Cadence高速電路闆設計與仿真(第5版)——信號與電源完整性分析 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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周潤景著 著

圖書標籤:

• 高速電路闆設計
• 信號完整性
• 電源完整性
• Cadence
• 仿真
• PCB設計
• 電子工程
• 電磁兼容性
• 電路分析
• 第五版

店鋪： 滿苑逞嬌圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121257247

商品編碼：29738527914

包裝：平裝

齣版時間：2015-04-01

基本信息

書名：Cadence高速電路闆設計與仿真(第5版)——信號與電源完整性分析

定價：88.00元

作者：周潤景著

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2015-04-01

ISBN：9787121257247

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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Cadence高速電路闆設計與仿真經典力作

內容提要

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本書以Cadence Allegro SPB 16.6為基礎，以具體的高速PCB為範例，詳盡講解瞭IBIS模型的建立、高速PCB的預布局、拓撲結構的提取、反射分析、串擾分析、時序分析、約束驅動布綫、後布綫DRC分析、差分對設計等信號完整性分析，以及目標阻抗、電源噪聲、去耦電容器模型與布局、電源分配係統、電壓調節模塊、電源平麵、單節點仿真、多節點仿真、直流分析、交流分析、模型提取等電源完整性分析內容。

目錄

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章 高速PCB設計知識
1.1 學習目標
1.2 課程內容
1.3 高速PCB設計的基本概念
1.4 PCB設計前的準備工作
1.5 高速PCB布綫
1.6 布綫後信號完整性仿真
1.7 提高抗電磁乾擾能力的措施
1.8 測試與比較
1.9 混閤信號布局技術
1.10 過孔對信號傳輸的影響
1.11 一般布局規則
1.12 電源完整性理論基礎
1.13 本章思考題
第2章 仿真前的準備工作
2.1 學習目標
2.2 分析工具
2.3 IBIS模型
2.4 驗證IBIS模型
2.5 預布局
2.6 PCB設置
2.7 基本的PCB SI功能
2.8 本章思考題
第3章 約束驅動布局
3.1 學習目標
3.2 相關概念
3.3 信號的反射
3.4 串擾的分析
3.5 時序分析
3.6 分析工具
3.7 創建總綫（Bus）
3.8 預布局拓撲提取和仿真
3.9 前仿真時序
3.10 模闆應用和約束驅動布局
3.11 本章思考題
第4章 約束驅動布綫
4.1 學習目標
4.2 手工布綫
4.3 自動布綫
4.4 本章思考題
第5章 後布綫DRC分析
5.1 學習目標
5.2 為多闆仿真創建DesignLink
5.3 後仿真
5.4 本章思考題
第6章 差分對設計
6.1 學習目標
6.2 建立差分對
6.3 仿真前的準備工作
6.4 仿真差分對
6.5 差分對約束
6.6 差分對布綫
6.7 後布綫分析
6.8 本章思考題
第7章 電源完整性工具
7.1 學習目標
7.2 課程內容
7.3 電源完整性分析工具
7.4 進行電源完整性分析的意義
7.5 目標阻抗
7.6 PDS中的噪聲
7.7 去耦電容器
7.8 電源分配係統（PDS）
7.9 電壓調節模塊（VRM）
7.10 電源平麵
7.11 Allegro PCB PI option XL電源完整性分析流程
7.12 Allegro PCB PI option XL的使用步驟
7.13 本章思考題
第8章 電容器和單節點仿真
8.1 學習目標
8.2 第7章迴顧
8.3 去耦電容器
8.4 去耦電容器的頻率響應
8.5 電源/地平麵對上的電容器模型
8.6 串聯諧振
8.7 並聯諧振
8.8 使用Allegro PCB PI option XL設計目標阻抗
8.9 本章思考題
第9章 平麵和多節點仿真
9.1 學習目標
9.2 第8章迴顧
9.3 電容器布局
9.4 平麵模型
9.5 電源平麵的損耗
9.6 多節點仿真
9.7 使用電源完整性工具進行多節點分析
9.8 本章思考題
0章 貼裝電感和電容器庫
10.1 學習目標
10.2 第9章迴顧
10.3 電源完整性工具元器件庫的管理
10.4 電容器中的電感
10.5 在Allegro PCB PI option XL中配置電容器
10.6 使用Allegro PCB PI option XL創建電容器模型
10.7 對PCB進行電源完整性分析
10.8 本章思考題
1章 通道分析
11.1 學習目標
11.2 新增功能
11.3 前提條件
11.4 SigXplorer增強功能
11.5 圖形用戶界麵更新
11.6 其他增強功能
11.7 腳本演示
11.8 本章思考題
2章 PDN分析
12.1 學習目標
12.2 新增功能
12.3 更新的圖形界麵
12.4 新的PDN分析流程
12.5 性能增強
12.6 PDN分析過程
12.7 去耦電容器的管理
12.8 單節點分析
12.9 直流分析
12.10 交流分析
12.11 模型提取
12.12 本章思考題

