基於Cadence的信號和電源完整性設計與分析 9787121304965 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周潤景著 著

圖書標籤:

• 信號完整性
• 電源完整性
• Cadence
• 電路設計
• EDA
• 高速電路
• PCB設計
• 電磁兼容性
• 仿真分析
• 電子工程

店铺： 韵读图书专营店

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121304965

商品编码：29906619442

包装：平装-胶订

出版时间：2017-01-01

圖書基本信息
圖書名稱	基於Cadence的信號和電源完整性設計與分析	作者	周潤景著
定價	88.00元	齣版社	電子工業齣版社
ISBN	9787121304965	齣版日期	2017-01-01
字數		頁碼
版次	1	裝幀	平裝-膠訂
開本	16開	商品重量	0.4Kg

內容簡介

本書主要介紹信號完整性和電源完整性的基礎理論和設計方法，結閤實例詳細介紹瞭如何在Cadence Allegro Sigrity仿真平颱完成相關仿真並分析結果。同時，在常見的數字信號高速電路設計方麵，本書詳細介紹瞭高速並行總綫DDR3和高速串行總綫PCIE、SFP 傳輸的特點，以及運用Cadence Allegro Sigrity仿真平颱的分析流程和方法。本書特點是理論和實例相結閤，並且基於Cadence Allegro Sigrity的ASI 16.64以及Sigrity 2015仿真平颱，使讀者可以在軟件的實際操作過程中理解各方麵的高速電路設計理念，同時熟悉仿真工具和分析流程，發現相關的問題並運用類似的設計、仿真方法去解決。

作者簡介

周潤景教授，中國電子學會高級會員，IEEE/EMBS會員，國傢自然科學基金項目'高速數字係統的信號與電源完整性聯閤設計與優化”等多項*、省部級科研項目負責人，主要從事模式識彆與智能係統、控製工程的研究與教學工作，具有豐富的教學與科研經驗。

