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第1章 信号完整性分析概论1

1.1 信号完整性、电源完整性与电磁兼容的含义2

1.2 单一网络的信号完整性4

1.3 串扰7

1.4 轨道塌陷噪声8

1.5 电磁干扰11

1.6 信号完整性的两个重要推论11

1.7 电子产品的趋势12

1.8 新设计方法学的必要性16

1.9 一种新的产品设计方法学16

1.10 仿真18

1.11 模型与建模20

1.12 通过计算创建电路模型22

1.13 三种测量技术25

1.14 测量的作用27

1.15 小结28

1.16 复习题29

第2章 时域与频域30

2.1 时域30

2.2 频域中的正弦波31

2.3 在频域解决问题32

2.4 正弦波的特征33

2.5 傅里叶变换34

2.6 重复信号的频谱35

2.7 理想方波的频谱36

2.8 从频域逆变换到时域37

2.9 带宽对上升边的影响39

2.10 上升边与带宽41

2.11 “有效”的含义42

2.12 实际信号的带宽44

2.13 时钟频率与带宽45

2.14 测量的带宽46

2.15 模型的带宽47

2.16 互连的带宽48

2.17 小结51

2.18 复习题51

第3章 阻抗与电气模型53

3.1 用阻抗描述信号完整性53

3.2 阻抗的含义54

3.3 实际电路元件与理想电路元件55

3.4 时域中理想电阻器的阻抗57

3.5 时域中理想电容器的阻抗58

3.6 时域中理想电感器的阻抗59

3.7 频域中的阻抗60

3.8 等效电路模型63

3.9 电路理论和SPICE64

3.10 建模简介67

3.11 小结69

3.12 复习题70

第4章 电阻的物理基础71

4.1 将物理设计转化为电气性能71

4.2 互连电阻的最佳近似式72

4.3 体电阻率73

4.4 单位长度电阻74

4.5 方块电阻75

4.6 小结77

4.7 复习题77

第5章 电容的物理基础79

5.1 电容器中的电流流动79

5.2 球面电容80

5.3 平行板近似式81

5.4 介电常数82

5.5 电源、地平面及去耦电容83

5.6 单位长度电容85

5.7 二维场求解器87

5.8 有效介电常数90

5.9 小结92

5.10 复习题92

第6章 电感的物理基础94

6.1 电感是什么94

6.2 电感法则之一：电流周围会形成闭合磁力线圈94

6.3 电感法则之二：电感是导体电流1A时周围的磁力线匝数96

6.4 自感和互感97

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98

6.6 局部电感99

6.7 有效电感、总电感或净电感及地弹102

6.8 回路自感和回路互感106

6.9 电源分配网络和回路电感108

6.10 每方块回路电感111

6.11 平面对与过孔的回路电感112

6.12 有出砂孔区域的平面对的回路电感113

6.13 回路互感114

6.14 多个电感器的等效电感115

6.15 电感分类116

6.16 电流分布及集肤深度117

6.17 高磁导率材料122

6.18 涡流123

6.19 小结125

6.20 复习题125

第7章 传输线的物理基础127

7.1 不再使用“地”这个词127

7.2 信号128

7.3 均匀传输线129

7.4 铜中电子的速度130

7.5 传输线上信号的速度131

7.6 前沿的空间延伸133

7.7 “我若是信号”134

7.8 传输线的瞬时阻抗136

7.9 特性阻抗与可控阻抗137

7.10 常见的特性阻抗139

7.11 传输线的阻抗141

7.12 传输线的驱动144

7.13 返回路径145

7.14 返回路径参考平面的切换147

7.15 传输线的一阶模型154

7.16 特性阻抗的近似计算157

7.17 用二维场求解器计算特性阻抗159

7.18 n节集总电路模型163

7.19 特性阻抗随频率的变化167

7.20 小结168

7.21 复习题169

第8章 传输线与反射170

8.1 阻抗突变处的反射170

8.2 为什么会有反射171

8.3 阻性负载的反射173

8.4 驱动器的内阻175

8.5 反弹图176

8.6 反射波形仿真177

8.7 用时域反射计测量反射178

8.8 传输线及非故意突变180

8.9 多长需要端接181

8.10 点到点拓扑的通用端接策略183

8.11 短串联传输线的反射185

8.12 短并联传输线的反射186

8.13 容性终端的反射187

8.14 走线中途容性负载的反射189

8.15 中途容性时延累加191

8.16 拐角和过孔的影响191

8.17 有载线194

8.18 感性突变的反射196

8.19 补偿199

8.20 小结200