作者介紹

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周潤景教授，IEEE/EMBS會員，中國電子學會高級會員，航空協會會員，主要研究方嚮是高速數字係統的信號與電源完整性聯閤設計與優化，具有豐富的數字電路、傳感器與檢測技術、模式識彆、控製工程、EDA技術等課程的教學經驗。

文摘

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序言

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《印刷電路闆設計實戰指南：從概念到量産》 內容概述： 本書是一本深入淺齣的印刷電路闆（PCB）設計實戰手冊，旨在為讀者提供一套係統、全麵的PCB設計流程和實操技巧。全書圍繞“從概念到量産”這一主綫，詳盡講解瞭PCB設計的各個環節，從項目需求分析、原理圖繪製、元器件選型，到PCB布局布綫、信號完整性與電源完整性基礎、熱學管理，再到DFM（可製造性設計）、DFA（可裝配性設計）以及與PCB製造廠的有效溝通，直至最終的生産製造和質量控製。本書強調理論與實踐的緊密結閤，通過大量的實例分析和流程演示，幫助讀者掌握將電子産品設計概念轉化為高質量、可量産的PCB實物。 章節內容詳情： 第一部分：PCB設計基礎與流程 第一章：PCB設計概覽與項目啓動 1.1 電子産品開發流程簡介： 闡述瞭從概念提齣、方案設計、原理圖開發、PCB設計、樣機製作、調試測試到批量生産的完整生命周期。 1.2 PCB在電子産品中的核心作用： 強調PCB作為電子元器件的載體和電氣連接的基石，其設計質量直接影響産品的性能、可靠性、成本和體積。 1.3 PCB設計項目需求分析： 詳細講解如何準確理解和轉化産品需求，包括功能需求、性能指標（速度、功耗、精度等）、成本目標、尺寸限製、工作環境、可靠性要求以及閤規性標準。 1.4 PCB設計流程解析： 梳理並圖示化PCB設計的主要階段，如需求分析、原理圖設計、元器件庫建立、PCB封裝定義、PCB布局、PCB布綫、DRC（設計規則檢查）與LVS（版圖與原理圖一緻性檢查）、CAM（計算機輔助製造）文件輸齣、 Gerber文件生成與校對。 1.5 設計工具與硬件環境準備： 介紹主流PCB設計軟件（如Altium Designer, PADS, OrCAD等）的基本功能和工作界麵，以及設計過程中所需的硬件設備（高性能計算機、顯示器、鼠標等）。 第二章：原理圖設計與元器件管理 2.1 原理圖設計基礎： 講解繪製清晰、規範、易於理解的原理圖的重要性，包括符號庫的使用、導綫連接、總綫的使用、層次化設計方法。 2.2 元器件選型指南： 詳細介紹在原理圖設計階段，如何根據電路功能、性能指標、功耗、封裝、成本、供貨周期以及可靠性等因素，科學地選擇閤適的電子元器件。 2.3 元器件庫的建立與管理： 教授如何創建、編輯和管理PCB設計所需的元器件庫，包括符號庫（Schematic Library）和PCB封裝庫（Footprint Library），強調封裝與原理圖符號的對應關係。 2.4 建立原理圖與PCB封裝的關聯： 演示如何將原理圖中的元器件符號與對應的PCB封裝進行精確鏈接，這是後續PCB布局布綫的基礎。 2.5 協同設計與版本控製： 介紹在團隊協作中，如何進行原理圖的共享、評審和版本管理，確保設計的一緻性和可追溯性。 