射頻與微波功率放大器工程設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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黃智偉，王明華，黃國玉 著

圖書標籤:

• 射頻功率放大器
• 微波功率放大器
• 功率放大器設計
• 射頻工程
• 微波工程
• 高頻電路
• 無綫通信
• 射頻器件
• 微波器件
• 電路設計

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121259258

版次：1

商品編碼：11691827

包裝：平裝

叢書名： 電子工程技術叢書

開本：16開

齣版時間：2015-05-01

用紙：膠版紙

頁數：528

正文語種：中文

內容簡介

　　功率放大器是綫通信係統發射機的重要組成部分。《射頻與微波功率放大器工程設計》從工程設計要求齣發，以不同公司的射頻與微波功率放大器器件為基礎，通過大量的示例，圖文並茂地介紹瞭射頻與微波功率放大器器件和參數，射頻與微波晶體管功率放大器電路，單片射頻與微波功率放大器電路，射頻與微波功率檢測/控製電路和電源電路，射頻與微波電路PCB設計和散熱設計，以及電路設計和製作中的一些方法、技巧和應該注意的問題，具有很強的工程性和實用性。

作者簡介

　　黃智偉，男，南華理工大學教授，齣版瞭《LED驅動電路設計》《電子係統的電源電路設計》《印製電路闆（PCB）設計技術與實踐》等多本圖書。

目錄

第1章 射頻與微波功率放大器器件基礎 1
1．1 可選擇的射頻與微波功率放大器器件 1
1．1．1 ADI公司的射頻與微波功率放大器器件 1
1．1．2 ANADIGICS公司的射頻與微波功率放大器器件 2
1．1．3 Avago Technologies公司的射頻與微波功率放大器器件 3
1．1．4 飛思卡爾半導體公司的射頻與微波功率放大器器件 4
1．1．5 Infineon Technologies公司的射頻與微波功率放大器器件 5
1．1．6 Linear Technology公司的射頻與微波功率放大器器件 6
1．1．7 Maxim公司的射頻與微波功率放大器器件 8
1．1．8 Microchip公司的射頻與微波功率放大器器件 8
1．1．9 Microsemi公司的射頻與微波功率放大器器件 10
1．1．10 New Japan Radio公司的射頻與微波功率放大器器件 11
1．1．11 NXP Semiconductors公司的射頻與微波功率放大器器件 11
1．1．12 Renesas Electronics公司的射頻與微波功率放大器器件 12
1．1．13 RF Micro Devices公司的射頻與微波功率放大器器件 13
1．1．14 意法半導體（ST）公司的射頻與微波功率放大器器件 14
1．1．15 Skywork公司的射頻與微波功率放大器器件 14
1．1．16 TI（德州儀器）公司的射頻與微波功率放大器器件 15
1．1．17 TriQuint Semiconductor公司的射頻與微波功率放大器器件 17
1．1．18 三菱電機機電（上海）有限公司的射頻與微波功率放大器器件 18
1．2 數據錶中的射頻與微波功率放大器參數 19
1．2．1 絕對最大值 19
1．2．2 推薦工作條件 20
1．2．3 電特性 21
1．2．4 溫度範圍 24
1．2．5 熱特性 24
第2章 射頻電路設計基礎 26
2．1 頻譜 26
2．2 電阻（器）的射頻特性 27
2．2．1 電阻器的射頻等效電路 27
2．2．2 片狀電阻的外形和尺寸 28
2．3 電容（器）的射頻特性 28
2．3．1 電容器的阻抗頻率特性 28
2．3．2 電容器的衰減頻率特性 30
2．3．3 電容器的ESR和ESL特性 30
2．4 電感（器）的射頻特性 32
2．4．1 電感器的阻抗頻率特性 32
2．4．2 電感器的Q值頻率特性 33
2．4．3 電感器的電感值頻率特性 34
2．5 鐵氧體元件 35
2．5．1 鐵氧體元件的基本特性 35
2．5．2 鐵氧體磁珠的基本特性 36
2．5．3 片式鐵氧體磁珠 38
2．5．4 鐵氧體磁珠的安裝位置 47
2．5．5 EMC（電磁兼容）用鐵氧體 48
2．6 傳輸綫 50
2．6．1 傳輸綫的定義 50
2．6．2 傳輸綫的類型與特性 51
2．7 Smith圓圖 53
2．7．1 等反射圓 54
2．7．2 等電阻圓圖和等電抗圓圖 54
2．7．3 Smith圓圖（阻抗圓圖） 56
2．7．4 Smith圓圖的應用 56
2．8 網絡與網絡參數 69
2．9 天綫 73
2．9．1 天綫種類 73
2．9．2 天綫的基本參數 76
2．9．3 天綫分離濾波器 80
第3章 射頻功率放大器電路基礎 85
3．1 射頻功率放大器的主要技術指標 85
3．1．1 輸齣功率 85
3．1．2 效率 87
3．1．3 綫性 88
3．1．4 雜散輸齣與噪聲 89
3．2 射頻功率放大器電路結構 89
3．2．1 射頻功率放大器的分類 89
3．2．2 A類射頻功率放大器電路 90
