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第1章 信号完整性分析概论1

1.1 信号完整性的含义2

1.2 单一网络的信号质量3

1.3 串扰6

1.4 轨道塌陷噪声7

1.5 电磁干扰9

1.6 信号完整性的两个重要推论10

1.7 电子产品的趋势11

1.8 新设计方法学的必要性14

1.9 一种新的产品设计方法学15

1.10 仿真15

1.11 模型与建模17

1.12 通过计算创建电路模型19

1.13 三种测量技术21

1.14 测量的作用23

1.15 小结25

第2章 时域与频域26

2.1 时域26

2.2 频域中的正弦波27

2.3 在频域解决问题28

2.4 正弦波的特征29

2.5 傅里叶变换30

2.6 重复信号的频谱31

2.7 理想方波的频谱32

2.8 从频域逆变换到时域33

2.9 带宽对上升边的影响34

2.10 上升边与带宽36

2.11 “有效”的含义37

2.12 实际信号的带宽39

2.13 时钟频率与带宽40

2.14 测量的带宽41

2.15 模型的带宽43

2.16 互连的带宽44

2.17 小结46

第3章 阻抗与电气模型47

3.1 用阻抗描述信号完整性47

3.2 阻抗的含义48

3.3 实际的与理想的电路元件49

3.4 时域中理想电阻器的阻抗51

3.5 时域中理想电容器的阻抗51

3.6 时域中理想电感器的阻抗52

3.7 频域中的阻抗53

3.8 等效电路模型55

3.9 电路理论和SPICE57

3.10 建模简介59

3.11 小结62

第4章 电阻的物理基础63

4.1 将物理设计转化为电气性能63

4.2 互连电阻的最佳近似式64

4.3 体电阻率65

4.4 单位长度电阻66

4.5 方块电阻67

4.6 小结69

第5章 电容的物理基础70

5.1 电容器中的电流流动70

5.2 球面电容71

5.3 平行板近似式72

5.4 介电常数72

5.5 电源、地平面及去耦电容74

5.6 单位长度电容75

5.7 二维场求解器78

5.8 有效介电常数80

5.9 小结82

第6章 电感的物理基础83

6.1 电感是什么83

6.2 电感法则之一：电流周围会形成闭合磁力线圈83

6.3 电感法则之二：电感是导体电流1 A时周围的磁力线匝韦伯数84

6.4 自感和互感85

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87

6.6 局部电感88

6.7 有效电感、总电感或净电感及地弹91

6.8 回路自感和回路互感94

6.9 电源分配网络和回路电感97

6.10 每方块回路电感99

6.11 平面对与过孔的回路电感100

6.12 有出砂孔区域的平面回路电感102

6.13 回路互感103

6.14 多个电感器的等效电感103

6.15 电感分类104

6.16 电流分布及集肤深度105

6.17 高导磁率材料110

6.18 涡流111

6.19 小结113

第7章 传输线的物理基础114

7.1 不再使用“地”这个词114

7.2 信号115

7.3 均匀传输线115

7.4 铜中电子的速度117

7.5 传输线上信号的速度117

7.6 前沿的空间延伸119

7.7 “我若是信号”120

7.8 传输线的瞬时阻抗122

7.9 特性阻抗与可控阻抗123

7.10 常见的特性阻抗125

7.11 传输线的阻抗127

7.12 传输线的驱动129

7.13 返回路径131

7.14 返回路径参考平面的切换133

7.15 传输线的一阶模型140

7.16 特性阻抗的近似计算143

7.17 用二维场求解器计算特性阻抗144

7.18 n节集总电路模型148

7.19 特性阻抗随频率的变化152

7.20 小结153

第8章 传输线与反射154

8.1 阻抗突变处的反射155

8.2 为什么会有反射155

8.3 阻性负载的反射157

8.4 驱动器的内阻159

8.5 反弹图160

8.6 反射波形仿真161

8.7 用TDR测量反射162

8.8 传输线及非故意突变164

8.9 多长需要端接165

8.10 点到点拓扑的通用端接策略167

8.11 短串联传输线的反射169

8.12 短并联传输线的反射170

8.13 容性终端的反射171

8.14 走线中途容性负载的反射173

8.15 中途容性时延累加174

8.16 拐角和过孔的影响175

8.17 有载线178

8.18 感性突变的反射180

8.19 补偿182

