电磁兼容实用手册 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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价格:38.00元

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isbn号码:9787111066057

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• 电磁兼容
• EMC
• 电磁干扰
• EMI
• 屏蔽
• 接地
• 滤波
• 测试
• 标准
• 设计

现代集成电路设计中的信号完整性与电源完整性分析 图书简介 本书深入探讨了现代高速集成电路（IC）设计中至关重要的两大核心议题：信号完整性（Signal Integrity, SI）和电源完整性（Power Integrity, PI）。随着半导体制造工艺的不断演进，集成电路的工作频率持续攀升，芯片内部和封装引线的物理尺寸急剧缩小，这使得电路的电磁效应和串扰问题日益凸显，直接威胁到系统的可靠性和性能。本书旨在为电子工程师、IC设计人员以及相关领域的研究人员提供一套全面、系统且实用的理论框架和设计方法论。 全书结构清晰，内容涵盖从基础电磁理论到复杂系统级仿真的各个层面。我们摒弃了对基础电磁学原理的冗余回顾，而是聚焦于这些原理在高速IC设计环境中的具体应用和量化分析。 第一部分：信号完整性基础与建模 本部分首先确立了高速信号传输的物理基础。我们重点分析了传输线理论在芯片内部互连和封装引线上的适用性，并详细讨论了时域和频域分析方法的融合。 传输线理论的高速应用： 详细剖析了无损耗传输线（如理想的微带线和带状线）的特性阻抗、传播延迟和反射现象。重点讲解了“反射系数”和“传输系数”在PCB/封装与芯片管脚连接处的实际计算方法，强调了阻抗匹配在减小上升沿/下降沿失真中的决定性作用。 串扰（Crosstalk）的深入分析： 串扰是高速设计中的主要干扰源之一。本书不仅介绍了近端串扰（NEXT）和远端串扰（FEXT）的传统模型，更侧重于在密集布线环境中，如何通过“近邻耦合系数”和“通道模型”来量化耦合能量。我们提供了基于Spice和FastHenry/FastCap提取参数的串扰仿真流程，指导读者如何设置合理的串扰容限（如眼睛图的确定）。 非理想导体的效应： 实际走线并非理想导体。本书详细阐述了导体的集肤效应（Skin Effect）和趋肤深度对信号衰减的影响，以及粗糙度对高频损耗的增加。针对片上金属层和封装引线材料（铜、金等）的差异，提供了具体的损耗模型修正参数。 关键参数的提取与定义： 强调了上升时间（$t_r$）、过冲（Overshoot）、下冲（Undershoot）和占空比失真（Duty Cycle Distortion）等时域参数在SI分析中的量化标准，并对照JEDEC等行业标准给出了不同速度等级接口（如DDRx, PCIe）的设计约束。 第二部分：电源完整性：从芯片到封装的能量输送网络（PDN） 电源完整性被视为“信号完整性的基石”。本部分将PDN的分析提升到系统级的高度，着重解决噪声、压降和去耦策略。 PDN的阻抗建模： 核心在于分析PDN阻抗 $Z_{PDN}(omega)$。本书详细介绍了如何将片上电源网络（Plane、Via、Bond Wire）与封装互连（Package Trace）进行统一建模。我们区分了DC压降分析（IR Drop）和AC噪声分析的需求。 IR 降（直流和低频噪声）： 针对片上宏单元（如PLL、ADC、CPU Core）的电流密度分布，使用有限元方法（FEM）和边界元方法（BEM）的结合，精确模拟了静态和动态IR降。特别关注了电源轨和地平面的电阻分布对基准电压稳定性的影响。 去耦电容（Decoupling Capacitor, Decap）优化： 提供了系统化的去耦策略。不再局限于简单的“数量堆砌”，而是聚焦于电容的“有效带宽”和“位置优化”。详细对比了片上金属层电容、片上衬底电容（MOM/MOM/MOS Cap）以及片外高频陶瓷电容的频率响应特性，并给出了在不同频率范围（1MHz至数GHz）内，优化去耦网络以满足目标阻抗谱的步骤。 瞬态电流与电源噪声： 针对大规模逻辑电路（如存储器阵列、并行处理器）的开关噪声（Simultaneous Switching Noise, SSN或Ground Bounce），本书构建了耦合的电感-电阻模型，用以预测封装过孔（Via）和引线的寄生电感对地弹噪声峰值的贡献。 第三部分：高级仿真、验证与设计实现 本部分将理论与实践相结合，提供了现代EDA工具链下的高级验证流程。 IBIS/Touchstone模型的应用与局限性： 详细阐述了IBIS（I/O Buffer Information Specification）模型在信号反射和驱动能力分析中的应用，以及Touchstone（S参数）模型在通道建模中的优势。重点讨论了如何从Spice模型反向推导或验证S参数模型的准确性，尤其是在处理非线性负载（如DDR PHY）时需要注意的陷阱。 全波电磁场（EM）仿真： 介绍了用于精确分析高密度互连（HDI）结构、引线键合（Bonding Wire）和封装级电磁耦合的3D/2.5D全波仿真方法。强调了在设计初期（Layout vs Schematic阶段）利用EM仿真指导关键互连结构优化的必要性。 设计规则检查（DRC）与设计流程集成： 提供了将SI/PI分析结果转化为可执行的PCB/IC设计规则清单（Checklist）的方法。内容包括最小间距、拐角处理、地平面分割的最佳实践以及电磁屏蔽（Shielding）技术的应用。 交叉学科考量： 简要探讨了电磁兼容性（EMC）与信号/电源完整性之间的内在联系，指出SI/PI的优化是实现低辐射（Emission）和高抗扰度（Immunity）的基础。 本书的特点在于其强烈的工程实用性，文中包含大量实际案例数据和关键设计公式，旨在帮助工程师快速诊断和解决高速电路设计中遇到的实际瓶颈问题，确保产品在苛刻的性能指标下稳定运行。目标读者群体将能直接应用书中所述的方法论来指导下一代高速芯片和板级的物理实现。

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