8.21 复习题200

第9章 有损线、上升边退化与材料特性202

9.1 有损线的不良影响202

9.2 传输线中的损耗204

9.3 损耗源：导线电阻与趋肤效应205

9.4 损耗源：介质208

9.5 介质耗散因子210

9.6 耗散因子的真实含义211

9.7 有损传输线建模214

9.8 有损传输线的特性阻抗217

9.9 有损传输线中的信号速度218

9.10 衰减与dB220

9.11 有损线上的衰减223

9.12 频域中有损线特性的度量227

9.13 互连的带宽230

9.14 有损线的时域行为233

9.15 改善传输线眼图235

9.16 多大的衰减算大237

9.17 小结238

9.18 复习题238

第10章 传输线的串扰240

10.1 叠加241

10.2 耦合源：电容和电感241

10.3 传输线串扰：NEXT与FEXT242

10.4 串扰模型244

10.5 SPICE电容矩阵245

10.6 麦克斯韦电容矩阵与二维场求解器247

10.7 电感矩阵251

10.8 均匀传输线上的串扰和饱和长度252

10.9 容性耦合电流254

10.10 感性耦合电流256

10.11 近端串扰258

10.12 远端串扰260

10.13 减小远端串扰264

10.14 串扰仿真265

10.15 防护布线269

10.16 串扰与介电常数274

10.17 串扰与时序275

10.18 开关噪声277

10.19 降低串扰的措施279

10.20 小结280

10.21 复习题280

第11章 差分对与差分阻抗282

11.1 差分信令282

11.2 差分对285

11.3 无耦合时的差分阻抗286

11.4 耦合的影响288

11.5 差分阻抗的计算292

11.6 差分对返回电流的分布294

11.7 奇模与偶模298

11.8 差分阻抗与奇模阻抗300

11.9 共模阻抗与偶模阻抗301

11.10 差分/共模信号与奇模/偶模电压分量303

11.11 奇模/偶模速度与远端串扰304

11.12 理想耦合传输线或理想差分对模型307

11.13 奇模及偶模阻抗的测量308

11.14 差分及共模信号的端接310

11.15 差分信号向共模信号转化313

11.16 电磁干扰和共模信号316

11.17 差分对的串扰319

11.18 跨越返回路径中的间隙321

11.19 是否要紧耦合323

11.20 根据电容和电感矩阵元素计算奇模及偶模324

11.21 阻抗矩阵325

11.22 小结327

11.23 复习题327

第12章 S参数在信号完整性中的应用329

12.1 一种新基准：S参数329

12.2 S参数的定义330

12.3 S参数的基本公式331

12.4 S参数矩阵333

12.5 返回损耗与插入损耗335

12.6 互连的透明度338

12.7 改变端口阻抗340

12.8 50 Ω均匀传输线S21的相位341

12.9 均匀传输线S21的幅值343

12.10 传输线之间的耦合346

12.11 非50 Ω传输线的插入损耗350

12.12 S参数的扩展353

12.13 单端及差分S参数354

12.14 差分插入损耗357

12.15 模态转化项359

12.16 转换为混模S参数361

12.17 时域和频域362

12.18 小结364

12.19 复习题365

第13章 电源分配网络367

13.1 电源分配网络的问题367

13.2 问题的根源369

13.3 电源分配网络最重要的设计准则370

13.4 如何确定目标阻抗370

13.5 不同产品对电源分配网络的要求不同376

13.6 电源分配网络工程化建模376

13.7 稳压模块378

13.8 用SPICE仿真阻抗379

13.9 片上电容380

13.10 封装屏障381

13.11 未加去耦电容器的电源分配网络385

13.12 多层陶瓷电容器（MLCC）386

13.13 等效串联电感388

13.14 回路电感的解析近似390

13.15 电容器装连的优化395

13.16 电容器的并联399

13.17 添加电容器以降低并联谐振峰值402

13.18 电容器容值的选取404

13.19 电容器个数的估算407

13.20 每nH电感的成本409

13.21 靠个数多还是选合适值410

13.22 修整阻抗曲线的频域目标阻抗法414

13.23 何时要考虑每pH的电感417

13.24 位置的重要性420

13.25 扩散电感的制约422

13.26 从芯片看过去424

13.27 综合效果427

13.28 小结428

13.29 复习题429

附录A 102条使信号完整性问题最小化的通用设计规则431

附录B 100条估计信号完整性效应的经验法则435

附录C 参考文献441

附录D 复习题答案442