基于ANSYS的信号和电源完整性设计与分析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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周润景，姜攀编著 著

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• 信号完整性
• 电源完整性
• PCB设计
• 电路分析
• 电磁场仿真
• 高速电路
• SI/PI
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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121304958

商品编码：11265520968

出版时间：2017-01-01

作  者:周润景,姜攀 编著 定  价:49 出 版 社:电子工业出版社 出版日期:2017年01月01日 页  数:241 装  帧:平装 ISBN:9787121304958 ●第1章  信号完整性
●1.1  信号完整性的要求及问题的产生
●1.2  信号完整性问题的分类
●1.3  传输线基础理论
●1.4  端接电阻匹配方式
●1.5  仿真模型
●1.6  S参数
●1.7  电磁场求解方法
●第2章  HDMI的仿真与测试
●2.1  HDMI简介
●2.2  HDMI信号完整性前仿真分析
●2.3  HDMI信号完整性后仿真分析
●2.3.1  切割TMDS差分线
●2.3.2  频域分析
●2.3.3  时域分析
●2.3.4  差分对匹配
●2.3.5  实测对比
●2.4  本章小结
●第3章  PCIE仿真与测试
●3.1  PCIE简介
●部分目录

内容简介

本书主要介绍信号完整性和电源完整性的基础理论和设计方法，并结合实例，详细介绍了如何在ANSYS仿真平台完成相关仿真并分析结果。同时，在常见的数字信号高速电路设计方面，本书详细介绍了高速并行总线DDR3和高速串行总线PCIE、SFP+传输的特点，以及运用ANSYS仿真平台的分析流程和方法。本书特点是理论和实例相结合，并且基于ANSYS 15.0的SIWave、HFSS、Designer仿真平台，使读者可以在软件的实际操作过程中，理解高速电路设计理念，同时熟悉仿真工具和分析流程，发现相关的问题并运用类似的设计、仿真方法去解决。

