正版新書--PCB電流與信號完整性設計 (美)布魯剋斯,丁扣寶,韓雁 機械工業齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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美布魯剋斯，丁扣寶，韓雁 著

圖書標籤:

• PCB設計
• 信號完整性
• 電流完整性
• 高速電路
• 電子工程
• 布綫
• EMC
• EMI
• 機械工業齣版社
• 丁扣寶

店鋪： 麥點文化圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111499978

商品編碼：29481105315

包裝：平裝

齣版時間：2015-06-01

基本信息

書名：PCB電流與信號完整性設計

定價：49.00元

作者：(美)布魯剋斯,丁扣寶,韓雁

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2015-06-01

ISBN：9787111499978

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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本書著重物理概念，避免復雜的數學推導，闡述瞭基本電路的電流源、電流造成的信號完整性問題，以及如何解決串擾和電磁乾擾問題。主要內容包括：溫度、PCB傳輸綫、反射、耦閤電流、功率分配、趨膚效應、介電損耗和通孔等，並給齣瞭每個常見問題的實用設計方案。本書適閤作為電子與通信工程及其相關專業的教材。對於從事集成電路設計、係統設計的工程技術人員來說也是一本很好的參考書。

目錄

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齣版者的話
譯者序
前言
部分 電流的性質
　章 電子和電荷
　　1.1 電子流
　　1.2 原子結構
　　1.3 絕緣體
　　1.4 電荷場
　　1.5 磁場
　　1.6 驅動電流的力
　　1.7 電壓與電流
　　1.8 電流方嚮
　　1.9 半導體空流
第2章 基本的電流概念
　　2.1 電流類型
　　2.2 傳播速度
　　2.3 電路的時序問題
　　2.4 電流的度量
　　2.5 測量技術
　　2.6 熱、噪聲和電流閾值
　第3章 基本的電流定律
　　3.1 電流在迴路中流動
　　3.2 迴路中的電流處處恒定
　　3.3 歐姆定律
　　3.4 基爾霍夫定律
　　3.5 基爾霍夫第二定律
第二部分 基本電路中電流的流動
　第4章 電阻電路
　　4.1 電阻率
　　4.2 電阻的電流和相位
　　4.3 串聯電阻
　　4.4 並聯電阻
　　4.5 功率和能量
　　4.6 電阻分壓器
　第5章 電抗電路：電容器和電容
　　5.1 電容的性質
　　5.2 電容的定義
　　5.3 電流'通過'電容器
　　5.4 AC電流'通過'電容器
　　5.5 位移電流
　　5.6 電容的歐姆定律
　　5.7 容抗與頻率的關係圖
　　5.8 電容的相移
　　5.9 電容器的組閤形式
　　5.10 電容器功耗
　　5.11 電容公式
　第6章 電抗電路：電感器和電感
　　6.1 電感的性質
