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第1章 高速数字电路的PDN 1
1.1 PDN与SI、PI和EMI 1
1.1.1 PDN是SI、PI和EMI的公共互连基础 1
1.1.2 优良的PDN设计是SI、PI和EMI的基本保证 1
1.2 高速数字电路的PDN拓扑结构 3
1.3 基于目标阻抗的PDN设计 4
1.3.1 目标阻抗的定义 4
1.3.2 基于目标阻抗的PDN设计方法 6
1.3.3 利用目标阻抗计算去耦电容的电容量 8
1.4 基于功率传输的PDN设计方法 9
1.4.1 稳压电源电路的反应时间 10
1.4.2 去耦电容的去耦时间 10
1.4.3 电源系统的输出阻抗 11
1.4.4 利用电源驱动的负载计算电容量 12
1.5 平面PDN的一维分布模型 12
1.5.1 去耦网络的瞬态响应 12
1.5.2 去耦网络的稳态响应 13
1.5.3 功率传输延迟的估算 14
第2章 PDN中的电阻 16
2.1 电阻的基本特性 16
2.1.1 电阻的u-i特性 16
2.1.2 电阻的串联和并联 17
2.2 高速数字电路中的电阻 19
2.2.1 电阻的阻抗频率特性 19
2.2.2 互连线的电阻 23
2.2.3 单位长度电阻 27
2.2.4 方块电阻 29
2.2.5 非理想互连与电源/地平面突变的影响 29
2.2.6 趋肤效应的影响 30
第3章 PDN中的电容 32
3.1 电容的基本特性 32
3.1.1 电容的电容量 32
3.1.2 电容的电压-电流关系 33
3.1.3 电容的串联和并联 34
3.2 电容的频率特性 35
3.2.1 电容的阻抗频率特性 35
3.2.2 电容的衰减频率特性 36
3.3 电容的ESR和ESL特性 37
3.4 片状电容的使用 38
3.4.1 片状电容的选择 38
3.4.2 片状电容的PCB设计注意事项 38
3.5 低ESL的电容 41
3.5.1 低ESL电容的结构 41
3.5.2 低ESL电容的阻抗频率特性 42
3.6 片状三端子电容 43
3.6.1 片状三端子电容的频率特性 43
3.6.2 使用三端子电容减小ESL 45
3.6.3 三端子电容的PCB布局与等效电路 45
3.6.4 三端子电容的应用 47
3.7 X2Y电容 48
3.7.1 采用X2Y电容替换穿心式电容 48
3.7.2 X2Y电容的封装形式和尺寸 48
3.7.3 X2Y电容的应用与PCB布局 49
3.8 可藏于PCB基板内的电容 51
3.9 PCB的电容 52
3.9.1 PCB的平行板电容 52
3.9.2 PCB的导线电容 53
3.9.3 PCB的导线互容 54
3.9.4 PCB的过孔电容 57
3.10 埋入式电容 58
3.10.1 埋入式电容技术简介 58
3.10.2 埋入式电容技术的应用 60
3.11 IC封装的电容 62
第4章 PDN中的电感 64
4.1 电感的基本特性 64
4.1.1 电感的电感量 64
4.1.2 电感的电压-电流关系 65
4.1.3 电感的串联和并联 65
4.2 电感的频率特性 67
4.2.1 电感的阻抗频率特性 67
4.2.2 电感的Q值频率特性 67
4.2.3 电感的电感值频率特性 69
4.3 电感的电感值DC电流特性 70
4.4 电感的选择 71
4.5 互感 72
4.5.1 互感现象 72
4.5.2 耦合系数 73
4.5.3 耦合电感上的电压-电流关系 73
4.5.4 两相邻通路与导线间的“互感耦合” 74
4.6 局部电感 75
4.6.1 局部自感 75
4.6.2 局部互感 75
4.7 回路电感 76
4.7.1 导线回路的电感 76
4.7.2 回路面积对电感的影响 77
4.7.3 环形线圈的回路电感 78
4.7.4 两根相邻导线的回路电感 78
4.8 PCB的电感 78
4.8.1 PCB导线的电感 78
4.8.2 PCB过孔的电感 80
4.8.3 PCB导线的互感 81
4.8.4 PCB电源/地平面电感 82
4.9 IC封装的电感 82
4.10 贴装电感 85