3．2．3 B類射頻功率放大器電路 93
3．2．4 C類射頻功率放大器電路 97
3．2．5 D類射頻功率放大器電路 99
3．2．6 E類射頻功率放大器電路 103
3．2．7 F類射頻功率放大器電路 106
3．3 功率放大器電路的阻抗匹配網絡 110
3．3．1 阻抗匹配網絡的基本要求 110
3．3．2 集總參數的匹配網絡 110
3．3．3 傳輸綫變壓器匹配網絡 112
3．4 功率閤成與分配 115
3．4．1 功率閤成器 115
3．4．2 功率分配器 119
3．5 功率放大器的綫性化技術 123
3．5．1 前饋綫性化技術 123
3．5．2 反饋技術 124
3．5．3 包絡消除及恢復技術 126
3．5．4 預失真綫性化技術 126
3．5．5 采用非綫性元件的綫性放大（LINC） 128
3．6 功率晶體管的二次擊穿與散熱 129
第4章　射頻與微波晶體管功率放大器應用電路 132
4．1 射頻與微波功率晶體管的主要參數 132
4．1．1 常用的射頻與微波功率晶體管類型 132
4．1．2 射頻與微波功率晶體管的絕對最大值 136
4．1．3 射頻與微波功率晶體管推薦的工作條件 138
4．1．4 射頻與微波功率晶體管的電特性（數據錶） 140
4．1．5 射頻與微波功率晶體管的特性麯綫圖 147
4．1．6 射頻與微波晶體管的溫度範圍 150
4．1．7 射頻與微波晶體管的熱特性 150
4．1．8 射頻與微波晶體管的測試（評估闆）電路 152
4．2 射頻與微波雙極性晶體管功率放大器應用電路實例 154
4．2．1 ISM 433MHz功率放大器應用電路 154
4．2．2 ISM 866MHz功率放大器應用電路 155
4．2．3 1W 900MHz 3．6V功率放大器應用電路 156
4．2．4 40～3600MHz 20dB功率放大器應用電路 156
4．2．5 400～2200MHz 15dB功率放大器應用電路 159
4．2．6 0～6GHz 14～20．5dB功率放大器應用電路 160
4．3 射頻與微波場效應管功率放大器應用電路實例 162
4．3．1 630mW VHF/UHF功率放大器應用電路 162
4．3．2 7．5W VHF/UHF功率放大器應用電路 162
4．3．3 12W VHF/UHF功率放大器應用電路 163
4．3．4 300W 50V FM（調頻）廣播功率放大器應用電路 163
4．3．5 135～175MHz 8W 7．5V功率放大器應用電路 164
4．3．6 450～520MHz 3W 12．5V功率放大器應用電路 165
4．3．7 520MHz 8W 7．5V功率放大器應用電路 167
4．3．8 155～950MHz 40．2dBm功率放大器應用電路 168
4．3．9 1GHz 30W 28V功率放大器應用電路 170
4．3．10 1GHz 120W 28V功率放大器應用電路 171
4．3．11 200～2100MHz 100W功率放大器應用電路 173
4．3．12 1．8～2．2GHz 180W功率放大器應用電路 174
4．3．13 2．110～2．170MHz 300W功率放大器應用電路 175
4．3．14 1．7～2．7GHz 28V 23W WiMAX功率放大器應用電路 176
4．3．15 3．3～3．8GHz 28V 15W WiMAX功率放大器應用電路 177
4．3．16 0～4000MHz 25W 28V功率放大器應用電路 178
4．4 射頻與微波LDMOS晶體管功率放大器應用電路實例 179
4．4．1 45W 28V FM（調頻）廣播用功率放大器應用電路 179
4．4．2 400～470MHz 4W 7．2V功率放大器應用電路 180
4．4．3 400～500MHz 8W 12．5V功率放大器應用電路 181
4．4．4 340～520MHz 10W 15V功率放大器應用電路 182
4．4．5 460～540MHz 20W 13．6V功率放大器應用電路 183
4．4．6 10～512MHz 120W功率放大器應用電路 184
4．4．7 470～860MHz 110W DVB-T UHF功率放大器應用電路 186
4．4．8 860～960MHz 1W 7．2V功率放大器應用電路 187
4．4．9 860～960MHz 4W 13．6V功率放大器應用電路 188
4．4．10 740～950MHz 5W 7．2V功率放大器應用電路 189
4．4．11 1GHz 6W 28V功率放大器應用電路 190
4．4．12 1GHz 18W/30W/45W/60W/70W 28V功率放大器應用電路 191
第5章　單片射頻與微波功率放大器應用電路 193
5．1 單片射頻與微波功率放大器的主要參數 193
5．1．1 常用的單片射頻與微波功率放大器類型 193
5．1．2 單片射頻與微波功率放大器的絕對最大值 195
5．1．3 單片射頻與微波功率放大器推薦的工作條件 198
5．1．4 單片射頻與微波功率放大器的電特性（數據錶） 199
5．1．5 單片射頻與微波功率放大器的特性麯綫圖 202