《数字电路的奥秘：从原理到实践的高级解析》 内容简介： 本书旨在为读者提供一套全面而深入的数字电路设计与分析方法论，重点关注在当今高速、复杂数字系统中至关重要的信号完整性（Signal Integrity, SI）和电源完整性（Power Integrity, PI）两大核心领域。我们将带领读者跨越理论的藩篱，深入理解数字信号在印制电路板（PCB）上传播时所面临的各种挑战，以及如何通过精湛的设计与细致的分析来规避潜在的问题，确保系统的高效、稳定运行。 第一部分：数字电路基础与信号传播 在进入信号和电源完整性分析的核心之前，本书将首先夯实读者的数字电路基础，并从根本上理解信号在物理介质中的传播特性。 高速数字信号的本质： 我们将剖析数字信号的上升沿和下降沿，理解其并非理想的瞬时跃变，而是具有一定的频谱特性。从时域和频域的角度，深入理解快速开关和高频分量对信号质量的影响，例如过冲（Overshoot）、下冲（Undershoot）、振铃（Ringing）和毛刺（Glitches）等现象的产生根源。 传输线理论 revisited： 尽管“传输线”概念在许多电子工程教材中都有提及，但本书将以更贴近实际PCB设计和高速信号传播的视角，重新审视传输线理论。我们将重点讲解特征阻抗（Characteristic Impedance）、延迟（Delay）、反射（Reflection）以及串扰（Crosstalk）等关键参数的物理意义和计算方法。从微带线（Microstrip）和带状线（Stripline）等典型PCB走线结构出发，讲解阻抗匹配（Impedance Matching）的重要性，以及失配阻抗如何导致能量的反射，进而影响信号的完整性。 PCB材料与结构的影响： PCB的基材（如FR-4、聚四氟乙烯PTFE等）及其层叠结构对信号传播特性有着至关重要的影响。我们将深入探讨介电常数（Dielectric Constant, εr）、损耗因子（Loss Tangent, tanδ）等参数如何影响信号的速度和衰减。同时，PCB的内层布线、过孔（Via）的设计、焊盘（Pad）的形状以及表面涂层等细节，都可能成为信号完整性问题的潜在源头。 第二部分：信号完整性（SI）设计与分析 本部分是本书的重中之重，我们将详细阐述信号完整性的关键概念、设计原则和分析方法。 反射与阻抗匹配： 深入讲解信号在传输线中的反射现象，包括端接（Termination）技术的必要性。我们将详细介绍多种端接策略，如串联端接（Series Termination）、并联端接（Parallel Termination）、戴维南端接（Thevenin Termination）和RC端接等，分析它们各自的工作原理、适用场景以及设计考量。理解如何根据信号的驱动能力、负载特性和传输距离来选择最合适的端接方式，以最大限度地减少反射，确保信号在接收端得到清晰的恢复。 串扰与干扰耦合： 高速信号的快速跳变会向邻近的信号线辐射电磁场，从而在其他信号线上感应出干扰信号，这就是串扰。我们将分析串扰的产生机理，包括前向串扰（Forward Crosstalk）和后向串扰（Backward Crosstalk），以及它们对接收信号的影响。深入探讨如何通过走线间距（Spacing）、地线屏蔽（Ground Shielding）、差分对（Differential Pair）设计和走线长度匹配（Length Matching）等技术来有效抑制串扰。 损耗与信号衰减： 随着信号频率的升高和传输距离的增加，信号在PCB走线中会经历介质损耗（Dielectric Loss）和导体损耗（Conductor Loss）。我们将详细解析这些损耗的来源，以及它们如何导致信号的幅度衰减和波形展宽（Jitter）。讨论如何通过选择低损耗的PCB材料、优化走线宽度和高度、以及采用信号补偿技术（如去加重De-emphasis和预加重Pre-emphasis）来缓解信号损耗。 时序与抖动（Jitter）： 在高速数字系统中，信号的到达时间和保持时间至关重要。抖动是信号时序上的不确定性，它会直接影响系统的时序裕量，甚至导致误码。我们将深入分析抖动的来源，包括确定性抖动（Deterministic Jitter, DJ）和随机抖动（Random Jitter, RJ），以及总抖动（Total Jitter, TJ）的构成。讲解如何通过精确的时钟设计、良好的信号完整性设计和合规性检查来控制抖动，确保数据的正确传输。 差分信号设计： 差分信号因其优越的共模噪声抑制能力和更高的抗干扰性能，在高速接口（如USB、PCIe、HDMI等）中得到了广泛应用。我们将详细介绍差分信号的原理，包括共模信号、差模信号以及差模阻抗。