目錄

章 信號完整性 1.1 信號完整性的要求以及問題的産生 1.1.1 信號完整性的要求 1.1.2 信號完整性問題産生的原因 1.2 信號完整性問題的分類 1.2.1 反射 1.2.2 串擾 1.2.3 軌道塌陷 1.2.4 電磁乾擾 1.3 傳輸綫基礎理論 1.3.1 傳輸綫 1.3.2 特性阻抗的計算 1.3.3 傳輸綫的分類 1.3.4 傳輸綫效應 1.3.5 避免傳輸綫效應的方法 1.4 端接電阻匹配方式 1.4.1 並聯終端匹配 1.4.2 串聯終端匹配 1.4.3 戴維南終端匹配 1.4.4 AC終端匹配 1.4.5 肖特基二極管終端匹配 1.4.6 多負載的端接 1.5 仿真模型 1.5.1 IBIS模型 1.5.2 驗證IBIS模型 1.6 S參數 1.6.1 集總電路和分布電路 1.6.2 S參數的作用、由來和含義 1.6.3 S參數在電路仿真中的應用 1.6.4 S參數的優缺點 1.7 電磁場求解方法 1.7.1 2D求解器 1.7.2 2.5D求解器 1.7.3 3D求解器 1.8 信號完整性仿真分析 1.8.1 反射理論及其仿真分析 1.8.2 串擾理論及其仿真分析 1.8.3 時序分析 1.9 本章小結 第2章 電源完整性 2.1 電源完整性的重要性 2.2 技術趨勢 2.3 電源分布係統（PDS） 2.3.1 PDS設計的關鍵 2.3.2 目標阻抗 2.3.3 電壓調節模塊（VRM） 2.3.4 去耦電容器 2.3.5 電源平麵 2.4 電源係統的噪聲來源 2.4.1 開關噪聲 2.4.2 共模噪聲 2.4.3 電源噪聲 2.5 Cadence PI設計方法與步驟 2.6 單節點仿真 2.6.1 設計目標 2.6.2 創建新PCB文件 2.6.3 啓動電源完整性設置嚮導 2.6.4 導入PCB參數 2.6.5 設置仿真參數 2.6.6 擺放電壓調節模塊 2.6.7 選擇電容器滿足目標阻抗 2.7 多節點仿真 2.7.1 學習目標 2.7.2 打開PCB文件 2.7.3 初始多節點分析 2.7.4 去耦電容器布局 2.7.5 多節點仿真和分析 2.8 直流分析 (DC Analyze) 2.9 交流分析(AC Analysis) 2.10 諧振分析 2.10.1 串聯諧振 2.10.2 並聯諧振 2.11 PDS阻抗分析 2.12 本章小結 第3章 高速時鍾係統設計 3.1 共同時鍾係統 3.1.1 共同時鍾數據建立時序分析 3.1.2 共同時鍾數據保持時序分析 3.2 源同步時鍾係統 3.2.1 源同步時鍾數據建立時序分析 3.2.2 源同步時鍾數據保持時序分析 3.3 DDR3時序分析 3.3.1 DDR3時序指標 3.3.2 Cadence分析 3.3.3 Speed 2000分析 3.3.4 兩種仿真流程的分析比較 3.3.5 實際測試 3.4 本章小結 第4章 DDR3並行總綫仿真 4.1 高速DDRX總綫概述 4.1.1 DDR發展 4.1.2 Bank和Rank 4.1.3 接口電平 4.1.4 ODT 4.1.5 Slew Rate Derating 4.1.6 Write Leveling 4.1.7 DDR3的新功能 4.2 開發闆簡介 4.3 闆載 DDR3的特點 4.4 Cadence仿真 4.4.1 仿真前的準備工作 4.4.2 數據總綫的仿真分析 4.4.3 數據選通信號的仿真分析 4.4.4 地址總綫的仿真分析 4.4.5 小結 4.5 布綫後仿真 4.5.1 DDR3參數提取 4.5.2 DDR3信號完整性仿真 4.5.3 DDR3電源完整性仿真 4.5.4 小結 4.6 DDR3 SSN分析 4.6.1 使能DDR Simulation 4.6.2 設置 Mesh 4.6.3 設置 Bus Groups 4.6.4 設置 Controller Model 4.6.5 設置 Memory Model 4.6.6 設置 Write仿真選項 4.6.7 設置 Read仿真選項 4.6.8 生成報告 4.6.9 小結 4.7 DDR3並行總綫的布綫規範總結 4.8 本章小結 第5章 PCIE串行總綫仿真 5.1 常見高速串行總綫標準一覽 5.2 串行總綫結構的基本要素 5.3 PCIE仿真 5.3.1 闆載PCIE簡介 5.3.2 PCIE參數提取 5.3.3 PCIE信號完整性仿真 5.3.4 PCIE電源完整性仿真 5.4 PCIE的仿真、實測對比 5.5 本章總結 第6章 SFP 串行總綫仿真 6.1 SFP 簡介 6.2 差分通道建模 6.2.1 提取SFP 無源通道 6.2.2 生成3D仿真端口 6.2.3 差分對的3DFEM仿真 6.3 通道仿真 6.4 SFP 規範仿真 6.5 仿真與實測對比 6.6 電源完整性仿真 6.6.1 SFP 電源介紹 6.6.2 直流壓降分析 6.6.3 平麵諧振分析 6.7 本章小結 第7章 PCB的闆級電熱耦閤分析 7.1 電熱耦閤概述 7.1.1 電熱耦閤研究背景與意義 7.1.2 電熱耦閤研究現狀 7.2 熱路基礎理論 7.2.1 傳熱學基本原理 7.2.2 熱路的熱阻、熱容提取 7.2.3 熱路與電路的等效 7.2.4 邊界條件的熱路建模 7.3 電熱耦閤方法 7.3.1 電與熱的關係 7.3.2 電熱分布方程求解 7.4 電熱耦閤分析 7.4.1 電熱耦閤分析流程 7.4.2 實驗分析設計 7.4.3 實驗步驟 7.5 實驗結果分析 7.5.1 熱路對電路的影響 7.5.2 電路對熱路的影響 7.6 本章小結 參考文獻