5．1．6 單片射頻與微波功率放大器的溫度範圍 204
5．1．7 單片射頻與微波功率放大器的熱特性 204
5．1．8 單片射頻與微波功率放大器的測試（評估闆）電路 205
5．2 通用型單片射頻與微波功率放大器應用電路實例 206
5．2．1 150～960MHz 32dBm功率放大器應用電路 206
5．2．2 380～960MHz 1W功率放大器應用電路 208
5．2．3 728～756MHz 27dBm綫性功率放大器應用電路 209
5．2．4 851～894MHz 27．2dBm綫性功率放大器應用電路 210
5．2．5 800～960MHz 29dBm綫性功率放大器應用電路 211
5．2．6 810～960MHz 29．5dBm功率放大器應用電路 212
5．2．7 800～1000MHz 250mW增益可控功率放大器應用電路 213
5．2．8 800～1000MHz 1W功率放大器應用電路 215
5．2．9 1200～1400MHz 90W功率放大器應用電路 217
5．2．10 20～1500MHz 5W MMIC功率放大器應用電路 218
5．2．11 1．2～1．85GHz 150W功率放大器應用電路 218
5．2．12 1．7～2．2GHz 1W功率放大器應用電路 219
5．2．13 1．8～2．5GHz 30dBm綫性功率放大器應用電路 220
5．2．14 1．8～2．5GHz 33dBm綫性功率放大器應用電路 220
5．2．15 2．4～2．5GHz 22．5dBm綫性功率放大器應用電路 223
5．2．16 2．4～2．5GHz 21dBm綫性功率放大器應用電路 225
5．2．17 400～2700MHz 1 W MMIC 綫性功率放大器應用電路 225
5．2．18 2．1～2．7GHz 1W功率放大器應用電路 227
5．2．19 3．3～3．8GHz 1W功率放大器應用電路 227
5．2．20 6～20GHz 15dBm綫性功率放大器應用電路 228
5．2．21 18～27GHz 29dBm功率放大器應用電路 229
5．2．22 28～31GHz 33/36dBm功率放大器應用電路 229
5．2．23 27～32GHz 28．5dBm MMIC功率放大器應用電路 229
5．2．24 25～33GHz 0．7W MMIC功率放大器應用電路 231
5．2．25 25～35GHz Ka波段25dBm功率放大器應用電路 231
5．2．26 36～40GHz 26dBm MMIC功率放大器應用電路 232
5．2．27 36～40GHz 29dBm MMIC功率放大器應用電路 233
5．2．28 37～40GHz 1W MMIC功率放大器應用電路 234
5．2．29 40．5～43．5GHz 27．5dBm綫性功率放大器應用電路 234
5．3 綫局域網（WLAN）功率放大器應用電路實例 235
5．3．1 2．45GHz 24．5dBm 802．11g WLAN功率放大器應用電路 235
5．3．2 2．4GHz 25dBm 802．11g/b WLAN功率放大器應用電路 236
5．3．3 2．4GHz 20dBm 802．11b/g WLAN功率放大器應用電路 237
5．3．4 2．4/5GHz 20dBm 802．11a/b/g WLAN功率放大器應用電路 238
5．3．5 2．4GHz 30dBm IEEE802．11b/g功率放大器應用電路 239
5．3．6 2．4GHz 21dBm IEEE802．11b/g/n功率放大器應用電路 240
5．3．7 2．4GHz 27dBm IEEE802．11b/g/n功率放大器應用電路 242
5．3．8 5GHz 802．11a/n 18dBm功率放大器應用電路 242
5．3．9 4．90～5．85GHz 802．11a/n WLAN功率放大器應用電路 243
5．3．10 2．4/5GHz 802．11a/b/g WLAN功率放大器應用電路 244
5．3．11 2．4/5GHz 802．11a/b/g/n WLAN功率放大器應用電路 245
5．4 WiMAX和WiFi功率放大器應用電路 246
5．4．1 2．3～2．4GHz 25dBm WiMAX功率放大器應用電路 246
5．4．2 2．4～2．5GHz 29dBm WiFi功率放大器應用電路 247
5．4．3 2．4～2．5GHz 28dBm WiFi功率放大器應用電路 247
5．4．4 2．2～2．7GHz 2W WiMAX和WiFi功率放大器應用電路 248
5．4．5 2．3～2．7GHz 25dBm WiMAX和WiFi功率放大器應用電路 248
5．4．6 3．3～3．8GHz 25dBm WiMAX功率放大器應用電路 250
5．4．7 4．9～5．9GHz 25dBm WiFi功率放大器應用電路 250
5．5 射頻前端應用電路實例 251
5．5．1 2．4GHz高綫性度WLAN前端模塊應用電路 251
5．5．2 2．4～2．5GHz 802．11b/g/n WiFi前端模塊應用電路 252
5．5．3 2．4～2．5GHz 高功率前端模塊應用電路 252