　　6.2 電感的定義
　　6.3 DC電流'通過'電感器
　　6.4 AC電流'通過'電感器
　　6.5 電感的歐姆定律
　　6.6 感抗與頻率的關係圖
　　6.7 電感相移
　　6.8 電感器的組閤形式
　　6.9 電感器功耗
　　6.10 電感的一般公式
　　6.11 趨膚效應
　第7章 電抗電路：諧振
　　7.1 串聯諧振
　　7.2 並聯諧振
　第8章 阻抗
　　8.1 阻抗的含義
　　8.2 阻抗的大小
　　8.3 阻抗相位
　　8.4 串聯RLC電路示例
　　8.5 並聯RLC電路示例
　　8.6 功率因數
　　8.7 諧振時的RLC電路
　　8.8 諧振點附近R的影響
　　8.9 阻抗的組閤形式
　第9章 實際元件和寄生效應
　　9.1 電阻器
　　9.2 電感器
　　9.3 電容器
　　9.4 元件間的耦閤
　　9.5 自諧振
　0章 時間常數和濾波器
　　10.1 RC時間常數
　　10.2 L/R時間常數
　　10.3 RC濾波器
　　10.4 品質因數Q
　1章 變壓器
　　11.1 磁場迴顧
　　11.2 耦閤效率-鐵心
　　11.3 耦閤效率-頻率限製
　　11.4 耦閤效應-匝數比
　　11.5 電流和阻抗比
　　11.6 變壓器損失和效率
　　11.7 繞組極性：楞次定律
　2章 差分電流
　　12.1 概念
　　12.2 一些說明
　　12.3 差模和共模（奇模和偶模）
　　12.4 模式轉移或轉換
　3章 半導體
　　13.1 電子殼層迴顧
　　13.2 半導體摻雜
　　13.3 半導體二極管結
　　13.4 齊納二極管
　　13.5 通過二極管的電流
　　13.6 雙極晶體管
　　13.7 場效應晶體管
第三部分 電壓源和電流源
　4章 電壓源和電流源
　　14.1 基本電壓源和電流源
　　14.2 理想電壓源和電流源
　　14.3 等效電路
第四部分 電路闆上的電流
　5章 電流在電路闆上的流動
　　15.1 信號電流
　　15.2 電源電流
　　15.3 返迴電流
　6章 電流和走綫溫度
　　16.1 基本概念
　　16.2 曆史背景
　　16.3 各種關係
　　16.4 熔斷電流
　7章 電流反射
　　17.1 一個命題
　　17.2 基本問題
　　17.3 臨界長度
　　17.4 傳輸綫
　　17.5 終端
　　17.6 反射係數
　　17.7 耦閤影響阻抗的方式
　　17.8 電流如何流動
　　17.9 差分電流如何流動
　8章 耦閤電流/EMI/串擾
　　18.1 基本概念
　　18.2 天綫
　　18.3 EMI
　　18.4 串擾
　9章 電流分布和旁路電容
　　19.1 問題的本質
　　19.2 傳統方法
　　19.3 電源分布阻抗方法
　　19.4 采用哪種方法
　第20章 隨頻率變化的電阻和有損傳輸綫
　　20.1 趨膚效應
　　20.2 介質損耗
　　20.3 傳輸綫損耗
　第21章 電流和過孔
　　21.1 過孔功耗
　　21.2 過孔電感
　　21.3 過孔特徵阻抗
　　21.4 過孔內的反射
　　21.5 盲孔和埋孔
　第22章 電流和信號完整性
　　22.1 曆史視角
　　22.2 PCB設計規則
　　22.3 差分走綫設計規則
　　22.4 過孔設計規則
　　22.5 相信這些設計規則的原因
　附錄A 電流和麥剋斯韋
　附錄B 眼圖
　附錄C 電路闆的消亡

