI问题。SI问题主要是高速信号互连的设计问题，它应该在PDN被充分去耦的条件下进行。理想带状线就是一个典型例子，它假定两个参考平面均为理想的返回路径。在实际的PCB中，带状线受到两平面谐振的影响，传输质量有所下降。只有当两平面被充分去耦，即平面谐振被充分抑制，带状线的性能才能近似为理想带状线。支配所有电子电路的基本定律只有两条：1）电流永远都是一个回路；2）电流总是流向阻抗*低的通路。这两条定律支配了所有电子电路，同样也支配了高速数字电路。电流是一个回路，这意味着所有信号必须有返回路径，在高速设计中必须知晓这个返回路径。人们惊讶地发现一种普遍现象——很多设计师将所有的时间和精力都放在信号路径的考虑和设计中，而无暇顾及返回路径。实际上，信号路径只占电流回路的一半，返回路径与信号路径同等重要，它们共同构成了电流回路。因此，必须像信号路径一样仔细分析与设计返回路径。不考虑返回路径的设计师是严重失职的，尤其是在高速场合，不考虑返回路径是不可能获得高速信号传输的。第二个基本定律则隐含着返回路径的存在形态。我们通常听到“电流总是流向电阻*小的路径”的定律，这个定律并不具有一般性，而是针对低频的特殊情况。更一般的说法就是电流总是流向阻抗*低的路径。在高速场合，这个返回路径往往并不是像我们想当然地那样流动。在高频主导回路阻抗的是回路电感，在高频出现的趋肤效应和挤近效应，导致电流重新分布以获得*小回路阻抗（感抗）。在高速互连中具体表现为返回路径总是紧邻信号路径而分布，如微带线和带状线。任何破坏这种紧邻分布的物理结构都会降低高速信号的传输品质，而破坏这种返回路径紧邻信号路径的物理结构就是所谓的高速互连的不连续（也称为阻抗突变）。在PCB和封装中，典型的高速互连不连续包括：走线拐角，走线尺寸／介质变化，走线分支，过孔，焊盘、封装引

作者简介

张木水,2004年获西安电子科枝大学电子工程专业学士学位并免试推荐为硕博连读研究生，2009年获西安电子科技大学电路与系统博士学位。已在IEEE Transactions on MTT、IEEE Transations On AP、IEEE-LMWC上发表**作者署名论文7篇。目前是中山大学电子通信工程系副教授,在高速数字设计及互连建模、电源分配系统设计、电磁完整性分析等方面有较深的造诣。
李玉山,1968年本科毕业于哈尔滨军事工程学院。1968年～1979年在贵州○八三基地研制雷达及通信系统。1986年获西北电讯工程学院硕士学位。1986年赴美国迈阿密大学研究数字视觉及VLsl设计，1999年赴美国北卡州立大学研究人工视觉及高速电路设计。完成科研项目40项。获省部级奖励1O项，出版论著1O部,主持制定中国电子行业标准5部，发表论文被三大检索收录90多篇。现勾西安电子科技大学教授、电路与系统博士生导师。研究方向为：高速互连及信号完整性,数字系统及EDA技术。