5．5．4 2．4GHz 22dBm射頻前端模塊應用電路 253
5．5．5 802．11a/b/g/n WLAN/藍牙射頻前端模塊應用電路 255
5．5．6 802．11a/b/g/n WLAN射頻前端模塊應用電路 255
5．6 驅動放大器應用電路實例 256
5．6．1 700～1000MHz 27dBm驅動放大器應用電路 256
5．6．2 700MHz～1GHz 1W驅動放大器應用電路 257
5．6．3 700MHz～1GHz 2W綫性驅動放大器應用電路 258
5．6．4 0～1800MHz 21．0dBm驅動放大器應用電路 258
5．6．5 5～2000MHz 24．0dBm驅動放大器應用電路 258
5．6．6 250～2500MHz 24dBm驅動放大器應用電路 260
5．6．7 100MHz～2．7GHz 9dBm 50驅動放大器應用電路 260
5．6．8 700～2700MHz 24dBm驅動放大器應用電路 262
5．6．9 1800～2700MHz 30．7dBm驅動放大器應用電路 263
5．6．10 0～3500MHz 28．6dBm驅動放大器應用電路 264
5．6．11 40MHz～4GHz 19．5dBm驅動放大器應用電路 265
5．6．12 400～4000MHz 29．1dBm驅動放大器應用電路 265
5．6．13 0～5．5GHz 11．6dBm驅動放大器應用電路 268
5．6．14 0．5～6GHz 22dBm 50驅動放大器應用電路 269
5．6．15 6～20GHz 19．5dBm驅動放大器應用電路 274
5．6．16 32～45GHz 24dBm Ka頻帶驅動放大器應用電路 275
5．6．17 41～45GHz 18dBm Q頻帶驅動放大器應用電路 276
第6章 射頻與微波功率檢測/控製應用電路 277
6．1 射頻與微波功率檢測/控製電路的主要類型和特性 277
6．2 射頻信號功率檢測/控製應用電路實例 280
6．2．1 100kHz～1GHz射頻功率檢測器應用電路 280
6．2．2 10～1000MHz 83dB射頻功率檢測器應用電路 281
6．2．3 0．8～2GHz射頻功率檢測器應用電路 282
6．2．4 低頻～2．5GHz的功率、增益和VSWR檢測器/控製器應用電路 283
6．2．5 0．1GHz～2．5GHz 75dB對數檢測器/控製器應用電路 287
6．2．6 100MHz～2．7GHz 45dB射頻功率檢測器/控製器應用電路 289
6．2．7 50Hz～2．7GHz 60dB TruPwr功率檢測器應用電路 290
6．2．8 800MHz～2．7GHz 80dB射頻功率檢測器應用電路 293
6．2．9 50MHz～3GHz 60dB射頻功率檢測器應用電路 294
6．2．10 50MHz～3．5GHz射頻功率檢測器應用電路 295
6．2．11 50MHz～4GHz 40dB對數功率檢測器應用電路 296
6．2．12 100MHz～6GHz TruPwr功率檢測器應用電路 297
6．2．13 450MHz～6GHz 45dB峰值和RMS功率測量應用電路 297
6．2．14 600MHz～7GHz 26～12dB射頻功率檢測器應用電路 300
6．2．15 1MHz～8GHz 70dB對數檢測器/控製器應用電路 301
6．2．16 1MHz～10GHz 50dB對數檢測器/控製器應用電路 303
6．2．17 10MHz～10GHz 67dB TruPwr檢波器應用電路 305
6．2．18 40MHz～10GHz 57dB RMS射頻功率檢波器應用電路 309
6．2．19 7ns響應時間15GHz射頻功率檢波器應用電路 310
第7章 射頻與微波功率放大器的電源電路 311
7．1 射頻係統的電源要求 311
7．1．1 射頻係統的電源管理 311
7．1．2 射頻係統的電源噪聲控製 314
7．1．3 手持設備射頻功率放大器的供電電路 319
7．2 LDO綫性穩壓器電源電路 323
7．2．1 LDO綫性穩壓器與DC-DC轉換器的差異 323
7．2．2 LDO綫性穩壓器簡介 325
7．2．3 選擇LDO綫性穩壓器的基本原則 328
7．2．4 LDO綫性穩壓器的參數 329
7．2．5 LDO綫性穩壓器的PSRR 337
7．2．6 LDO綫性穩壓器電容選型 343
7．3 超低噪聲高PSRR射頻LDO綫性穩壓器電路實例 352
7．3．1 500mA超低噪聲、高PSRR射頻LDO綫性穩壓器電路 352
7．3．2 200mA超低噪聲、高PSRR射頻LDO綫性穩壓器電路 353
7．3．3 36V/1A/4．17V（RMS值）射頻LDO綫性穩壓器電路 354
7．3．4 2A輸齣電流RMS值6V噪聲RF LDO綫性穩壓器 356
7．4 射頻功率放大器電源電路實例 359
7．4．1 基帶和RFPA電源管理單元（PMU） 359
7．4．2 用於RFPA的可調節降壓DC-DC轉換器 360
7．4．3 具有MIPI＆reg; RFFE接口的RFPA降壓DC-DC轉換器 370
7．4．4 用於3G和4G的RFPA降壓-升壓轉換電路 380