4.10.1 电容贴装电感 85
4.10.2 IC贴装电感 86
4.11 电感引起的“地弹”及其控制 86
4.11.1 “地弹” 86
4.11.2 “地弹”的控制 88
4.12 同时开关噪声(SSN) 90
4.12.1 SSN的成因 90
4.12.2 片上开关 91
4.12.3 片外开关 93
4.12.4 降低SSN的一些措施 94
4.13 LC电路的阻抗特性 96
4.13.1 LC串联电路的阻抗特性 96
4.13.2 LC并联电路的阻抗特性 96
第5章 PDN中的PCB电源/地平面 98
5.1 PCB电源/地平面的功能和设计原则 98
5.1.1 PCB电源/地平面的功能 98
5.1.2 PCB电源/地平面的设计原则 99
5.2 PCB电源/地平面叠层和层序 101
5.2.1 4层板的电源/地平面设计 101
5.2.2 6层板的电源/地平面设计 103
5.2.3 8层板的电源/地平面设计 105
5.2.4 10层板的电源/地平面设计 107
5.3 PCB电源/地平面的叠层电容 109
5.4 PCB电源/地平面的中间介质的影响 110
5.5 PCB电源/地平面的层耦合 111
5.6 PCB电源/地平面的谐振 112
5.7 电源平面上的电源岛结构 113
5.8 利用EBG结构抑制PCB电源/地平面的SSN 114
5.8.1 EBG结构简介 114
5.8.2 EBG结构的电路模型 115
5.8.3 EBG的单元结构 118
5.8.4 基于Sierpinski曲线的分形EBG结构 130
5.8.5 平面级联式EBG结构 132
5.8.6 选择性内插式EBG结构 133
5.8.7 多周期平面的EBG结构 134
5.8.8 垂直级联式EBG结构 135
5.8.9 嵌入多层螺旋平面的EBG结构 139
5.8.10 接地层开槽隔离型EBG结构 139
5.8.11 狭缝型UC-EBG电源平面 142
5.8.12 嵌入螺旋谐振环结构的电源平面 143
第6章 PDN中的去耦电路 145
6.1 去耦电路的结构与特性 145
6.1.1 去耦电路的基本结构 145
6.1.2 数字IC电源噪声的产生 147
6.1.3 测量去耦电路性能的测量点 149
6.1.4 去耦电路的插入损耗测量 149
6.2 插入损耗特性 150
6.2.1 电容的插入损耗特性 150
6.2.2 电感和铁氧体磁珠的插入损耗特性 152
6.3 影响电容噪声抑制效果的因素 153
6.3.1 电容频率特性的影响 153
6.3.2 噪声路径与电容的安装位置 154
6.3.3 外围电路阻抗的影响 160
6.3.4 电容的并联和反谐振 161
6.4 LC滤波器(去耦电路) 165
6.4.1 使用一个电感的去耦电路 165
6.4.2 电感器的插入损耗 166
6.4.3 铁氧体磁珠的插入损耗 167
6.4.4 LC滤波器的插入损耗特性 171
6.4.5 使用电感时的注意事项 175
6.5 使用去耦电容抑制电源电压波动 176
6.5.1 数字IC的电流和电压波动 176
6.5.2 电源阻抗和电压波动之间的关系 176
6.5.3 电压波动计算模型 177
6.5.4 抑制电流波动的尖峰 179
6.5.5 抑制脉冲宽度较宽的电流波动 180
6.6 使用去耦电容降低IC的电源阻抗 181
6.6.1 电源阻抗的计算模型 181
6.6.2 IC电源阻抗的计算 182
6.6.3 电容靠近IC放置的允许距离 183
6.7 去耦电容的组合特性 187
6.7.1 去耦电容的电流供应模式 187
6.7.2 IC电源的目标阻抗 187
6.7.3 去耦电容组合的阻抗特性 188
6.7.4 PCB上的目标阻抗 190
6.8 去耦电容的容量计算 192
6.8.1 计算去耦电容容量的模型 192
6.8.2 确定目标阻抗 192
6.8.3 确定大容量电容的容量 193
6.8.4 确定板电容的容量 194
6.8.5 确定板电容的安装位置 195
6.8.6 减少ESLcap 195
6.9 m"para" label-module="para">
6.9.1 组合多个电容达到m"para" label-module="para">