作者介紹

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文摘

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序言

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《PCB電流與信號完整性設計》—— 打造高速、可靠電子産品的基石 在當今電子産品飛速發展的時代，PCB（Printed Circuit Board，印製電路闆）作為電子元器件的載體和電路的連接者，其設計的好壞直接關係到整個産品的性能、穩定性和可靠性。尤其是隨著電子設備集成度的不斷提高，信號傳輸速度的急劇攀升，PCB設計中對電流和信號完整性的考量變得尤為重要。任何細微的疏忽都可能導緻信號失真、串擾、電磁乾擾（EMI）等問題，輕則影響産品性能，重則導緻産品失效。 《PCB電流與信號完整性設計》一書，正是為瞭應對這一挑戰而誕生的。它並非一本泛泛而談的概論性著作，而是深入剖析PCB設計中電流分布和信號傳輸過程中的關鍵物理原理，並在此基礎上提供瞭一套係統、詳實的設計方法論和實踐指南。本書旨在幫助工程師們掌握理解和解決PCB設計中復雜問題的能力，從而設計齣滿足嚴苛性能要求的高速、高頻、高密度電子産品。 深入理解電流分布的學問：電源完整性 在電子係統中，穩定可靠的電源供應是所有電路正常工作的先決條件。PCB上的電流路徑往往並非理想的低阻抗導綫，而是具有一定的阻抗。當高速開關電路工作時，瞬態電流會在這些路徑上産生電壓跌落（IR Drop）和地彈（Ground Bounce）等現象，這些都會直接影響到芯片的供電電壓，進而引發各種性能問題，如時序錯誤、邏輯翻偏、甚至誤判。 本書首先從電磁場和傳輸綫理論入手，詳細闡述瞭PCB走綫、過孔、焊盤等結構如何影響電流的分布和阻抗。它會細緻地分析電源層、地層以及信號層之間的耦閤關係，以及這些耦閤如何影響信號的完整性。讀者將學習到如何計算走綫的直流和交流阻抗，理解電容和電感在電源分配網絡（PDN）中的作用。 特彆地，書中會深入探討電源完整性（Power Integrity, PI）的設計要點。這包括： PDN阻抗的優化： 如何通過閤理的電源層/地層設計、去耦電容的選型和布局，有效降低PDN的阻抗，確保芯片在任何工作狀態下都能獲得穩定、純淨的電源。書中會詳細講解不同類型去耦電容（陶瓷電容、鉭電容、電解電容）的特性、 ESR（等效串聯電阻）和 ESL（等效串聯電感）的影響，以及如何根據工作頻率選擇最優的去耦電容組閤和布局策略。 IR Drop的分析與緩解： 介紹如何使用仿真工具進行IR Drop分析，以及在設計階段如何通過增加電源/地走綫的寬度、采用多層電源/地平麵、優化過孔設計等方法來最小化IR Drop。 地彈的産生機製與抑製： 解釋高頻信號開關時，地電流迴流路徑上的電感效應如何導緻地彈，並提供諸如增加地平麵密度、優化地過孔設計、閤理劃分地平麵等抑製地彈的有效措施。 電源/地平麵之間的耦閤： 分析電源和地平麵之間的電容耦閤如何影響信號完整性，以及如何通過調整平麵之間的距離和介電常數來優化耦閤效果。 通過對這些內容的學習，工程師們將能夠建立起對電源完整性設計的深刻理解，掌握主動預防和解決電源相關問題的能力，為電子産品的穩定運行打下堅實的基礎。 精益求精的信號傳輸：信號完整性 信號完整性（Signal Integrity, SI）是PCB設計中另一個至關重要的環節。隨著信號傳輸速率的提高，PCB走綫不再是簡單的導綫，而是變成瞭復雜的傳輸綫。信號在傳輸過程中會受到多種因素的影響，如阻抗失配、反射、串擾、損耗、時序偏差等。這些問題一旦齣現，將導緻信號波形失真，如過衝、下衝、振鈴、時鍾抖動等，嚴重影響數據的正確傳輸和電路的正常工作。 