重点讲解差分对的布线规则，如走线紧密耦合、长度匹配、过孔对称性以及端接策略等，以确保差分信号的完整性。 第三部分：电源完整性（PI）设计与分析 一个稳定可靠的电源是所有数字电路正常工作的基石。本部分将聚焦于电源完整性，解析其重要性以及相应的设计与分析方法。 电源分配网络（PDN）的挑战： PDN负责将电压调节器（VRM）产生的稳定电压输送给芯片的各个功率引脚。在高密度、高功耗的数字系统中，PDN面临着瞬态电流需求（Transient Current Demand）、自感（Self-Inductance）和回路阻抗（Loop Impedance）等挑战。我们将分析芯片在不同工作模式下瞬时电流的剧烈变化，以及PDN的阻抗如何影响电压的稳定性。 去耦电容（Decoupling Capacitors）的作用与选型： 去耦电容是PDN中最重要的组成部分，它们负责在芯片瞬时电流需求增加时提供局部储能，吸收电压跌落。我们将详细介绍不同类型去耦电容（如陶瓷电容、钽电容、电解电容）的频率响应特性，以及如何根据芯片的功率需求和频率范围来选择合适容值、ESR（等效串联电阻）和ESL（等效串联电感）的电容组合。讲解电容的布局（Placement）和过孔（Via）对PDN阻抗的影响。 电源平面（Power Plane）与地平面（Ground Plane）的耦合： 在多层PCB中，电源平面和地平面构成了低阻抗的电源分配路径。我们将分析电源平面和地平面之间的电容和电感效应，以及它们如何共同影响PDN的整体阻抗。讨论如何通过合理的平面分割、过孔连接以及滤波器的使用来优化PDN的性能。 PDN阻抗与电压纹波（Voltage Ripple）： PDN的阻抗是衡量其性能的关键指标。我们将通过理论分析和仿真工具，讲解如何计算和评估PDN的阻抗特性，特别是其在不同频率下的阻抗曲线。低PDN阻抗是保证电压稳定的前提，我们将探讨如何通过优化PDN结构、选择合适的去耦电容和减少回路电感来降低PDN阻抗，从而减小电压纹波，满足芯片的供电要求。 电源噪声的传播与抑制： 除了瞬态电流引起的问题，电源线上也可能存在来自外部的噪声干扰。我们将分析不同来源的电源噪声，以及它们如何在PDN中传播。讲解如何通过滤波器、磁珠（Ferrite Beads）以及合理的接地策略来抑制电源噪声。 第四部分：高级主题与综合应用 在掌握了信号和电源完整性的基本原理后，本书将进一步探讨一些高级主题，并将理论与实际设计流程相结合。 眼图（Eye Diagram）分析： 眼图是评估数字信号质量最直观的工具之一。我们将详细解析眼图的构成要素，如眼高（Eye Height）、眼宽（Eye Width）、抖动（Jitter）和过冲/下冲（Overshoot/Undershoot），以及如何通过眼图来判断信号的合规性和预测潜在的时序问题。 PCB设计流程中的SI/PI考量： 本部分将把SI/PI的分析方法融入到实际的PCB设计流程中。从原理图设计、器件选型、PCB布局（Placement）到布线（Routing）、 DRC（设计规则检查）和LVS（版图与原理图一致性检查），我们将阐述如何在每一个环节中嵌入SI/PI的思考，以及如何利用EDA工具进行初步的SI/PI约束设置。 仿真工具的应用（非特定软件）： 虽然本书不以特定软件为重点，但我们将介绍在SI/PI分析中常用的仿真方法和技术。读者将了解诸如S参数（S-parameters）分析、时域反射计（TDR）仿真、瞬态仿真、全波电磁场（Full-wave EM）仿真等在评估信号完整性和电源完整性中的作用。 最新趋势与未来展望： 随着集成电路性能的不断提升和通信速率的不断加快，信号和电源完整性面临的挑战也日益严峻。我们将简要介绍当前高速数字设计领域的一些前沿技术和发展趋势，例如高频材料的应用、高级封装技术的影响、以及人工智能在SI/PI分析中的潜在应用等。 目标读者： 本书适合高等院校电子工程、通信工程、计算机科学与技术等相关专业的本科生、研究生，以及在数字电路设计、PCB设计、硬件开发等领域工作的工程师。读者应具备一定的数字逻辑、电路分析和电磁场基础知识。 本书特色： 理论与实践相结合： 深入浅出的理论讲解，辅以丰富的实际设计案例分析，帮助读者建立系统性的理解。 全面覆盖： 涵盖了信号完整性和电源完整性的核心概念、关键技术和分析方法。 循序渐进： 从基础原理出发，逐步深入到高级主题，适合不同层次的读者。 注重工程实践： 强调设计约束的建立和仿真工具的应用，引导读者掌握解决实际工程问题的能力。 通过阅读本书，您将能够更深刻地理解高速数字信号在PCB上的传播行为，掌握有效的信号完整性与电源完整性设计策略，从而有效提升您所设计的数字系统的性能、稳定性和可靠性。