6.9.2 m"para" label-module="para">
6.10 去耦电容的选择 202
第7章 PDN中的电压调整模块(VRM) 207
7.1 DC-DC开关稳压器电路 207
7.1.1 DC-DC转换器的拓扑结构 207
7.1.2 DC-DC转换器PCB布局的一般原则 211
7.1.3 DC-DC转换器PCB布局的注意事项 213
7.1.4 减小DC-DC转换器中的地弹 218
7.1.5 DC-DC开关型降压稳压器设计实例 225
7.1.6 负载点DC-DC转换器 228
7.2 线性稳压器电源电路 231
7.2.1 线性稳压器与开关稳压器的差异 231
7.2.2 LDO线性稳压器简介 234
7.2.3 选择LDO线性稳压器的基本原则 236
7.2.4 LDO线性稳压器电容选型 237
7.2.5 LDO线性稳压器设计实例 246
7.3 模数混合系统的电源电路结构 248
7.3.1 模拟前端小信号检测和放大电路的供电电路 248
7.3.2 ADC和DAC电源电路的结构形式 250
7.3.3 混合IC电源电路 251
7.3.4 模数混合系统中的PCB电源/地平面设计要点 254
第8章 设计实例:FPGA的PDN设计 263
8.1 FPGA的PDN模型 263
8.1.1 FPGA的PDN通用模型 263
8.1.2 简化的FPGA的PDN模型 265
8.2 FPGA的供电要求 265
8.3 FPGA的PDN设计和验证 266
8.3.1 确定FPGA的参数 266
8.3.2 去耦网络设计 269
8.3.3 模拟 270
8.3.4 性能测量 271
8.3.5 优化去耦网络设计 273
8.3.6 存在问题的分析和改进 278
8.4 VirtexTM-5 FPGA的PDN设计实例 279
8.4.1 VirtexTM-5 FPGA的VRM 279
8.4.2 必需的PCB去耦电容 281
8.4.3 替代电容 282
8.4.4 PCB设计检查项目 283
8.4.5 VirtexTM-5的PCB布局实例 288
8.5 仿真工具 289
8.5.1 常用的一些PDN设计和仿真EDA工具 289
8.5.2 Altera PDN设计工具 290
8.5.3 TI公司的FPGA电源管理解决方案和设计工具 296
8.6 FPGA电源电路设计实例 300
8.6.1 Xilinx"para" label-module="para">
8.6.2 Xilinx"para" label-module="para">
8.6.3 Xilinx"para" label-module="para">
8.6.4 Xilinx"para" label-module="para">
8.6.5 Altera"para" label-module="para">
8.6.6 Altera"para" label-module="para">
8.7 多电源系统的监控和时序控制 328
8.7.1 电源时序控制和跟踪类型 328
8.7.2 多电源系统的监控和时序控制设计实例 329
8.7.3 模拟电压和电流监控 331
8.7.4 时序控制和监控的结合 331
8.7.5 电源余量微调 332
8.7.6 开关调节器的同步 334
参考文献 335 2100433B
本书共8章,重点介绍了高速数字电路PDN的拓扑结构和设计方法,PDN中的电阻、电容和电感的特性与使用,PCB电源/地平面的功能和设计原则及相关问题,去耦电路的结构与特性,去耦电容的组合特性和选择,mΩ级超低目标阻抗设计,电压调整模块(VRM)结构和特性及电路设计实例,FPGA的PDN设计和验证方法,以及FPGA电源电路设计实例。 本书内容丰富,叙述详尽清晰,图文并茂,通过大量的设计实例说明高速数字电路PDN设计中的一些技巧与方法,以及应该注意的问题,工程性好,实用性强。
第2版前言第1版前言第1章 土方工程1.1 土的分类与工程性质1.2 场地平整、土方量计算与土方调配1.3 基坑土方开挖准备与降排水1.4 基坑边坡与坑壁支护1.5 土方工程的机械化施工复习思考题第2...