本書對信號完整性進行瞭係統性的闡述，從基礎的傳輸綫理論講起，逐步深入到實際設計中的各種挑戰。讀者將學習到： 傳輸綫理論與阻抗匹配： 詳細講解傳輸綫模型（RLCG模型），理解阻抗、傳播延遲、衰減等參數的意義。重點介紹阻抗匹配的必要性，以及如何在PCB設計中實現嚴格的阻抗控製，包括走綫寬度、層疊結構、介質損耗等。 反射的産生與消除： 分析阻抗不匹配如何導緻信號反射，以及反射如何影響信號質量。書中會介紹使用終端匹配（串聯匹配、並聯匹配）等方法來消除反射，並提供具體的計算和仿真指導。 串擾的機理與抑製： 深入剖析同層、跨層以及電源/地平麵之間的串擾是如何産生的。讀者將學習到諸如增加走綫間距、采用差分對設計、優化信號層與電源/地平麵之間的關係、利用地隔離等多種抑製串擾的有效手段。 信號損耗的分析與補償： 講解介質損耗和導體損耗對信號衰減的影響，尤其是在高頻應用中。書中會介紹如何評估信號損耗，以及如何通過選擇低損耗介質材料、優化走綫長度、采用信號衰減補償技術來改善信號質量。 時序和抖動分析： 解釋信號傳播延遲的變化如何影響時序，以及抖動（Jitter）對高速數字信號的影響。書中會介紹時序預算的概念，以及如何通過優化設計來減小時序誤差和抖動。 差分信號設計： 詳細講解差分信號的優勢，如抗乾擾能力強、信噪比高，以及差分對的布局布綫規則，包括等長、等距、對稱等設計要點。 實踐導嚮的設計方法與工具 理論知識的掌握固然重要，但將其轉化為實際的設計能力則需要紮實的實踐經驗和有效的工具。本書並非僅僅停留在理論層麵，而是強調實踐導嚮的設計方法。 仿真工具的應用： 詳細介紹如何利用業界主流的PCB設計和仿真工具，如Allegro/OrCAD、Altium Designer、HyperLynx等，對PCB進行電源完整性和信號完整性仿真。書中會指導讀者如何建立準確的仿真模型，設置仿真參數，以及如何解讀仿真結果，並基於仿真結果優化設計。 設計規則的建立與檢查： 強調建立一套完善的設計規則（Design Rules）對於確保PCB設計質量的重要性。書中會提供一些通用的設計規則模闆，並指導讀者如何根據具體項目需求進行定製。同時，會介紹如何利用設計規則檢查（DRC）工具來驗證設計的閤規性。 典型案例分析： 通過分析一些實際的PCB設計案例，書中會生動地展示如何將理論知識應用於解決實際問題。這些案例將涵蓋高速存儲器接口、CPU接口、射頻電路等不同場景，為讀者提供寶貴的參考。 EMC/EMI的初步考慮： 雖然本書的重點是電流和信號完整性，但書中也會涉及EMC/EMI（電磁兼容/電磁乾擾）的初步考慮。由於良好的電流和信號完整性設計是實現EMC/EMI設計的基礎，書中會指齣如何通過優化PI/SI設計來減少電磁輻射和提高抗乾擾能力。 目標讀者群 本書適閤於所有從事PCB設計、硬件開發、嵌入式係統設計的工程師，包括： PCB Layout工程師： 掌握書中內容，能夠設計齣滿足高速、高頻要求的PCB。 硬件工程師： 深入理解PCB設計對整體電路性能的影響，能夠與Layout工程師進行更有效的溝通，共同解決設計難題。 嵌入式係統工程師： 瞭解高速信號在PCB上的傳輸特性，有助於更好地理解和調試嵌入式設備。 電子工程專業的學生： 作為學習PCB設計和信號完整性的優秀教材，為未來的職業生涯打下堅實基礎。 對電子産品設計感興趣的愛好者： 能夠係統地瞭解現代電子産品設計背後的關鍵技術。 結語 《PCB電流與信號完整性設計》不僅是一本技術手冊，更是一本思維工具。它引導讀者跳齣傳統的“連接”思維，深入理解電子信號在物理世界中的行為。通過掌握書中闡述的原理和方法，工程師們將能夠更自信、更高效地應對日益復雜的電子産品設計挑戰，設計齣性能卓越、穩定可靠的電子産品，從而在競爭激烈的市場中脫穎而齣。這本精心編寫的著作，必將成為您PCB設計領域不可或缺的寶貴資源。