7．4．5 具有MIPI＆reg; RFFE接口的3G/4G RFPA降壓-升壓轉換器 384
7．4．6 300mA 3．6V RFPA電源電路 387
第8章 射頻與微波電路PCB設計 389
8．1 PCB的RLC 389
8．1．1 PCB的導綫電阻 389
8．1．2 PCB導綫的電感 389
8．1．3 PCB導綫的阻抗 391
8．1．4 PCB導綫的互感 392
8．1．5 PCB電源和接地平麵電感 393
8．1．6 PCB的導綫電容 394
8．1．7 PCB的平行闆電容 395
8．1．8 PCB的過孔電容 395
8．1．9 PCB的過孔電感 396
8．1．10 典型過孔的R、L、C參數 396
8．1．11 過孔的電流模型 397
8．2 PCB電源/地平麵 397
8．2．1 PCB電源/地平麵的功能 397
8．2．2 PCB電源/地平麵設計的一般原則 398
8．2．3 PCB電源/地平麵疊層和層序 400
8．2．4 PCB電源/地平麵的負作用 404
8．3 PCB傳輸綫 405
8．3．1 微帶綫 405
8．3．2 埋入式微帶綫 406
8．3．3 單帶狀綫 407
8．3．4 雙帶狀綫或非對稱帶狀綫 408
8．3．5 差分微帶綫和差分帶狀綫 408
8．3．6 傳輸延時與介電常數r的關係 409
8．3．7 PCB傳輸綫設計與製作中應注意的一些問題 409
8．4 射頻與微波電路PCB設計的一些技巧 415
8．4．1 利用電容的“零阻抗”特性實現射頻接地 415
8．4．2 利用電感的“窮大阻抗”特性輔助實現射頻接地 417
8．4．3 利用“零阻抗”電容實現復雜射頻係統的射頻接地 417
8．4．4 利用半波長PCB連接綫實現復雜射頻係統的射頻接地 418
8．4．5 利用1/4波長PCB連接綫實現復雜射頻係統的射頻接地 419
8．4．6 利用1/4波長PCB微帶綫實現電路的隔離 419
8．4．7 PCB連綫上的過孔數量與尺寸 420
8．4．8 端口的PCB連綫設計 420
8．4．9 諧振迴路接地點的選擇 421
8．4．10 PCB保護環 422
8．4．11 利用接地平麵開縫減小電流迴流耦閤 422
8．4．12 隔離 425
8．4．13 PCB走綫形式 427
8．4．14 寄生振蕩的産生與消除 429
8．5 PCB天綫設計實例 431
8．5．1 300～450MHz發射器PCB環形天綫設計實例 431
8．5．2 868MHz和915MHz PCB天綫設計實例 436
8．5．3 915MHz PCB環形天綫設計實例 437
8．5．4 緊湊型868/915 MHz天綫設計實例 440
8．5．5 868MHz/915MHz/955MHz倒F PCB天綫設計實例 440
8．5．6 868MHz/915MHz/920MHz微型螺鏇PCB天綫設計實例 441
8．5．7 2．4GHz F型PCB天綫設計實例 442
8．5．8 2．4GHz 倒F PCB天綫設計實例 444
8．5．9 2．4GHz小尺寸PCB天綫設計實例 444
8．5．10 2．4GHz 蜿蜒式PCB天綫設計實例 446
8．5．11 2．4GHz摺疊偶極子PCB天綫設計實例 447
8．5．12 868MHz/2．4GHz可選擇單/雙頻段的單極子PCB天綫設計實例 448
8．5．13 2．4 GHz YAGI PCB天綫設計實例 448
8．5．14 2．4GHz全波PCB環形天綫設計實例 450
8．5．15 2．4GHz PCB槽（slot）天綫設計實例 450
8．5．16 2．4GHz PCB片式天綫設計實例 451
8．5．17 2．4GHz藍牙、802．11b/g WLAN片式天綫設計實例 452
第9章 射頻與微波功率放大器的散熱設計 453
9．1 散熱設計基礎 453
9．1．1 熱傳遞的三種方式 453
9．1．2 溫度（高溫）對元器件及電子産品的影響 454
9．1．3 溫度減額設計 454
9．2 射頻與微波功率放大器器件的封裝與熱特性 458
9．2．1 射頻與微波功率放大器器件的封裝 458
9．2．2 與器件封裝熱特性有關的一些參數 460
9．2．3 器件封裝的基本熱關係 462
9．2．4 常用IC封裝的熱特性 463
9．2．5 器件的最大功耗聲明 468
9．2．6 最大功耗與器件封裝和溫度的關係 469
9．3 PCB的散熱設計 473
9．3．1 PCB的熱性能分析 473
9．3．2 PCB基材的選擇 474
9．3．3 PCB元器件的布局 475
9．3．4 PCB的布綫 477
9．3．5 均勻分布熱源的穩態傳導PCB的散熱設計 479
9．3．6 鋁質散熱芯PCB的散熱設計 481
9．3．7 PCB之間的閤理間距設計 482
9．4 裸露焊盤的PCB設計 483
9．4．1 裸露焊盤簡介 483
9．4．2 裸露焊盤連接的基本要求 487
9．4．3 裸露焊盤散熱通孔的設計 489
9．4．4 裸露焊盤的PCB設計示例 491
9．5 散熱器的安裝與接地 495
9．5．1 散熱器的安裝 495
9．5．2 散熱器的接地 500
參考文獻 503

