高速電路PCB設計與EMC技術分析

高速電路具有許多特點，給PCB設計帶來了電磁兼容、信號完整性、電源完整性等問題，《高速電路PCB設計與EMC技術分析》一書通過常用PCB設計軟件的應用，詳細介紹了該系統組成的各個技術模塊的性能特點與連接技術。該書從高速電路的特點出發，分析高速電路與低速電路的區別，進而概括出高速電路所面臨的三大問題：電磁兼容、信號完整性和電源完整性。接下來對這些問題的來龍去脈及其危害做了詳細的分析；最后，通過具體的實例將這些問題的解決方法貫穿到高速電路PCB設計的全過程之中。

目錄：

第一篇基礎篇

第1章高速電路PCB概述

1.1高速信號

1.1.1高速的界定

1.1.2高速信號的頻譜

1.1.3高速電路與射頻電路的區別

1.2無源器件的射頻特性

1.2.1金屬導線和走線

1.2.2電阻

1.2.3電容

1.2.4電感和磁珠

1.3PCB基礎概念

1.4高速電路設計面臨的問題

1.4.1電磁兼容性

1.4.2信號完整性

1.4.3電源完整性

第2章高速電路電磁兼容

2.1電磁兼容的基本原理

2.1.1電磁兼容概述

2.1.2電磁兼容標準

2.1.3電磁兼容設計的工程方法

2.2電磁干擾

2.2.1電磁干擾概述

2.2.2電磁干擾的組成要素

2.3地線干擾與接地技術

2.3.1接地的基礎知識

2.3.2接地帶來的電磁兼容問題

2.3.3各種實用接地方法

2.3.4接地技術概要

2.4干擾濾波技術

2.4.1共模和差模電流

2.4.2干擾濾波電容

2.4.3濾波器的安裝

2.5電磁屏蔽技術

2.5.1電磁屏蔽基礎知識

2.5.2磁場的屏蔽

2.5.3電磁密封襯墊

2.5.4截止波導管

2.6PCB的電磁兼容噪聲

2.6.1PCB線路上的噪聲

2.6.2PCB的輻射

2.6.3PCB的元器件

2.7本章小結

第3章高速電路信號完整性

3.1信號完整性的基礎

3.1.1信號完整性問題

3.1.2高速電路信號完整性問題的分析工具

3.2傳輸線原理

3.2.1PCB中的傳輸線結構

3.2.2傳輸線參數

3.2.3傳輸線模型

3.3時序分析

3.3.1傳播速度

3.3.2時序參數

3.3.3時序設計目標和應用舉例

3.4反射

3.4.1瞬態阻抗及反射

3.4.2反彈

3.4.3上升沿對反射的影響

3.4.4電抗性負載反射

3.5串擾

3.5.1串擾現象

3.5.2容性耦合和感性耦合

3.5.3串擾的模型描述

3.5.4串擾噪聲分析

3.5.5互連參數變化對串擾的影響

3.6本章小結

第4章高速電路電源完整性

4.1電源完整性問題概述

4.1.1芯片內部開關噪聲

4.1.2芯片外部開關噪聲

4.1.3減小同步開關噪聲的其他措施

4.1.4同步開關噪聲總結

4.2電源分配網絡系統設計

4.2.1PCB電源分配系統

4.2.2電源模塊的模型

4.2.3去耦電容的模型

4.2.4電源/地平面對的模型

4.3本章小結

第5章去耦和旁路

5.1去耦和旁路特性

5.2去耦和旁路電路屬性參數

5.2.1能量儲存

5.2.2阻抗

5.2.3諧振

5.2.4其他特性

5.3電源層和接地層電容

5.4電容選擇舉例

5.4.1去耦電容的選擇

5.4.2大電容的選擇

5.4.3選擇電容的其他考慮因素

5.5集成芯片內電容

5.6本章小結

第6章高速電路PCB的布局和布線

6.1走線與信號回路

6.1.1PCB的走線結構

6.1.2網絡、傳輸線、信號路徑和走線

6.1.3“地”、返回路徑、鏡像層和磁通最小化

6.2返回路徑

6.2.1返回電流的分布

6.2.2不理想的參考平面

6.2.3參考平面的切換

6.2.4地彈

6.3高速PCB的疊層設計

6.3.1多層板疊層設計原則

6.3.2盡量使用多層電路板

6.3.36層板疊層配置實例

6.4高速PCB的分區

6.4.1高速PCB的功能分割

6.4.2混合信號PCB的分區設計