第二部分：PCB布局布綫策略與技巧 第三章：PCB布局（Placement）的核心原則 3.1 布局前的準備工作： 包括導入原理圖、導入封裝庫、定義PCB闆框、設置Units（單位）與Grid（柵格）。 3.2 關鍵元器件的優先布局： 講解如何優先放置CPU、FPGA、內存、電源管理IC（PMIC）、大功率器件、高速接口等核心元器件。 3.3 信號流嚮與連接性分析： 強調根據信號流嚮進行布局，盡量縮短關鍵信號的走綫長度，減少信號交叉和串擾。 3.4 電源與地網絡的布局策略： 介紹如何閤理布局電源和地綫，確保電流路徑的順暢和電磁兼容（EMC）性能。 3.5 thermal（散熱）考慮： 講解如何考慮大功率器件的散熱需求，預留散熱空間和散熱孔。 3.6 考慮DFM/DFA的布局： 提及在布局階段就應考慮可製造性和可裝配性，例如避免元件過於密集、留齣測試點空間等。 3.7 布局工具與技巧： 介紹軟件中自動布局、手動調整、組件對齊、對齊到柵格等功能的應用。 第四章：PCB布綫（Routing）的藝術與工程 4.1 布綫前的準備： 設置設計規則（Design Rules），包括層定義、綫寬、過孔大小、間距、蛇行綫（Delay Line）設置等。 4.2 關鍵信號的布綫策略： 高速信號布綫： 差分對的布綫（等長、等距、緊耦閤），單端高速信號的參考平麵選擇，避免阻抗不連續點。 模擬信號布綫： 信號與噪聲源的隔離，地綫的分割與連接。 電源綫布綫： 寬電源綫、減小環路麵積、采用星型連接（必要時）。 4.3 過孔（Via）的使用與優化： 講解不同類型過孔（通孔、盲孔、埋孔）的應用場景，過孔對阻抗的影響，過孔數量的控製。 4.4 地平麵（Ground Plane）與電源平麵（Power Plane）的設計： 強調使用完整的地平麵和電源平麵，降低阻抗，提供良好的EMC性能，並作為信號的參考平麵。 4.5 散熱布綫： 散熱過孔（Thermal Via）的閤理使用，將熱量傳導至散熱片或大麵積銅箔。 4.6 蛇行綫（Delay Line）的應用： 在需要信號時序匹配的情況下，如何設計蛇行綫來調整信號延遲。 4.7 軟件自動化布綫與手動優化： 介紹軟件的自動布綫功能，以及如何進行手動精細調整，以滿足性能和規則要求。 4.8 電磁兼容（EMC）與信號完整性（SI）的布綫考量： 討論如何在布綫過程中最小化串擾、反射和輻射。 第五章：設計規則檢查（DRC）與版圖驗證 5.1 DRC規則的設置與理解： 詳細解析PCB設計規則中的各項參數，如最小綫寬、最小間距、最小孔徑、焊盤大小、銅箔與外形邊緣距離等。 5.2 運行DRC並分析報告： 演示如何運行DRC檢查，並詳細解讀DRC報告，逐一解決發現的設計規則違例。 5.3 LVS（版圖與原理圖一緻性檢查）： 驗證PCB版圖中的連接關係是否與原理圖完全一緻，防止因手工修改或工具錯誤導緻的連接錯誤。 5.4 3D視圖驗證： 利用PCB設計軟件的3D功能，直觀檢查元器件的堆疊、安裝孔位置、連接器方嚮等，避免物理乾涉。 5.5CAM（計算機輔助製造）文件生成與校對： 講解Gerber文件、鑽孔文件（Excellon）、物料清單（BOM）、坐標文件（Pick-and-Place File）等的生成過程，以及如何使用CAM查看器進行最終的校對，確保文件與設計意圖一緻。 第三部分：先進的PCB設計考量 第六章：基礎的信號完整性（SI）與電源完整性（PI）分析 6.1 SI基本概念： 信號反射、串擾、損耗、失真等現象的成因與危害。 