前言/序言

《電子係統中的信號完整性》 引言 在現代電子係統設計領域，信號完整性（Signal Integrity, SI）已成為至關重要的考量因素。隨著集成電路（IC）工作頻率的不斷攀升、封裝密度的急劇增加以及互連長度的延伸，信號在傳輸過程中麵臨的失真、串擾、反射、損耗等問題日益嚴峻，直接影響到係統的可靠性和性能。一本深入剖析信號完整性原理、分析方法和設計實踐的著作，對於工程師而言，無疑是不可或缺的參考。 本書並非聚焦於特定器件或模塊的內部工作原理，而是將目光投嚮瞭電子係統整體層麵，著重探討信號在物理傳輸路徑中遇到的各種挑戰以及如何剋服它們。我們將從信號在傳輸綫上的傳播特性入手，逐步深入到復雜PCB設計中信號完整性問題的成因和解決方案，涵蓋從理論分析到仿真驗證，再到實際布局布綫指導的完整流程。 第一章：信號傳播基礎與傳輸綫理論 本章將為讀者建立起對信號在電子係統中傳播的直觀認識。我們將從基本的電磁場理論齣發，解釋為什麼在高速數字電路中，普通的導綫會錶現齣傳輸綫的特性。 1.1 電磁場與電磁波：簡要迴顧電場和磁場的概念，以及它們如何相互作用産生電磁波。我們將強調，在高速電路中，信號的傳播速度不再是無限的，而是接近光速，且受到傳播介質和幾何結構的影響。 1.2 傳輸綫模型：介紹最基本的傳輸綫模型，包括分布參數模型（電感L'、電容C'、電阻R'、電導G' per unit length）。我們將詳細解析這些參數對信號傳播的影響，例如電阻和電導引起的損耗，電感和電容引起的延遲和波形畸變。 1.3 特性阻抗（Characteristic Impedance）：深入探討特性阻抗的概念，它是傳輸綫對行進波的阻礙程度，與傳輸綫的幾何尺寸和介電常數有關。理解特性阻抗的匹配對於防止信號反射至關重要。我們將推導特性阻抗的計算公式，並分析不同類型的傳輸綫（如微帶綫、帶狀綫）的特性阻抗特點。 1.4 信號反射與駐波：當信號在傳輸綫末端遇到阻抗不匹配時，會發生反射。本節將詳細分析反射的發生機製，以及反射如何導緻信號失真，形成駐波，甚至引起過壓或欠壓，影響器件的正常工作。我們將引入反射係數的概念，並演示如何計算反射。 1.5 延遲與傳播速度：介紹信號在傳輸綫上傳播的速度，即傳播速度（propagation velocity），它受到介電常數和傳輸綫結構的影響。我們將解釋信號延遲（delay）的概念，以及它如何纍積並影響時序。 1.6 損耗（Losses）：分析信號在傳輸過程中遇到的各種損耗，包括導體損耗（因電阻引起）和介質損耗（因介電材料的電導和頻率相關的介電損耗引起）。我們將闡述損耗對信號幅值和波形的影響，特彆是在高頻下。 第二章：信號完整性問題的根源與錶現 在理解瞭信號的基本傳播特性後，本章將聚焦於在實際電子係統中，信號完整性問題是如何産生以及錶現齣來的。 2.1 串擾（Crosstalk）：分析相鄰信號綫之間通過電容和電感耦閤産生的串擾。我們將區分電容耦閤和電感耦閤，並解釋它們如何導緻“橋式串擾”和“端部串擾”。研究串擾的發生機理，例如“迴聲串擾”（echo crosstalk）和“費爾卡串擾”（Far-end crosstalk, FEXT）以及“近端串擾”（Near-end crosstalk, NEXT）。 2.2 阻抗不匹配與反射：重申阻抗不匹配是信號反射的主要原因。我們將分析信號路徑中可能齣現的阻抗不匹配點，包括連接器、焊盤、過孔、元件引腳等。 2.3 信號衰減（Attenuation）：討論信號在高頻傳輸中由於導體和介質損耗引起的幅度下降。我們將分析介質損耗隨頻率增加而增加的特性，以及趨膚效應（skin effect）對導體損耗的影響。 2.4 抖動（Jitter）：介紹抖動是信號時序上的不確定性。我們將區分隨機抖動（Random Jitter, RJ）和確定性抖動（Deterministic Jitter, DJ），並分析引起抖動的原因，如串擾、電源噪聲、時鍾抖動等。 2.5 信號畸變（Signal Distortion）：總結上述各種因素共同作用下，導緻信號波形發生的變化，如上升/下降沿變緩、過衝（overshoot）、下衝（undershoot）、振鈴（ringing）等。 2.6 瞬態和電源分配網絡（PDN）噪聲：高速開關器件會從電源係統中汲取瞬時大電流，引起電源軌的電壓跌落（ground bounce）和電源反彈（power bounce），這些噪聲會耦閤到信號綫，影響信號完整性。 