編輯推薦

文摘

序言

《現代電子係統設計的基石：信號與電源的和諧共振》 在飛速發展的電子科技浪潮中，係統性能的提升已不再僅僅依賴於芯片本身的處理能力，而是日益聚焦於電子係統整體的設計藝術，特彆是信號傳輸的精準性和電源供應的穩定祥。正如一座宏偉建築的穩固依賴於其堅實的地基與精密的結構支撐，現代電子係統也必須在信號和電源兩個至關重要的維度上實現卓越，纔能承載日益復雜的運算需求，發揮齣其應有的潛能。本書正是為深入探索這一領域，理解並掌握信號完整性（SI）與電源完整性（PI）設計與分析的核心技術而創作，旨在為廣大電子工程師、技術研發人員以及相關專業的學生提供一套係統、深入且實用的指導。 為何信號完整性與電源完整性如此關鍵？ 在高速數字電路中，信號不再是理想的方形波，而是攜帶著豐富的頻率分量，其傳輸過程中的損耗、反射、串擾、抖動等現象，都可能導緻信號失真，進而引發係統錯誤，甚至導緻設計失敗。想象一下，一條信息在高速公路上傳輸，如果路況復雜、信號燈頻繁、車道之間相互乾擾，那麼信息的準確傳遞將變得異常睏難。信號完整性正是關注如何在復雜的物理通道中，盡可能保持信號的原始形態，確保數據的可靠傳輸。 與此同時，電子係統中的每一個組件，從處理器到內存，再到各類接口芯片，都需要穩定、純淨的電源供應。電源中的噪聲、電壓跌落（IR drop）、電源耦閤（power supply noise coupling）等問題，都會直接影響器件的工作狀態，導緻性能下降、誤碼率升高，甚至造成器件損壞。就像維持一個繁忙城市的正常運轉需要穩定可靠的電力供應，缺乏充足且潔淨的電源，電子係統將無法發揮其全部性能，甚至無法正常工作。電源完整性正是緻力於確保為係統中的所有組件提供穩定、低噪聲、低阻抗的電源環境。 本書的價值與深度 本書並非泛泛而談，而是深入剖析信號與電源完整性問題的根源，提供一套從理論到實踐、從仿真到驗證的完整方法論。我們將從基礎的電磁場理論齣發，逐步深入到高速互連的傳播綫模型、阻抗匹配、迴流路徑、信號衰減、串擾分析等關鍵概念。對於電源完整性，我們將詳細探討去耦電容的設計原理、電源網絡的阻抗特性、噪聲的産生與抑製、以及瞬態負載下的電壓穩定性等。 核心內容概述： 信號完整性（SI）設計與分析： 高速信號的物理本質： 深入理解信號在PCB、連接器、綫纜等傳輸媒質中的傳播特性，包括集膚效應、介質損耗、反射、摺射等。 傳輸綫理論與模型： 掌握阻抗匹配、匹配網絡設計，理解串聯匹配、並聯匹配、終端匹配等不同匹配策略的應用場景。 迴流路徑分析： 學習如何識彆和優化迴流路徑，避免信號完整性問題的産生，尤其是在高密度PCB設計中。 串擾（Crosstalk）分析與抑製： 探討近端串擾（Near-End Crosstalk, NEXT）和遠端串擾（Far-End Crosstalk, F）的成因，以及如何通過布局、布綫、屏蔽等手段進行有效抑製。 抖動（Jitter）與眼圖（Eye Diagram）分析： 理解抖動的來源及其對係統性能的影響，學習如何通過眼圖來評估信號的質量，並進行優化。 高速連接器與綫纜的設計考量： 深入分析不同類型連接器和綫纜的SI特性，以及如何在係統集成中做齣最優選擇。 EMC/EMI與SI的關聯： 探討信號完整性問題如何影響係統的電磁兼容性（EMC）和電磁乾擾（EMI），並提齣相應的設計與防護措施。 電源完整性（PI）設計與分析： 電源網絡的建模與分析： 理解PCB電源網絡（Power Delivery Network, PDN）的阻抗特性，學習如何通過建模來預測PDN的性能。 去耦電容的設計與選型： 深入剖析去耦電容的工作原理，掌握不同類型電容（陶瓷電容、電解電容等）的選型依據，以及如何設計有效的去耦網絡。 IR Drop（壓降）分析與優化： 識彆電源網絡中的壓降問題，學習如何通過加粗電源綫、增加過孔、優化布局等方法進行改善。 電源噪聲的産生與抑製： 分析開關電源、DC-DC轉換器等産生的噪聲源，以及如何在PCB設計中進行有效的濾波和屏蔽。 瞬態負載下的電源穩定性： 重點關注高動態功耗器件（如CPU、GPU）在工作時對電源提齣的挑戰，學習如何設計能夠快速響應負載變化的電源網絡。 電源耦閤與地彈（Ground Bounce）分析： 探討電源與地之間的耦閤效應，以及快速開關器件可能引起的“地彈”現象，並給齣解決方案。 PI與SI的協同優化： 強調信號完整性和電源完整性之間相互影響、相互製約的關係，以及如何在整體設計中進行協同優化，以達到最佳係統性能。 理論與實踐相結閤的工具 本書不僅注重理論的嚴謹性，更強調實踐的可操作性。書中將結閤行業內廣泛使用的仿真工具（如Cadence Allegro Sigrity, Ansys HFSS, Keysight ADS等）的實際應用案例，詳細介紹如何運用這些工具進行SI/PI的預仿真、後仿真以及設計驗證。我們將一步步演示如何搭建仿真模型、設置仿真參數、解讀仿真結果，並根據仿真反饋進行設計優化。通過這些案例，讀者將能夠快速上手，將所學知識應用於實際産品開發中。 麵嚮讀者群體 本書適閤以下人群閱讀： 硬件工程師： 尤其是在高速數字電路、射頻電路、通信設備、高性能計算等領域工作的硬件工程師，需要深入理解SI/PI以提升産品性能和可靠性。 PCB設計工程師： 掌握SI/PI設計原理，能夠更好地進行高速PCB的布局布綫，避免潛在的信號完整性和電源完整性問題。 係統集成工程師： 理解SI/PI對整個係統性能的影響，能夠更好地進行係統級的協調與優化。 技術研發人員： 對下一代電子産品的性能提升和設計挑戰有深刻洞察，並希望在SI/PI領域掌握核心技術。 相關專業的學生： 計算機科學與技術、電子工程、微電子學等專業的本科生和研究生，能夠通過本書建立紮實的SI/PI理論基礎和實踐能力。 結語 在電子係統設計日益復雜和高速化的今天，信號完整性和電源完整性已經成為決定産品成敗的關鍵因素。本書力求以清晰的邏輯、詳實的案例、專業的指導，幫助讀者剋服SI/PI設計的重重挑戰，設計齣性能卓越、穩定可靠的電子係統。我們相信，通過掌握本書所闡述的設計與分析技術，您將能夠站在現代電子係統設計的潮頭，為推動科技進步貢獻力量。

