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第1章　数字系统中的信号完整性和辐射发射概述1

1.1　电源和信号完整性1

1.1.1　电源分布网络2

1.1.2　信号分布网络4

1.1.3　噪声的限制和特征阻抗的设计6

1.2　辐射发射8

1.2.1　辐射发射源的定义8

1.2.2　辐射发射标准10

1.2.3　实际系统的辐射发射15

1.3　信号传输和逻辑器件18

1.3.1　过冲、下冲和稳定状态18

1.3.2　噪声抗扰性22

1.3.3　时序参数22

1.3.4　眼图24

1.4　数字系统的建模26

1.4.1　数学工具26

1.4.2　SPICE-like电路仿真器27

1.4.3　全波数值工具28

1.4.4　专业仿真器30

参考文献30

第2章　高速数字器件32

2.1　输入／输出静态特性32

2.1.1 电流和电压规范32

2.1.2　TTL器件34

2.1.3　CMOS器件36

2.1.4　ECL器件37

2.1.5　LVDS器件39

2.1.6　逻辑器件的功率和逻辑电平39

2.2　动态特性：门的延迟、上升和下降时间40

2.3　驱动器和接收器的建模42

2.3.1　驱动器模型的种类42

2.3.2　驱动器的开关电流路径42

2.3.3　驱动器的非线性性能模型43

2.3.4　接收器的非线性性能建模45

2.4　IBIS模型46

2.4.1　IBIS模型结构47

2.4.2　IBIS模型和SPICE48

参考文献50

第3章 电感51

3.1　环路电感51

3.1.1　耦合环路的电感51

3.1.2　细导线电路的电感53

3.1.3　两个耦合环路的等效电路53

3.1.4　具有一个参考返回导体的两个耦合导体的L矩阵54

3.1.5　三导体导线型传输线L的计算55

3.1.6　与频率相关的内部电感57

3.2　部分电感58

3.2.1　耦合环路的部分电感58

3.2.2　细导线分段的部分电感的通量面积59

3.2.3　分解成部分电感的环路电感59

3.2.4　部分自电感和部分互电感61

3.2.5　两个平行导体之间的电感63

3.2.6 由部分电感计算环路的电感矩阵63

3.2.7　与有限接地平面相关的部分电感64

3.2.8　解决PCB上的电感问题65

3.3　差模和共模电感67

3.3.1　差模电感67

3.3.2　共模电感68

参考文献69

第4章　电容70

4.1　导体间的电容70

4.1.1　电容的定义70

4.1.2　具有参考返回导体的两耦合导体的部分电容和电容矩阵71

4.1.3　具有参考返回导体的n个耦合导体的电容矩阵72

4.2　差模和共模电容73

4.2.1　差模电容73

4.2.2　共模电容74

参考文献74

第5章　信号线上的反射75

5.1　互连线的电参数75

5.1.1　典型的互连线75

5.1.2　短互连线的等效电路76

5.1.3　无耗传输线77

5.1.4　使用部分电感建模传输线79

5.2　无耗传输线上的入射波和反射波79

5.2.1　阻性不连续79

5.2.2　容性不连续80

5.2.3　端接阻性负载的互连线上的反射81

5.2.4　互连线的临界长度82

5.2.5　反射计算的梯格图83

5.2.6　无耗传输线的精确模型85

5.2.7　传输线电压的图解法87

5.3　信号分布的架构90

5.3.1　点到点结构91

5.3.2　星形结构91

5.3.3　链状结构92

5.3.4　总线型结构92

5.3.5　H树形结构93

5.3.6　梳状结构93

5.4　传输线的终端94

5.4.1　戴维南终端95

5.4.2　串联、并联和交流终端97

5.4.3　串联终端及其通过电路仿真与其他终端的比较97

5.4.4　应用于链状结构的戴维南终端和电路仿真99

5.4.5　应用于链状结构的串联终端和电路仿真100

5.4.6　应用于总线型结构的戴维南终端和电路仿真101

5.4.7　终端和互连线的结构102

5.4.8　终端的性能103

参考文献103

第6章　串扰105

6.1　耦合线的集总电路模型105

6.1.1　具有参考地的双耦合传输线的等效电路106

6.1.2　容性耦合107

6.1.3　感性耦合108

6.1.4　总耦合109

6.1.5　双耦合传输线的仿真109

6.2　共模和差模112

6.2.1　奇偶模的定义113

6.2.2　基于奇偶模的等效电路114

6.2.3　差模传输的等效电路115

6.2.4　由奇偶模仿真点到点结构和链状结构115

6.3　数字器件的模型：仿真与测量118

6.4　无耗多导体传输线的一般分布参数模型128

6.4.1　n条无耗耦合传输线的等效电路128

6.4.2　端接TTL和CMOS器件的5条耦合传输线的测量与仿真129

6.5　减小串扰的技术134

6.5.1　减小串扰的方法134

6.5.2　使用接地走线作为屏蔽的耦合传输线的仿真135

6.5.3　双耦合传输线的全波数值仿真136

参考文献138

第7章　有耗传输线140

7.1　有耗传输线的基本参数140

7.1.1　有耗传输线的反射机理141

7.1.2　集肤效应143

7.1.3　邻近效应147

7.1.4　有耗介电效应148

7.1.5　有耗传输线上的数据传输150

7.2　使用分段法和矢量拟合技术在时域对有耗传输线建模157

7.2.1　同轴电缆等效电路的提取157

7.2.2　双绞电缆等效电路的提取167

7.3　使用散射参数技术在时域对有耗传输线建模179