第三章：信號完整性問題的分析方法 本章將介紹工程師用於評估和診斷信號完整性問題的各種分析技術。 3.1 建模與參數提取：介紹如何對PCB走綫、過孔、連接器等結構進行電磁建模，以提取其電氣參數（如阻抗、延遲、S參數）。我們將討論TLM（Transmission Line Matrix）方法、有限元方法（FEM）、有限差分時域方法（FDTD）等數值分析方法。 3.2 仿真工具的應用：介紹當前廣泛使用的信號完整性仿真軟件，如HyperLynx, ADS, Sigrity等。我們將演示如何構建仿真模型，設置仿真參數，並解讀仿真結果。 3.3 S參數（Scattering Parameters）：深入講解S參數在信號完整性分析中的作用。S參數能夠準確描述多端口網絡在高頻下的傳輸特性，包括插入損耗（S21）、迴波損耗（S11）、串擾（S12, S21）等。 3.4 時域反射計（TDR）：介紹TDR作為一種強大的物理測量工具，可以用來測量傳輸綫的阻抗、檢測阻抗不匹配點以及評估損耗。 3.5 眼圖（Eye Diagram）：講解眼圖的生成原理以及如何通過眼圖評估信號的質量。眼圖能夠直觀地展示信號的噪聲裕度、抖動、上升/下降沿等關鍵指標。 3.6 串擾分析與邊界掃描：介紹專門用於分析串擾的仿真方法，以及如何通過設置不同的激勵和響應端口來評估串擾的嚴重程度。 第四章：PCB布局布綫中的信號完整性設計 本章將把理論分析轉化為實際的PCB設計規則和實踐。 4.1 PCB疊層設計：講解PCB疊層設計對信號完整性的影響，包括介電常數、介質厚度、銅箔厚度等。我們將介紹各種PCB疊層結構（如微帶綫、帶狀綫）的特性，以及如何選擇閤適的疊層來滿足高頻信號傳輸的要求。 4.2 差分信號設計：介紹差分信號的工作原理以及它在提高信號完整性方麵的優勢。我們將討論差分對的布綫規則，如保持差分對的緊耦閤、長度匹配、阻抗控製等。 4.3 阻抗匹配技術：詳細介紹各種實現阻抗匹配的手段，包括使用終端匹配電阻（串聯、並聯）、端接網絡、控製走綫寬度和間距等。 4.4 過孔（Vias）的信號完整性考量：分析過孔在信號路徑中引起的寄生參數，如寄生電感和電容，以及它們對信號完整性的影響。我們將提齣減小過孔寄生效應的設計方法，例如使用盲/埋孔、優化過孔的接地連接等。 4.5 地彈和電源反彈的抑製：介紹如何設計低阻抗的電源分配網絡（PDN）來抑製地彈和電源反彈。我們將討論使用去耦電容（decoupling capacitors）、增加電源和地平麵、減小電源迴路麵積等方法。 4.6 時鍾信號的布綫：專門探討時鍾信號的特殊性，以及如何對其進行優化布綫以減小抖動和串擾。 4.7 連接器和綫纜的選擇與使用：分析連接器和綫纜對信號完整性的影響，並提供選擇和使用時應注意的原則。 4.8 EMI/EMC與SI的協同設計：討論信號完整性設計與電磁乾擾/電磁兼容（EMI/EMC）設計之間的密切聯係，以及如何在設計初期就考慮到兩者的協同優化。 第五章：案例研究與實踐經驗 本章通過具體的實際案例，將前麵章節的理論知識和設計方法落地，幫助讀者加深理解並掌握實際應用。 5.1 高速數字接口設計案例：分析DDR內存接口、PCIe接口等高速數字接口的信號完整性設計要點，包括阻抗控製、長度匹配、眼圖分析等。 5.2 RF連接器和PCB走綫阻抗匹配：討論在射頻應用中，如何精確控製PCB走綫阻抗與射頻連接器的匹配，以實現最小的插入損耗和迴波損耗。 5.3 串擾問題的分析與解決：通過具體的設計案例，展示如何診斷串擾問題，並采取相應的布綫策略（如增加間距、屏蔽、差分走綫）進行解決。 5.4 高速時鍾信號的抖動分析與優化：針對時鍾信號，展示如何通過仿真和測量手段分析抖動，並進行優化布綫和時鍾源選擇。 5.5 電源完整性（PI）與信號完整性（SI）的綜閤分析：展示一個復雜係統設計中，信號完整性和電源完整性如何相互影響，以及如何進行綜閤分析和優化。 結論 信號完整性設計並非一蹴而就，而是需要係統性的思考和實踐。本書旨在為工程師提供一個紮實的理論基礎和實用的設計指導，幫助他們在復雜的高速電子係統設計中，有效識彆、分析和解決信號完整性問題，最終確保産品的穩定性和高性能。掌握信號完整性設計，是邁嚮高級電子係統工程師的關鍵一步。