评分☆☆☆☆☆

這本書的內容組織非常具有層次感，從基礎的概念入手，逐步深入到復雜的應用和高級的分析技術，這種循序漸進的學習方式讓我覺得非常受用。初學者可以從前幾章開始，建立起堅實的理論基礎，而有一定經驗的工程師則可以直接跳到自己感興趣的章節，找到解決實際問題的靈感。我注意到書中對一些關鍵概念的解釋都非常到位，例如，作者在區分“信號完整性”和“電源完整性”時，就明確指齣瞭它們之間的相互作用和影響，並且在後續的章節中，始終圍繞這兩個核心展開討論。此外，書中還涉及瞭一些與信號和電源完整性緊密相關的領域，比如電磁兼容性（EMC）和射頻（RF）電路設計中的一些基本原理，這使得本書的內容更加豐富和全麵。我尤其欣賞的是，作者在每個章節的結尾，都可能提供一些思考題或者小型的案例分析，這有助於讀者鞏固所學知識，並嘗試將理論應用於實踐。總的來說，這本書是一本非常全麵的信號和電源完整性設計與分析的參考書，無論是對於學生還是工程師，都具有很高的學習價值。

评分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我最大的感受就是作者的實踐經驗非常紮實，很多理論知識的講解都緊密結閤瞭實際項目中的常見問題和解決方案。比如，在講到高頻信號傳輸的損耗時，作者並沒有僅僅停留在理論公式的推導，而是花瞭大量的篇幅去分析PCB闆材的選擇、走綫長度、阻抗匹配等具體因素對信號質量的影響，並給齣瞭非常具有操作性的建議。我尤其印象深刻的是關於去耦電容的選型和布局部分，作者詳細講解瞭不同類型電容在不同頻率下的錶現，以及如何在PCB上閤理地放置它們以達到最佳的濾波效果。書中還提到瞭許多調試技巧，比如如何使用示波器捕捉瞬態信號、如何分析眼圖的開閉度來評估信號完整性等，這些都是工程師在實際工作中經常會遇到的難題。而且，作者在描述問題時，善於使用類比，將一些抽象的物理概念用通俗易懂的語言錶達齣來，這對於非專業齣身或者初學者來說，無疑是非常友好的。我感覺，與其說這是一本教材，不如說更像是一位經驗豐富的工程師在分享他的“獨門秘籍”，充滿瞭智慧和實戰價值。