评分☆☆☆☆☆

读到《基于ANSYS的信号和电源完整性设计与分析》这个书名，我立刻感受到了一股浓厚的专业气息。作为一名对电子工程领域充满好奇心的学生，我知道信号和电源完整性是影响现代电子产品性能的关键因素，而ANSYS则是实现这些分析的强大工具。我特别希望这本书能够成为一座连接理论与实践的桥梁。我期待它能提供扎实的理论基础，清晰地解释SI/PI背后的物理原理，例如电磁场理论、传输线理论等等，但更重要的是，我希望它能深入讲解如何在ANSYS环境中实现这些理论的仿真。例如，书中是否会提供具体的软件操作指南，一步步指导读者如何搭建模型、设置仿真参数、运行仿真，并最终解读复杂的仿真报告？我希望书中包含一些实际的PCB设计案例，展示如何在ANSYS中模拟信号在PCB走线上的传播，分析信号反射、串扰、衰减等问题，并提出相应的优化措施。同时，我也希望在电源完整性方面，书中能有详细的讲解，比如如何仿真电源网络的阻抗、如何评估去耦电容的有效性、以及如何处理电源噪声等。如果书中能提供一些对仿真结果进行后处理和优化的技巧，那就更完美了。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名《基于ANSYS的信号和电源完整性设计与分析》让我联想到一本可能非常实用、非常技术性的参考书。我之前有过一些接触，知道信号完整性（SI）和电源完整性（PI）在高速数字电路设计中至关重要，它们直接关系到电路的性能、可靠性和功耗。而ANSYS作为业界领先的仿真软件，在解决这些问题上有着强大的能力。我希望这本书能够像一本“武功秘籍”一样，详细地讲解如何运用ANSYS的各项功能来解决SI/PI问题。比如，在SI方面，它是否能够详细阐述如何建立PCB模型，如何设置激励和端口，如何进行反射、串扰、损耗的仿真，以及如何解读仿真结果并给出优化建议？在PI方面，它是否能指导我们如何对电源网络进行建模，如何分析IR Drop、EMI，如何评估去耦网络的有效性？我特别关注书中是否能提供一些进阶的分析技术，例如如何处理信号在复杂传输线上的行为，或者如何进行多物理场耦合分析，以获得更全面的理解。如果书中能包含一些关于ANSYS软件操作的截图或者流程图，那就更好了，这样学习起来会更加直观和容易上手。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名，乍一听，似乎是为那些已经掌握了一定电子设计基础，并希望深入理解和应用专业仿真工具的读者量身定制的。我是一名有着多年经验的嵌入式系统工程师，在项目的后期调试阶段，经常会遇到一些难以捉摸的信号异常或者电源不稳定的问题，这些问题往往与信号和电源完整性密切相关。虽然我了解其重要性，但总觉得在理论和实际操作之间缺少一个有效的连接点。我希望这本书能够填补这个空白，它不仅仅是简单介绍ANSYS软件的功能，更应该深入探讨如何将ANSYS应用于实际的SI/PI设计与分析过程中。我期待书中能够提供一些“实战”经验，比如在处理某些特定类型的信号（例如DDR、PCIe）时，ANSYS能够提供哪些有针对性的分析方法？在电源方面，对于复杂的电源分配网络，ANSYS又该如何进行有效的建模和仿真，以提前规避潜在的问题？我希望书中能包含一些关于如何优化PCB布局布线，选择合适的元器件，以及如何设计高效的电源滤波和去耦网络等方面的实践建议，并且这些建议都能与ANSYS的仿真结果紧密结合，形成一个完整的解决方案。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简约大气，书名《基于ANSYS的信号和电源完整性设计与分析》一下子就抓住了我的眼球。作为一个刚踏入电子设计领域的新人，信号完整性和电源完整性这两个概念对我来说既熟悉又陌生，我知道它们很重要，但具体如何下手，如何运用工具进行分析，我一直感到摸不着头绪。在网上搜寻相关资料时，这本书的信息弹了出来，立刻引起了我的兴趣。我对这本书最大的期待，就是它能够提供一个清晰、系统性的学习路径，帮助我从理论基础到实际操作，一步步掌握信号和电源完整性分析的要领。我希望书中能有大量的案例研究，涵盖不同类型的电路和应用场景，这样我才能更好地将所学知识融会贯通。例如，在处理高频PCB设计时，如何通过ANSYS对走线阻抗、串扰、时序进行仿真和优化，书中能否给出详细的步骤和技巧？在电源部分，如何识别和解决电源噪声、纹波问题，分析去耦电容的有效性，我也非常期待能有深入的讲解。总而言之，我希望这本书能成为我通往信号和电源完整性领域的最佳启蒙导师，让我能够自信地应对实际设计挑战，做出高质量的电子产品。

评分☆☆☆☆☆

从书名《基于ANSYS的信号和电源完整性设计与分析》来看，这本书似乎是一本专注于利用专业仿真工具解决实际工程问题的指南。我是一名有着几年工作经验的工程师，在实际项目中，常常会遇到一些棘手的信号完整性和电源完整性问题，虽然我有一些理论知识，但往往在解决问题的过程中缺乏系统性的方法和工具支持。ANSYS软件在工程仿真领域有着广泛的应用，如果这本书能够深入浅出地介绍如何利用ANSYS来有效地进行SI/PI分析，那将对我非常有价值。我尤其感兴趣的是，书中是否会提供一些针对特定应用场景的分析案例，例如在高性能计算、通信设备、或者汽车电子等领域，如何运用ANSYS来优化设计。我希望能看到书中不仅仅是介绍软件操作，更重要的是能够结合工程实践，讲解分析的逻辑、方法和结果的解读，指导我如何根据仿真结果来做出明智的设计决策，从而提高产品性能，缩短开发周期。我期待这本书能够成为我解决复杂SI/PI问题的“得力助手”，帮助我在职业生涯中更上一层楼。