前言第一章 现代设计和现代设计教育现代设计的发展现代设计教育第二章 现代设计的萌芽与“工艺美术”运动工业革命初期的设计发展状况英国“工艺美术”运动第三章 “新艺术”运动“新艺术”运动的背景法国的“新艺...
第一篇 综合篇第一章 绿色建筑的理念与实践第二章 绿色建筑评价标识总体情况第三章 发挥“资源”优势,推进绿色建筑发展第四章 绿色建筑委员会国际合作情况第五章 上海世博会园区生态规划设计的研究与实践第六...
电厂图书目录
柜号 序号 G1 1 G1 2 G1 3 G2 4 G2 5 G2 6 G2 7 G2 8 G2 9 G1 10 G2 11 G2 12 G2 13 G2 14 G1 15 G1 16 G1 17 G2 18 G2 19 G2 20 G1 21 G3 22 G3 23 G3 24 G3 25 G3 26 G3 27 G1 28 G1 29 G3 30 G3 31 G2 32 G2 33 G2 34 G2 35 G2 36 G2 37 G2 38 下右 39 下右 40 下右 41 下右 42 下右 43 下右 44 下右 45 下右 46 下右 47 下右 48 下右 49 下右 50 下右 51 下右 52 下右 53 下左 54 下左 55 下左 56 下左 57 下左 58 下左 59 下左 60 下左 61 下左 62 下左 63 下左 64 下左 65 下左 66 下左 67 下
电缆分配网络意外带电之防范
近年来,随着有线电视的迅速发展,有线电视用户日益增多,为了满足不同用户对电视节目、多媒体网络的要求,各地的接入系统均发展成了HFC(Hybrid Fiber
对于刚刚进入高速数字电路设计领域的工程技术人员而言,高速数字电路设计所涉及的信号完整性(SI)、电源完整性(PI)、电磁完整性(EMI)的内容和问题实在太多,需要面对复杂的理论推导、建模和仿真分析,以及名目繁多的高速现象,大量的、甚至矛盾的经验法则和设计原则。
本书是为从事高速数字电路设计的工程技术人员编写的一本介绍高速数字电路设计基本知识、设计要求与方法的参考书。本书没有大量的理论介绍、公式推导和仿真分析,而是从工程设计要求出发,通过介绍大量的设计实例,图文并茂地来说明高速数字电路设计中的一些技巧与方法,以及应该注意的问题,具有很好的工程性和实用性。
本书共分10章。第1章电阻元件,介绍了电阻元件的基本特性,以及高速数字电路中的电阻器的阻抗频率特性,单位长度、互连线、方块电阻的特性。
第2章电容元件,介绍了电容元件的基本特性,电容器的阻抗频率特性和衰减频率特性,电容器的ESR和ESL特性,片状电容器的使用与PCB设计,低ESL电容器的结构和阻抗频率特性,片状三端子电容器的频率特性与PCB设计,X2Y?电容器特性与PCB设计,可藏于PCB基板内的电容器,PCB的平行板、导线、过孔电容和互容,埋入式电容特性与应用,以及IC的封装电容。
第3章电感元件,介绍了电感元件的基本特性,电感器的阻抗频率特性和Q值频率特性,电感器的电感值DC(直流)电流特性,电感器的选择,互感,局部电感,回路电感,PCB的导线、过孔电感和互感,IC封装的电感,电感引起的"地弹"与控制,以及LC串联/并联电路的阻抗特性。