評分☆☆☆☆☆

在翻閱這本書的目錄和封麵時，我被它所涵蓋的深度和廣度所吸引。作為一個初學者，我一直為PCB設計中的信號完整性問題感到頭疼，常常在實際操作中遇到各種難以解釋的現象。這本書的書名直接點明瞭核心問題，讓我看到瞭解決這些睏境的希望。我特彆關注書中是否會深入講解高速信號傳輸的原理，比如時域和頻域的分析方法，以及如何通過閤理的布局布綫來抑製反射、串擾和振鈴。此外，我對書中關於電源完整性的論述也很感興趣，畢竟穩定可靠的電源是所有電路正常工作的基石。如果這本書能夠結閤最新的EDA工具和設計流程，提供一些實用的技巧和最佳實踐，那將是極大的幫助。我希望這本書能夠用清晰易懂的語言，避免過於晦澀的理論，讓像我這樣的初學者也能循序漸進地掌握這些復雜的概念。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，PCB設計不僅僅是畫圖，更是對物理規律的深刻理解和巧妙運用。尤其是在處理高頻信號和高密度電路時，信號的完整性與電流的閤理分配是決定産品成敗的關鍵。這本書的書名直接切中瞭這一核心痛點，這讓我對它寄予厚望。我希望書中能夠詳細闡述諸如信號耦閤、阻抗控製、差分信號設計、電源去耦等一係列重要的信號完整性設計原則，並給齣具體的計算公式和設計指南。同時，對於電流分布方麵，我也希望它能涉及如何通過閤理的布綫和過孔設計，減小電流密度，避免熱點産生，以及如何處理地彈效應和電源噪聲等問題。如果書中能提供一些實際的設計案例，分析常見的信號完整性失效模式及其規避方法，那就更加完美瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版在我的意料之中，因為當前電子行業的飛速發展對PCB設計提齣瞭越來越高的要求。特彆是隨著集成電路的性能不斷提升，信號傳輸的速度也越來越快，信號完整性問題變得尤為突齣。作為一名資深的PCB工程師，我深知在實際項目中，如何有效控製電流分布和保證信號完整性，直接關係到産品的穩定性和性能。因此，一本能夠係統性地梳理和講解這些關鍵技術的書籍，對於行業內的從業人員來說，具有極高的參考價值。我期待這本書能夠提供一些前沿的分析工具和仿真方法，以及一些針對不同應用場景的優化策略。同時，我也希望書中能夠包含一些具有代錶性的案例分析，通過實際問題的解決過程，加深讀者對理論知識的理解和應用。

評分☆☆☆☆☆

作為一名硬件工程師，我深知在現代電子産品設計中，PCB設計的重要性日益凸顯。尤其是在追求高性能和小型化的過程中，信號完整性和電流分布的優化變得尤為關鍵。這本書的書名“PCB電流與信號完整性設計”恰好觸及瞭我的專業需求。我期待這本書能夠深入探討高速信號傳輸中的各種挑戰，例如反射、串擾、時序抖動等，並提供切實可行的解決方案。同時，我也希望書中能夠詳細講解電流的分布規律，以及如何通過閤理的PCB布局布綫來確保電源的穩定性和可靠性，避免齣現電磁乾擾（EMI）和電磁兼容性（EMC）問題。如果書中能包含一些實用的設計工具的使用指導，以及針對不同應用場景的案例分析，那將是極大的福利，能幫助我更好地應對實際工作中的復雜問題。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計給我留下瞭深刻的印象，簡潔卻又不失專業感。我一直對PCB設計領域有著濃厚的興趣，尤其是在處理復雜電路時，對電流和信號完整性的理解至關重要。雖然我還沒有深入閱讀這本書的內容，但從其書名和作者的知名度來看，我對其內容充滿瞭期待。特彆是“PCB電流與信號完整性設計”這個主題，是當前電子産品小型化、高性能化趨勢下不可或缺的關鍵技術。我希望這本書能提供一套係統性的理論框架，並輔以大量的實例和實操指導，幫助讀者理解電流分布、信號耦閤、阻抗匹配、EMI/EMC等核心概念，並掌握相應的分析和優化方法。我相信，一本好的技術書籍不僅能傳授知識，更能激發讀者的思考和創新能力，我期待這本書能成為我PCB設計之路上的良師益友。