7.4　结论185

参考文献186

第8章　△I噪声188

8.1　开关噪声188

8.1.1　电源分布网络189

8.1.2　开关电流的路径193

8.1.3　设计规则203

8.2　电源分布的滤波204

8.2.1 多层PCB的滤波205

8.2.2　电源分布网络阻抗的测量210

8.2.3　基于径向传输线理论的PCB电路模型211

8.3　地弹219

8.3.1　地弹的机理220

8.3.2　理解地弹机理的电路仿真221

8.3.3　LVT基准的测量223

8.4　串扰和开关噪声226

8.4.1　具有3条耦合线和74AC04器件的SQ试验电路板的测量和仿真227

参考文献230

第9章　PCB的辐射发射232

9.1　数字信号的频率特征233

9.1.1　梯形波形的频谱233

9.1.2　典型噪声频谱236

9.2　辐射发射的问题238

9.2.1　导线天线的辐射239

9.2.2　共模电流和差模电流及其辐射240

9.2.3　由传输线的不对称输入产生的发射242

9.2.4　传输线的差模电流和辐射发射243

9.2.5　传输线的共模电流和辐射发射245

9.2.6　镜像平面247

9.3　走线的发射249

9.3.1　计算微带线结构和带状线结构辐射的天线模型249

9.4　IC的发射255

9.4.1　PCB上元件的辐射发射机理255

9.5　实际PCB的发射257

9.6　具有连接电缆的PCB的辐射261

9.6.1　发射源261

9.6.2　PCB中走线的电流和电压驱动机理261

9.7　作为发射源的差分驱动器274

9.7.1　差分驱动器的共模电流274

9.7.2　UTP和SFTP电缆的辐射场机理275

9.8　复杂系统的发射283

9.8.1　同轴电缆的发射模型285

9.8.2　孔径的低频模型290

9.9　辐射波瓣图295

9.10　辐射发射的要点和设计规则302

参考文献305

第10章 PCB中的接地308

10.1　共模耦合308

10.1.1　什么是地308

10.1.2　地环路耦合和转移阻抗309

10.1.3　接地技术315

10.2　多层PCB中的地和电源分布317

10.2.1　信号的返回路径317

10.2.2　电源层和接地层的计划和布局321

10.2.3　变化参考平面的走线321

10.2.4　电源平面的分割322

10.2.5　壕沟／阻挡和桥323

10.2.6　缝合324

10.3　PCB连接器的接地325

10.3.1　地噪声和转移阻抗325

10.3.2　引脚的分配332

10.3.3　PCB到机壳的接地334

10.3.4　限制电缆发射的技术334

10.4　分区和建模341

10.5　PCB中接地的要点和设计规则350

参考文献353

第11章　测量和建模355

11.1　时域反射表356

11.1.1　作为“闭环雷达”的时域反射表356

11.1.2　TDR的分辨率和畸变358

11.1.3　TDR和有耗线360

11.1.4　差模TDR361

11.2　矢量网络分析仪361

11.2.1　散射参数的定义362

11.2.2　网络分析仪的校准364

11.2.3　通过S参数的仿真提取等效电路366

11.2.4　有关网络分析仪测量和仿真的结论374

11.3　通过辐射发射测量预测模型的有效性374

11.3　EMC试验室辐射场测量的不确定度和数值仿真374

11.3.2　建模辐射源378

11.3.3　有关辐射发射数值预测模型的有效性与测量比较的结论381

参考文献382

第12章　差分信号传输和PCB上不连续性的建模383

12.1　差模信号传输383

12.1.1　单端传输与差分信号传输384

12.1.2　PCB上使用走线的差分互连和ATCA标准386

12.1.3　差分器件：信号电平的比较388

12.1.4　差分信号的分布和终端388

12.1.5　LVDS器件391

12.2　建模封装和PCB上互连的不连续性405

12.2.1　多层板405

12.2.2　弯曲走线406

12.2.3　蛇形走线407

12.2.4　地槽408

12.2.5　过孔411

12.2.6　连接器412

12.2.7　IC封装414

参考文献415

附录418

附录A　部分电感的计算公式418

A.1　圆导线418

A.2　母线419

A.3　应用电感计算公式的例子421

参考文献422

附录B　微带线和带状线的特征阻抗、时延和衰减423

B.1　微带线423

B.2　带状线424

B.3　走线衰减和邻近效应参数425

参考文献427

附录C　PCB的电源分布网络谐振的计算428

C.1　腔体模型428

C.2 SPICE模型431

C.3　数值模型432

C.4　仿真的结果432

参考文献433

附录D　简单辐射结构的计算公式434

D.1　导线结构434

D.2　导线和接地平面435

D.3　孔径的发射436

参考文献437

附录E　计算有限接地平面的部分电感的节点法438

E.1　节点法的等式438

E.2　应用节点法计算有限接地平面的部分电感439

参考文献441

附录F　互联网上的文件442

F.1　第1章的程序文件442

F.2　第2章的程序文件442

F.3　第5章的程序文件442

F.4　第6章的程序文件443

F.5　第7章的程序文件443

F.6　第8章的程序文件444

F.7　第9章的程序文件444

F.8　第10章的程序文件445

本书术语英汉对照447