第4章铁氧体元件,介绍了铁氧体和铁氧体磁珠的基本特性,信号线用、电源线用片式铁氧体磁珠特性、选择与应用,EMC(电磁兼容)用铁氧体类型和阻抗频率特性。
第5章高速数字电路的PDN设计,介绍了PDN与SI、PI和EMI的关系,PDN的拓扑结构,VRM与高速数字系统的供电要求,去耦电容器,PCB电源/地平面的功能和设计的一般原则,多层电源/地平面的设计,电源/地平面的主要缺点和负作用,封装电源/地平面和芯片电源分配网络,目标阻抗的定义,基于目标阻抗的PDN设计,利用目标阻抗计算去耦电容器的电容量,基于功率传输的PDN设计方法,以及利用电源驱动的负载计算电容量方法。
第6章高速数字电路的去耦电路设计,介绍了高速数字电路去耦电路的结构与特性,去耦电路的插入损耗测量,电容器、电感器和铁氧体磁珠的插入损耗特性,影响电容器噪声抑制效果的因素,LC滤波器(去耦电路),使用去耦电容抑制电源电压波动的方法,使用去耦电容降低IC的电源阻抗方法,PDN中的去耦电容和去耦电容器的容量计算。
第7章FPGA的PDN设计,介绍了FPGA的PDN模型,FPGA PDN对去耦电容器的要求,PCB 电流通路电感,PCB 叠层和层序, VirtexTM-5 FPGA的PDN设计例,FPGA PDN设计和验证,以及仿真工具。
第8章高速数字电路的信号完整性,介绍了模拟信号与数字信号特性,信号的时域与频域的相关概念,脉冲(数字)信号的参数,上升时间与带宽(频宽)的关系,电路的全波、离散、集总电性等效模型,传输线的定义,PCB传输线结构与特性,反射的产生,传输线的反射,反弹图,反射现象的改善方法,电容耦合产生的串扰(容性串扰),电感耦合产生的串扰(感性串扰),减小PCB上串扰的一些措施,SSN(同时开关噪声)成因以及降低SSN的一些措施,抖动和噪声对信号的影响,产生抖动和噪声的根源,时钟抖动的基本特性时钟的相位抖动、周期抖动和周期间抖动,时钟抖动对同步系统和异步系统的影响,时钟电路的PCB设计,眼图的构成、参数和特性以及应用。
第9章高速数字电路的EMI抑制,介绍了抑制EMI噪声(降噪)的基本原理,高速数字电路的差模辐射模型与控制,高速数字电路的共模辐射模型与控制,数字电路板中的IC电源线、PCB布局、电缆的辐射噪声与控制,数字系统中的LCD面板、DC电源线、机箱、总线、GND、USB线、外部插卡、DC电源输入端、接口电缆端口、LVDS电缆连接部分、时钟线的辐射噪声与控制,AC电源线上的差模噪声与共模噪声,AC电源线降噪处理用的共模扼流线圈和混合扼流线圈特性与应用,开关电源的AC电源线降噪处理措施。
第10章高速信令标准,介绍了高速信令标准GTL系列标准、LVDS标准、HSTL标准、SSTL标准、ECL标准、CML标准的规范要求与特性,以及LVDS PCB布线的一般原则,不同高速信令标准之间的DC耦合,不同高速信令标准之间的AC耦合。
《高速数字电路设计与安装技巧》是“图解实用电子技术丛书”之一。《高速数字电路设计与安装技巧》从实用的角度出发,辅以大量图表,详细介绍印制电路板的高速化与频率特性,高速化多层印制电路板的灵活运用方法,时钟信号线的传输延迟主要原因,高速数字电路板的实际信号波形,传输延迟和歪斜失真的处理,高速缓冲器Ic的种类与传输特性,旁路电容器的作用及其最佳容量,布线电感的降低方法,传输线路的阻抗调整方法,印制电路板图形的阻抗设计,不产生噪声的高速电路及印制电路板的设计等。