評分☆☆☆☆☆

我一直覺得，一本好的技術書籍，除瞭內容的深度和廣度，其“可讀性”也至關重要。這本書在這方麵做得非常齣色。作者的敘述風格非常流暢，文字錶達精準而不失生動。即使是討論一些枯燥的數學公式，他也能巧妙地將其與實際工程應用聯係起來，讓讀者在理解公式的同時，也能體會到其背後的價值。我特彆喜歡書中那些“作者提示”或“工程經驗”這樣的欄目，這些小小的點綴，往往能揭示齣一些非常寶貴的實踐經驗，是其他書籍難以見到的。這本書讓我覺得，學習技術不應該是枯燥乏味的，也可以是有趣且充滿啓發的。我很高興能擁有這樣一本值得反復閱讀和藉鑒的優秀著作。

評分☆☆☆☆☆

我是一名剛入行不久的大學生，對射頻與微波領域充滿瞭好奇，但又深感入門的睏難。這本書對於我來說，簡直是一盞指路明燈。作者並沒有一開始就拋齣艱澀難懂的公式，而是用一種非常通俗易懂的方式，循序漸進地介紹瞭許多基本概念。當我遇到一些難以理解的地方時，我會嘗試翻閱書中的附錄或者參考資料，發現作者給齣的這些補充信息都非常有價值，能夠幫助我更好地理解主乾內容。我特彆喜歡書中那些“拓展閱讀”的建議，引導我去瞭解更多相關的知識，這讓我感覺自己在學習的道路上不再孤單，而是有瞭一個完整的學習路徑。這本書讓我對未來的學習充滿瞭信心。

評分☆☆☆☆☆

這部書的包裝設計非常精美，封麵采用啞光材質，印有燙金的書名，給人一種專業而厚重的感覺。我剛拿到它的時候，就被它沉甸甸的分量所吸引，感覺裏麵一定蘊含瞭豐富的知識。我尤其喜歡它內頁紙張的觸感，略帶粗糙但又光滑，閱讀起來非常舒適，不會有廉價感。而且，這本書的裝訂非常牢固，即使經常翻閱，也不擔心散架。書中的排版布局也十分閤理，字體大小適中，行距也恰到好處，讓人閱讀起來不易疲勞。章節之間的過渡自然流暢，即使是初學者也能很快地進入狀態。我個人對這類專業書籍的裝幀要求比較高，因為它們往往是陪伴我學習過程的長期夥伴，而這本書在這方麵做得非常齣色，完全超齣我的預期。我期待著能從這本書中獲得寶貴的知識，並將其應用到我的學習和工作中。

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在閱讀過程中，我發現這本書的語言風格非常嚴謹且富有邏輯性，作者在闡述每一個概念時，都力求精確，不含糊其辭。例如，在解釋某個核心原理時，作者會先從最基礎的物理定律入手，層層遞進，逐步引齣更復雜的概念，並且在必要時會給齣清晰的數學推導。我注意到作者在很多地方都使用瞭大量的圖示和錶格，這些視覺化的輔助工具極大地降低瞭理解難度，讓抽象的理論變得生動起來。特彆是那些電路原理圖，畫得非常規範，標注清晰，讓人一目瞭然。我曾嘗試閱讀過一些同類書籍，但很多都過於理論化，缺乏實踐指導，而這本書在這方麵做得非常好，感覺作者在寫作前一定做瞭大量的調研和實踐。這本書的知識體係構建得相當完整，從基礎理論到實際應用，都進行瞭深入的探討。

評分☆☆☆☆☆

對於我這樣在行業內已經有一定經驗的工程師來說，找到一本既能鞏固基礎知識又能提供新視角的書籍並不容易。這本書恰好滿足瞭我的需求。它沒有停留在教科書式的理論講解，而是花瞭很大篇幅來討論實際工程中會遇到的各種問題，比如器件的選擇、電路的優化、調試過程中的注意事項等等。我尤其欣賞作者在“案例分析”部分所提供的細節，他會深入剖析具體的項目，解釋遇到的挑戰以及是如何剋服的。這對我來說非常有啓發，讓我能夠跳齣自己固有的思維模式，從更廣闊的視角去理解設計。這本書不僅僅是知識的傳遞，更是一種經驗的分享，讀起來仿佛與一位資深的工程師在麵對麵交流，受益匪淺。

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給公司技術人員采購的工具書，反饋不錯

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