评分☆☆☆☆☆

這本書的理論深度給我留下瞭深刻的印象，它並沒有簡單地羅列一些現成的規則，而是深入淺齣地探討瞭信號和電源完整性背後的物理原理。作者對電磁場理論、傳輸綫理論以及電路理論的掌握非常到位，並且能夠將其巧妙地融入到實際的設計和分析過程中。我特彆喜歡作者在解釋“寄生效應”時所做的詳細闡述，從電感、電容到電阻，每一個寄生參數是如何産生的，又會帶來怎樣的影響，都分析得十分透徹。書中關於“串擾”的分析也做得非常專業，不僅講解瞭耦閤機製，還提供瞭多種抑製串擾的有效方法，包括綫間距、屏蔽層的使用、差分走綫等。另外，書中對“電源噪聲”的成因和抑製也進行瞭深入的剖析，從宏觀的電源分配網絡（PDN）設計，到微觀的旁路電容布局，都給齣瞭詳細的理論依據和實踐指導。雖然有些章節的數學推導比較密集，但作者在推導過程中都給齣瞭清晰的步驟和解釋，使得理解起來並不算特彆睏難，反而能夠加深對底層原理的認識。

评分☆☆☆☆☆

這本書的排版和字體選擇真的讓人眼前一亮，很多技術書籍在這方麵都做得不夠細緻，但這本的作者和齣版社在這方麵顯然下瞭不少功夫。扉頁的設計簡約而不失莊重，目錄的條理清晰，每一個章節的標題都直觀地概括瞭內容。正文部分，印刷清晰，即使是復雜的電路圖和波形圖，也能看得一清二楚，這一點對於我們這些需要反復對照圖示和文字來理解概念的讀者來說，簡直是福音。再往後翻，章節的過渡自然流暢，無論是從理論的鋪陳到實踐的講解，還是從一個子主題到另一個子主題的銜接，都顯得非常有條理。甚至連參考文獻的格式，也都統一規範，足見其嚴謹的態度。我特彆欣賞的是，書中使用瞭大量的腳注，對一些關鍵術語或者容易混淆的概念進行瞭補充說明，這極大地降低瞭閱讀門檻，也避免瞭頻繁地中斷閱讀去查閱其他資料。此外，書中的圖例和錶格的編號也做到瞭高度一緻，便於讀者快速定位和引用。總的來說，這本書在外觀設計和閱讀體驗上，都達到瞭相當高的水準，讓人在學習知識的同時，也能享受到一種良好的閱讀感受。

评分☆☆☆☆☆

這本書的分析方法和工具應用部分，確實讓我學到瞭很多東西。作者在講解分析方法時，邏輯清晰，步驟明確，讓讀者能夠一步步地跟著他去理解如何進行信號和電源完整性的評估。從初始的原理圖審查，到PCB布局布綫規則的製定，再到最終的仿真分析，整個流程都覆蓋得很全麵。我特彆關注瞭書中關於仿真工具的使用講解，雖然沒有直接點名具體軟件，但作者描述的仿真流程、參數設置以及結果解讀，是具有普遍性的，無論使用哪種EDA工具，都能從中獲益。比如，在講解如何進行阻抗仿真時，作者詳細說明瞭模型建立、網格劃分、邊界條件設置等關鍵環節，以及如何通過仿真結果來判斷走綫的阻抗是否符閤設計要求。對於電源完整性分析，作者也介紹瞭如何通過DC/DC電源樹仿真和AC/AC電源噪聲仿真來評估PDN的性能，這對於確保芯片工作的穩定性至關重要。書中還提到瞭多種可視化分析手段，比如S參數分析、眼圖分析、時域反射（TDR）分析等，並教會讀者如何從這些圖中解讀齣設計的優劣。