6.2 SI分析的必要性： 何時需要進行SI分析，對於高速、高頻信號的重要性。 6.3 信號完整性的關鍵設計要素： 阻抗匹配、參考平麵、走綫長度、綫寬、間距、過孔等。 6.4 PI基本概念： 電壓降（IR Drop）、電源噪聲、去耦電容的作用。 6.5 PI分析的必要性： 確保元器件獲得穩定、乾淨的電源供應。 6.6 電源完整性的關鍵設計要素： 電源平麵設計、去耦電容布局與選型、電源綫寬度、VRM（電壓調節模塊）布局。 6.7 仿真工具簡介（非深入使用）： 簡要介紹SI/PI仿真軟件的原理和作用，指齣其在設計中的輔助定位價值。 第七章：熱學管理與EMC設計考量 7.1 PCB熱學問題分析： 講解發熱源識彆（大功率器件、CPU、GPU等）、熱傳導、熱輻射、對流。 7.2 熱設計基礎： thermal via、散熱銅箔、散熱槽、與散熱器的配閤。 7.3 元器件布局的熱學優化： 高低功率器件的分布、通風通道的考慮。 7.4 EMC設計基礎： 電磁乾擾（EMI）的産生、傳播與接收。 7.5 PCB的EMI/EMC設計原則： 接地平麵完整性、信號迴路最小化、濾波、屏蔽。 7.6 關鍵EMC設計細節： 差分信號與單端信號的隔離、高頻信號的走綫約束、濾波器的正確使用。 7.7 EMC的DFM/DFA結閤： 在設計初期就考慮EMC，減少後期修改的成本。 第四部分：PCB製造與質量控製 第八章：DFM（可製造性設計）與DFA（可裝配性設計） 8.1 DFM的重要性： 強調設計與製造的銜接，降低製造成本，提高一次良率。 8.2 常見DFM問題解析： 最小綫寬/間距、最小孔徑、焊盤與過孔間距、銅箔與闆邊距離、阻焊層（Solder Mask）的開口大小、絲印層（Silkscreen）的清晰度等。 8.3 DFA的重要性： 保證PCB闆能夠順利、高效地完成貼片和焊接過程。 8.4 常見DFA問題解析： 元器件間距、貼裝方嚮、測試點布局、焊盤設計、異形闆的裝配等。 8.5 如何將DFM/DFA融入設計流程： 從原理圖、布局、布綫到CAM輸齣的各個環節的注意事項。 8.6 利用DFM/DFA檢查工具： 介紹設計軟件內置的DFM/DFA檢查功能，以及第三方CAM工程軟件的DFM檢查。 第九章：PCB製造流程與廠方溝通 9.1 PCB製造工藝概述： 簡要介紹多層闆、HDI（高密度互連）闆、柔性闆（Flex PCB）、剛撓結閤闆（Rigid-Flex PCB）等不同類型的製造工藝。 9.2 PCB製造的基本步驟： 顯影、蝕刻、鑽孔、電鍍、層壓、圖形轉移、錶麵處理等。 9.3 與PCB製造廠的有效溝通： 提供完整的CAM文件： 確保Gerber、鑽孔、BOM、坐標文件等的準確性和完整性。 明確工藝要求： 闆厚、銅厚、阻抗控製要求、錶麵處理（ENIG、OSP、HASL等）、顔色、層數、阻抗測試點等。 討論潛在的設計風險： 提前與廠方溝通設計中可能遇到的製造難題。 報價與交期： 依據設計規格與廠方進行詳細的報價與交期協商。 9.4 PCB質量控製與測試： AOI（自動光學檢查）、ICT（在綫測試）、功能測試。 附錄： 附錄A：常用PCB設計術語錶 附錄B：典型PCB設計案例分析 本書通過係統性的講解和豐富的實踐指導，旨在幫助讀者全麵掌握PCB設計技能，從容應對各種復雜的電子産品設計挑戰，確保設計成果的性能、可靠性和可製造性，最終實現産品的成功上市。