6.5高速PCB的元件布局

6.5.1布線拓撲和端接技術

6.5.2如何選擇端接方式

6.5.3端接的仿真分析

6.6高速PCB布線策略和技巧

6.6.1過孔的使用

6.6.2調整走線長度

6.6.3拐角走線

6.6.4差分對走線

6.6.5走線的3?W原則

6.7本章小結

第二篇應用篇

第7章現代高速PCB設計方法及EDA

7.1現代高速PCB設計方法

7.1.1傳統的PCB設計方法

7.1.2基于信號完整性分析的PCB設計方法

7.2高速互連仿真模型

7.2.1SPICE模型

7.2.2IBIS模型

7.2.3Verilog-AMS/VHDL-AMS模型

7.2.4三種模型的比較

7.2.5傳輸線模型

7.3常用PCB設計軟件

7.3.1Protel

7.3.2OrCAD

7.3.3ZUKENCR

7.3.4CadenceAllegro系統互連設計平臺

7.3.5MentorGraphicsPADS

7.4本章小結

第8章PowerLogic&PowerPCB——高速電路設計

8.1PADS軟件套裝

8.2PowerLogic——原理圖設計

8.2.1PowerLogic的用戶界面

8.2.2建立一個新的設計

8.2.3環境參數設置

8.2.4添加、刪除和復制元件

8.2.5PADS元件庫與新元件的創建

8.2.6建立和編輯連線

8.2.7在PowerLogic下的疊層設置

8.2.8在PowerLogic下定義設計規則

8.2.9輸出網表到PCB

8.3PowerPCB——版圖設計

8.3.1PowerPCB的用戶界面

8.3.2設計準備

8.3.3單位設置

8.3.4建立板邊框

8.3.5設置禁布區

8.3.6輸入網表

8.3.7疊層設計

8.3.8定義設計規則

8.3.9顏色設置

8.4元件布局

8.4.1準備

8.4.2散開元器件

8.4.3設置網絡的顏色和可見性

8.4.4建立元件組合

8.4.5原理圖驅動布局

8.4.6放置連接器

8.4.7順序放置電阻

8.4.8使用查找（Find）命令放置元件

8.4.9極坐標方式放置（RadialPlacement）元件

8.4.10布局完成

8.5布線

8.5.1布線準備

8.5.2幾種布線方式

8.5.3布線完成

8.6定義分割/混合平面層

8.6.1選擇網絡并指定不同的顯示顏色

8.6.2設置各層的顯示顏色和平面層的屬性

8.6.3定義平面層區域

8.6.4定義平面層的分隔

8.6.5灌注平面層

8.6.6初步完成PCB設計

8.7本章小結

第9章HyperLynx——信號完整性及EMC分析

9.1HyperLynx軟件

9.2LineSim——布線前仿真

9.2.1利用LineSim進行反射分析

9.2.2利用LineSim進行EMC/EMI分析

9.2.3傳輸線損耗仿真

9.2.4利用LineSim進行串擾分析

9.3BoardSim——布線后分析

9.3.1生成BoardSim電路板

9.3.2BoardSim的批處理板級分析

9.3.3BoardSim的交互式仿真

9.3.4BoardSim端接向導

9.3.5BoardSim串擾分析

9.4本章小結

第10章實例——基于信號完整性分析的高速數據采集系統的設計

10.1系統組成

10.1.1AD9430芯片簡介

10.1.2CPLD芯片簡介

10.1.3USB2.0設備控制芯片——CY7C

10.1.4SDRAM

10.2基于信號完整性的系統設計過程

10.2.1原理圖的信號完整性設計

10.2.2PCB的信號完整性設計

10.3設計驗證

10.3.1差分時鐘網絡仿真

10.3.2數據通道仿真

10.4本章小結

附錄A常用導體材料的特性參數

附錄B常用介質材料的特性參數

附錄C變化表

附錄D國際單位的前綴

參考文獻

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