第1章 印制电路板的高速化与频率特性
1.1 数字电路的高速化与印制电路板的实际情况
1.2 印制电路板材料和高频率特性
第2章 高速化多层印制电路板的灵活运用方法
2.1 为什么使用多层印制电路板
2.2 如何确定印制电路板的层数
2.3 各层信号的作用
2.4 高速数字电路板的图形设计的基础知识
2.5 焊接孔的形状和间隙
2.6 多层印制电路板的构造和新的制造方法
第3章 时钟信号线的传输延迟的主要原因
3.1 印制电路板上主要的延迟原因
3.2 实际的高速IC的传输特性
3.3 印制电路板的传输特性
第4章 高速数字电路板的实际信号波形
4.1 高速传输时DIMM周围可能存在的问题
4.2 实际高速电路板的时钟信号波形
第5章 传输延迟和歪斜失真的处理
5.1 真空中传输信号的速度
5.2 印制电路板图形中传输信号的速度
5.3 由布线产生的延迟和电路的操作安全系数
5.4 布线之间传输时间差的处理方法
第6章 高速缓冲器IC的种类与传输特性
6.1 高速驱动器IC的电气特性
6.2 总线缓冲器的传输特性
6.3 时钟驱动器的传输特性
6.4 PLL内置型时钟驱动器的传输特性
第7章 旁路电容器的作用及其最佳容量
7.1 旁路电容器的操作
7.2 IC和旁路电容器之间流动的电流
7.3 电容器容量值的计算实例
7.4 适合作旁路电容的电容器
7.5 流向高速IC电源管脚的电流
7.6 IC等价内部电容容量的计算方法
7.7 旁路电容器的容量和电源的波动
7.8 旁路电容器的数量和辐射噪声的变化情况
7.9 实际旁路电容器的正确安装位置
第8章 布线电感的降低方法
8.1 重视印制电路板图形的电感成分
8.2 两种电感
8.3 空气中的铜线产生的电感
8.4 印制电路板图形的形状和实际等效电感
8.5 印制电路板图形的电感和电压波动
8.6 旁路电容器-电源管脚之间的距离和电源电压波动
8.7 实际等效电感和电源电压波动
8.8 电源和接地图形之间的距离以及辐射噪声
第9章 传输线路的阻抗调整方法
9.1 阻抗调整的定义
9.2 衰减阻抗和终端阻抗的计算方法
9.3 阻抗调整的效果
第10章 印制电路板图形的阻抗设计
10.1 印制电路板图形的阻抗变化和反射
10.2 各种传输线路和特性阻抗
10.3 总线信号的布线之间存在的歪斜失真问题
10.4 布线构造与传输速度/特性阻抗/信号波形之间的关系
10.5 两根布线传输电流的方向和阻抗变化
第11章 不产生噪声的高速电路设计
11.1 深刻理解时钟信号波形
11.2 所谓理想的时钟波形是什么样的呢
11.3 来自于印制电路板的辐射噪声本身的情况
11.4 在导线中流过的电流和辐射噪声的动作
11.5 辐射噪声的计算实例
11.6 缓冲器IC的操作速度与辐射噪声的级别
第12章 不产生噪声的印制电路板设计
12.1 来自电路板的辐射噪声的原因和对策
12.2 循环线路产生的辐射噪声
12.3 betta ground能够起到降低噪声的效果
12.4 距印制电路板一定距离上的电场强度
12.5 实际电路板元器件的布局与辐射噪声
12.6 削减浪费的衰减阻抗
12.7 电路板的厚度和辐射噪声
12.8 旁路电容器的位置及其附近磁场的变化
参考文献 2100433B