評分☆☆☆☆☆

說實話，初次接觸這本書時，我差點被其中復雜的數學公式和等效電路模型嚇退。但這本關於高速設計的著作，它的價值恰恰就在於這種毫不妥協的嚴謹性。它沒有迴避那些令人頭疼的拉普拉斯變換和S參數的深入推導，而是把它們當作理解信號完整性的基礎語言來教授。我記得有一章專門討論瞭損耗模型，如何區分介質損耗和導體損耗，並且量化瞭它們對眼圖張開度的具體影響。這對於追求極緻性能的工程師來說至關重要。如果隻是想知道“如何設置PCB設計規則檢查（DRC）”，那可能這本書顯得過於深奧瞭，但如果你想知道這些規則背後的物理學根源，並且有能力自己推導或修改仿真器參數，那麼它就是一本無價之寶。作者的敘述風格非常注重邏輯鏈條的完整性，每一步推導都有清晰的物理意義支撐，使得原本抽象的電磁理論變得可以被工程師所掌控和應用，而不是僅僅停留在概念層麵。

評分☆☆☆☆☆

我喜歡這本書的地方在於它始終保持著一種麵嚮未來的、具有前瞻性的視角。即便是一本第五版，它對於高階多層闆結構和新興材料特性（如低損耗介質）的討論也相當到位。書中對眼圖的抖動（Jitter）分析部分，清晰地劃分瞭確定性抖動（DJ）和隨機抖動（RJ）的來源，並提供瞭相應的去抖動（De-emphasis）和均衡（Equalization）技術的理論依據。這對於應對下一代高速串行接口如PCIe Gen5/6或DDR5/6的設計挑戰非常有指導意義。它沒有停留在對傳統信號反射問題的修補上，而是將重點放在如何從源頭控製信號完整性，強調嵌入式設計的理念。總而言之，這不是一本適閤新手“嘗鮮”的書，它更像是一份為誌在解決行業最棘手問題的工程師準備的“高級武器庫”，需要深厚的電路和電磁學背景作為前提，但一旦掌握，對高速設計的認知將産生質的飛躍。

評分☆☆☆☆☆

這本厚厚的書擺在桌上，光是封麵那一抹沉穩的藍就透著一股專業範兒。我抱著學習最新高速設計理念的期望翻開它，結果發現，內容深度完全超齣瞭我的預期。它不像市麵上那些泛泛而談的入門指南，更像是一本深入骨髓的“內功心法”。作者對PCB布局中電磁場的耦閤效應分析得極為透徹，特彆是講解過孔（Via）效應的那幾章，簡直是教科書級彆的拆解。我以前總覺得過孔隻是個導通的橋梁，看完這裏纔明白，它本身就是一個復雜的LC諧振腔，對信號的上升時間和阻抗匹配有著毀滅性的影響。書中列舉瞭大量實測數據和仿真模型，從理論到實踐的銜接非常緊密。如果你的工作涉及到GHz級彆的信號傳輸，或者對串擾（Crosstalk）的物理成因感到睏惑，這本書能幫你構建起一套完整的、基於物理學的解決問題的框架。它不是那種讓你快速學會某個軟件操作的速成手冊，而是讓你真正理解“為什麼這麼做”的底層邏輯。我個人尤其欣賞它在封裝（Package）設計與闆級設計之間的橋梁搭建，這通常是行業內最容易脫節的兩個環節。

評分☆☆☆☆☆

這本書的閱讀體驗非常“厚重”，它不像是那種可以隨時翻開看一小段然後閤上的工具書，而是需要投入大量時間，像啃一塊硬骨頭一樣去消化。它更側重於理論構建和係統級的分析思維的培養，而非針對特定軟件版本的操作指南。比如，在談到時域和頻域分析的轉換時，它強調瞭傅裏葉變換在理解信號失真中的核心作用，並展示瞭如何通過觀察頻域中的特定陷波點來定位時域中的設計缺陷。這種跨域的思維訓練是當前很多工程教育中缺失的。對於那些想要從“操作員”晉升到“架構師”級彆的工程師來說，這本書提供瞭必要的理論基石。雖然某些關於非綫性傳輸綫的討論稍顯晦澀，但正是這種對極限情況的深入探討，纔讓讀者對常規設計的安全裕度有瞭更清晰的把握。它是一本值得放在案頭，反復研讀，每次都能發現新東西的參考書。

評分☆☆☆☆☆

作為一名資深的設計師，我最大的痛點之一是電源完整性（PI）在實際落地中的復雜性。這本書在這方麵著墨甚多，讓我耳目一新。它沒有簡單地羅列去耦電容的選型原則，而是深入探討瞭電源分配網絡（PDN）的阻抗目標函數設計。書中對去耦電容的等效串聯電感（ESL）如何影響高頻電流迴路完整性進行瞭細緻的剖析，特彆是模擬瞭不同層疊結構下，地彈（Ground Bounce）和電源噪聲的傳播路徑。更具啓發性的是，書中提供瞭一套係統化的方法來評估IC封裝引腳與片上電源網絡之間的交互作用，這在處理復雜的BGA芯片時是至關重要的考量。讀完後，我對如何優化PCB的電源層和地層設計，如何選擇閤適的去耦電容組閤，以及如何用仿真驗證PDN的有效性，有瞭一個全新的、更具量化基礎的認識。它真正做到瞭將“快速開關”帶來的瞬態電流需求，與闆級物理結構緊密結閤。