8.20 小结184

第9章 有损线、上升边退化与材料特性185

9.1 有损线的不良影响185

9.2 传输线中的损耗187

9.3 损耗源：导线电阻与趋肤效应188

9.4 损耗源：介质190

9.5 介质耗散因子192

9.6 耗散因子的真实含义194

9.7 有损传输线建模196

9.8 有损传输线的特性阻抗200

9.9 有损传输线中的信号速度201

9.10 衰减与dB202

9.11 有损线上的衰减205

9.12 频域中有损线特性的度量209

9.13 互连的带宽212

9.14 有损线的时域行为215

9.15 改善传输线眼图217

9.16 预加重与均衡化219

9.17 小结219

第10章 传输线的串扰220

10.1 叠加220

10.2 耦合源：电容和电感221

10.3 传输线串扰：NEXT与FEXT222

10.4 串扰模型223

10.5 SPICE电容矩阵224

10.6 麦克斯韦电容矩阵与二维场求解器227

10.7 电感矩阵230

10.8 均匀传输线上的串扰和饱和长度231

10.9 容性耦合电流234

10.10 感性耦合电流236

10.11 近端串扰238

10.12 远端串扰240

10.13 减小远端串扰244

10.14 串扰仿真245

10.15 防护布线249

10.16 串扰与介电常数254

10.17 串扰与时序255

10.18 开关噪声257

10.19 降低串扰的措施259

10.20 小结260

第11章 差分对与差分阻抗261

11.1 差分信令261

11.2 差分对264

11.3 无耦合时的差分阻抗265

11.4 耦合的影响267

11.5 差分阻抗的计算271

11.6 差分对返回电流的分布273

11.7 奇模与偶模277

11.8 差分阻抗与奇模阻抗279

11.9 共模阻抗与偶模阻抗280

11.10 差分／共模信号与奇模／偶模电压分量282

11.11 奇模／偶模速度与远端串扰283

11.12 理想耦合传输线或理想差分对模型286

11.13 奇模及偶模阻抗的测量287

11.14 差分及共模信号的端接289

11.15 差分信号向共模信号转化292

11.16 电磁干扰和共模信号295

11.17 差分对的串扰298

11.18 跨越返回路径中的间隙300

11.19 是否要紧耦合302

11.20 根据电容和电感矩阵元素计算奇模及偶模302

11.21 特性阻抗矩阵304

11.22 小结305

第12章 S参数在信号完整性中的应用307

12.1 一种新基准：S参数307

12.2 S参数的定义308

12.3 S参数的基本公式309

12.4 S参数矩阵311

12.5 返回及插入损耗仿真313

12.6 互连的透明度316

12.7 改变端口阻抗317

12.8 50 Ω均匀传输线S21的相位319

12.9 均匀传输线S21的幅值320

12.10 传输线之间的耦合323

12.11 非50 Ω传输线的插入损耗327

12.12 S参数的扩展330

12.13 单端及差分S参数331

12.14 差分插入损耗334

12.15 模态转化项336

12.16 转换为混模S参数338

12.17 时域和频域339

12.18 小结341

第13章 电源分配网络343

13.1 PDN的问题343

13.2 问题的根源345

13.3 PDN最重要的设计准则346

13.4 如何确定目标阻抗346

13.5 不同产品对PDN的要求不同352

13.6 PDN工程化建模352

13.7 稳压模块354

13.8 用SPICE仿真阻抗355

13.9 片上电容356

13.10 封装屏障357

13.11 未加去耦电容器的PDN361

13.12 多层陶瓷电容器（MLCC）362

13.13 等效串联电感364

13.14 回路电感的解析近似366

13.15 电容器装连的优化371

13.16 电容器的并联375

13.17 添加电容器降低并联谐振峰值378

13.18 电容器容值的选取380

13.19 电容器个数的估算383

13.20 每nH电感的成本385

13.21 靠个数多还是选合适值386

13.22 修整阻抗曲线的频域目标阻抗法390

13.23 何时要考虑每pH的电感394

13.24 位置的重要性397

13.25 扩散电感的制约399

13.26 从芯片看过去401

13.27 综合效果403

13.28 小结405

附录A 100条使信号完整性问题最小化的通用设计规则407

附录B 100条估计信号完整性效应的经验法则411

附录C 参考文献417