資 源 簡 介

現代的電子設計和芯片制造技術正在飛速發展，電子產品的復雜度、時鐘和
總線頻率等等都呈快速上升趨勢，但系統的電壓卻不斷在減小，所有的這一切加
上產品投放市場的時間要求給設計師帶來了前所未有的巨大壓力。要想保證產品
的一次性成功就必須能預見設計中可能出現的各種問題，并及時給出合理的解決
方案，對于高速的數字電路來說，最令人頭大的莫過于如何確保瞬時跳變的數字
信號通過較長的一段傳輸線，還能完整地被接收，并保證良好的電磁兼容性，這
就是目前頗受關注的信號完整性（SI）問題。本章就是圍繞信號完整性的問題，
讓大家對高速電路有個基本的認識，并介紹一些相關的基本概念。

第一章 高速數字電路概述.....................................................................................5
1.1 何為高速電路...............................................................................................5
1.2 高速帶來的問題及設計流程剖析...............................................................6
1.3 相關的一些基本概念...................................................................................8
第二章 傳輸線理論...............................................................................................12
2.1 分布式系統和集總電路.............................................................................12
2.2 傳輸線的RLCG 模型和電報方程...............................................................13
2.3 傳輸線的特征阻抗.....................................................................................14
2.3.1 特性阻抗的本質.................................................................................14
2.3.2 特征阻抗相關計算.............................................................................15
2.3.3 特性阻抗對信號完整性的影響.........................................................17
2.4 傳輸線電報方程及推導.............................................................................18
2.5 趨膚效應和集束效應.................................................................................23
2.6 信號的反射.................................................................................................25
2.6.1 反射機理和電報方程.........................................................................25
2.6.2 反射導致信號的失真問題.................................................................30
2.6.2.1 過沖和下沖.....................................................................................30
2.6.2.2 振蕩：.............................................................................................31
2.6.3 反射的抑制和匹配.............................................................................34
2.6.3.1 串行匹配.........................................................................................35
2.6.3.1 并行匹配.........................................................................................36
2.6.3.3 差分線的匹配.................................................................................39
2.6.3.4 多負載的匹配.................................................................................41
第三章 串擾的分析...............................................................................................42
3.1 串擾的基本概念.........................................................................................42
3.2 前向串擾和后向串擾.................................................................................43
3.3 后向串擾的反射.........................................................................................46
3.4 后向串擾的飽和.........................................................................................46
3.5 共模和差模電流對串擾的影響.................................................................48
3.6 連接器的串擾問題.....................................................................................51
3.7 串擾的具體計算.........................................................................................54
3.8 避免串擾的措施.........................................................................................57
第四章 EMI 抑制....................................................................................................60
4.1 EMI/EMC 的基本概念..................................................................................60
4.2 EMI 的產生..................................................................................................61
4.2.1 電壓瞬變.............................................................................................61
4.2.2 信號的回流.........................................................................................62
4.2.3 共模和差摸EMI ..................................................................................63
4.3 EMI 的控制..................................................................................................65
4.3.1 屏蔽.....................................................................................................654.3.1.1 電場屏蔽.........................................................................................65
4.3.1.2 磁場屏蔽.........................................................................................67
4.3.1.3 電磁場屏蔽.....................................................................................67
4.3.1.4 電磁屏蔽體和屏蔽效率.................................................................68
4.3.2 濾波.....................................................................................................71
4.3.2.1 去耦電容.........................................................................................71
4.3.2.3 磁性元件.........................................................................................73
4.3.3 接地.....................................................................................................74
4.4 PCB 設計中的EMI.......................................................................................75
4.4.1 傳輸線RLC 參數和EMI ........................................................................76
4.4.2 疊層設計抑制EMI ..............................................................................77
4.4.3 電容和接地過孔對回流的作用.........................................................78
4.4.4 布局和走線規則.................................................................................79
第五章 電源完整性理論基礎...............................................................................82
5.1 電源噪聲的起因及危害.............................................................................82
5.2 電源阻抗設計.............................................................................................85
5.3 同步開關噪聲分析.....................................................................................87
5.3.1 芯片內部開關噪聲.............................................................................88
5.3.2 芯片外部開關噪聲.............................................................................89
5.3.3 等效電感衡量SSN ..............................................................................90
5.4 旁路電容的特性和應用.............................................................................92
5.4.1 電容的頻率特性.................................................................................93
5.4.3 電容的介質和封裝影響.....................................................................95
5.4.3 電容并聯特性及反諧振.....................................................................95
5.4.4 如何選擇電容.....................................................................................97
5.4.5 電容的擺放及Layout ........................................................................99
第六章 系統時序.................................................................................................100
6.1 普通時序系統...........................................................................................100
6.1.1 時序參數的確定...............................................................................101
6.1.2 時序約束條件...................................................................................106
6.2 源同步時序系統.......................................................................................108
6.2.1 源同步系統的基本結構...................................................................109
6.2.2 源同步時序要求...............................................................................110
第七章 IBIS 模型................................................................................................113
7.1 IBIS 模型的由來...................................................................................... 113
7.2 IBIS 與SPICE 的比較.............................................................................. 113
7.3 IBIS 模型的構成...................................................................................... 115
7.4 建立IBIS 模型......................................................................................... 118
7.4 使用IBIS 模型......................................................................................... 119
7.5 IBIS 相關工具及鏈接..............................................................................120
第八章 高速設計理論在實際中的運用.............................................................122
8.1 疊層設計方案...........................................................................................122
8.2 過孔對信號傳輸的影響...........................................................................127
8.3 一般布局規則...........................................................................................1298.4 接地技術...................................................................................................130
8.5 PCB 走線策略............................................................................................134

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