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第1章 高速电路PCB概述3

1.1高速信号3

1.1.1高速的界定4

1.1.2高速信号的频谱4

1.1.3高速电路与射频电路的区别5

1.2无源器件的射频特性5

1.2.1金属导线和走线6

1.2.2电阻7

1.2.3电容7

1.2.4电感和磁珠7

1.3PCB基础概念8

1.4高速电路设计面临的问题11

1.4.1电磁兼容性11

1.4.2信号完整性11

1.4.3电源完整性12

第2章 高速电路电磁兼容13

2.1电磁兼容的基本原理13

2.1.1电磁兼容概述13

2.1.2电磁兼容标准15

2.1.3电磁兼容设计的工程方法18

2.2电磁干扰19

2.2.1电磁干扰概述19

2.2.2电磁干扰的组成要素20

2.3地线干扰与接地技术21

2.3.1接地的基础知识21

2.3.2接地带来的电磁兼容问题23

2.3.3各种实用接地方法24

2.3.4接地技术概要27

2.4干扰滤波技术27

2.4.1共模和差模电流27

2.4.2干扰滤波电容28

2.4.3滤波器的安装31

2.5电磁屏蔽技术32

2.5.1电磁屏蔽基础知识32

2.5.2磁场的屏蔽34

2.5.3电磁密封衬垫34

2.5.4截止波导管36

2.6PCB的电磁兼容噪声37

2.6.1PCB线路上的噪声37

2.6.2PCB的辐射39

2.6.3PCB的元器件41

2.7本章小结44

第3章 高速电路信号完整性46

3.1信号完整性的基础46

3.1.1信号完整性问题46

3.1.2高速电路信号完整性问题的分析工具48

3.2传输线原理50

3.2.1PCB中的传输线结构51

3.2.2传输线参数51

3.2.3传输线模型52

3.3时序分析55

3.3.1传播速度55

3.3.2时序参数56

3.3.3时序设计目标和应用举例57

3.4反射59

3.4.1瞬态阻抗及反射60

3.4.2反弹61

3.4.3上升沿对反射的影响64

3.4.4电抗性负载反射65

3.5串扰69

3.5.1串扰现象69

3.5.2容性耦合和感性耦合70

3.5.3串扰的模型描述70

3.5.4串扰噪声分析72

3.5.5互连参数变化对串扰的影响76

3.6本章小结78

第4章 高速电路电源完整性80

4.1电源完整性问题概述81

4.1.1芯片内部开关噪声83

4.1.2芯片外部开关噪声84

4.1.3减小同步开关噪声的其他措施85

4.1.4同步开关噪声总结86

4.2电源分配网络系统设计87

4.2.1PCB电源分配系统88

4.2.2电源模块的模型88

4.2.3去耦电容的模型89

4.2.4电源/地平面对的模型93

4.3本章小结93

第5章 去耦和旁路95

5.1去耦和旁路特性95

5.2去耦和旁路电路属性参数96

5.2.1能量储存96

5.2.2阻抗96

5.2.3谐振97

5.2.4其他特性98

5.3电源层和接地层电容99

5.4电容选择举例100

5.4.1去耦电容的选择100

5.4.2大电容的选择102

5.4.3选择电容的其他考虑因素104

5.5集成芯片内电容105

5.6本章小结106

第6章 高速电路PCB的布局和布线107

6.1走线与信号回路107

6.1.1PCB的走线结构107

6.1.2网络、传输线、信号路径和走线108

6.1.3“地”、返回路径、镜像层和磁通最小化109

6.2返回路径111

6.2.1返回电流的分布111

6.2.2不理想的参考平面111

6.2.3参考平面的切换112

6.2.4地弹114

6.3高速PCB的叠层设计115

6.3.1多层板叠层设计原则115

6.3.2尽量使用多层电路板117

6.3.36层板叠层配置实例118

6.4高速PCB的分区118

6.4.1高速PCB的功能分割118

6.4.2混合信号PCB的分区设计119

6.5高速PCB的元件布局121

6.5.1布线拓扑和端接技术122

6.5.2如何选择端接方式126

6.5.3端接的仿真分析126

6.6高速PCB布线策略和技巧128

6.6.1过孔的使用128

6.6.2调整走线长度130

6.6.3拐角走线130

6.6.4差分对走线131

6.6.5走线的3-W原则132

6.7本章小结132

第7章 现代高速PCB设计方法及EDA137

7.1现代高速PCB设计方法137

7.1.1传统的PCB设计方法137

7.1.2基于信号完整性分析的PCB设计方法138

7.2高速互连仿真模型139

7.2.1SPICE模型139

7.2.2IBIS模型140

7.2.3Verilog-AMS/VHDL-AMS模型146

7.2.4三种模型的比较147

7.2.5传输线模型148

7.3常用PCB设计软件148

7.3.1Protel149

7.3.2OrCAD149

7.3.3ZUKEN CR5000150

7.3.4Cadence Allegro系统互连设计平台150

7.3.5Mentor Graphics PADS151

7.4本章小结152

第8章 PowerLogic &PowerPCB——高速电路设计153

8.1PADS软件套装153

8.2PowerLogic——原理图设计154

8.2.1PowerLogic的用户界面154

8.2.2建立一个新的设计156

8.2.3环境参数设置157

8.2.4添加、删除和复制元件159

8.2.5PADS元件库与新元件的创建160

8.2.6建立和编辑连线161

8.2.7在PowerLogic下的叠层设置163

8.2.8在PowerLogic下定义设计规则163

8.2.9输出网表到PCB164

8.3PowerPCB——版图设计165

8.3.1PowerPCB的用户界面165

8.3.2设计准备167

8.3.3单位设置167

8.3.4建立板边框167

8.3.5设置禁布区169

8.3.6输入网表170

8.3.7叠层设计171

8.3.8定义设计规则172

8.3.9颜色设置177

8.4元件布局178

8.4.1准备178

8.4.2散开元器件179

8.4.3设置网络的颜色和可见性179

8.4.4建立元件组合180

8.4.5原理图驱动布局181

8.4.6放置连接器182

8.4.7顺序放置电阻183

8.4.8使用查找（Find）命令放置元件183

8.4.9极坐标方式放置（Radial Placement）元件184

8.4.10布局完成185

8.5布线186

8.5.1布线准备186

8.5.2几种布线方式189

8.5.3布线完成195

8.6定义分割/混合平面层195

8.6.1选择网络并指定不同的显示颜色195

8.6.2设置各层的显示颜色和平面层的属性196

8.6.3定义平面层区域196

8.6.4定义平面层的分隔197

8.6.5灌注平面层197

8.6.6初步完成PCB设计197

8.7本章小结198

第9章 HyperLynx信号完整性及EMC分析199

9.1HyperLynx软件199

9.2LineSim布线前仿真200

9.2.1利用LineSim进行反射分析200

9.2.2利用LineSim进行EMC/EMI分析209

9.2.3传输线损耗仿真210

9.2.4利用LineSim进行串扰分析211

9.3BoardSim布线后分析216

9.3.1生成BoardSim电路板216

9.3.2BoardSim的批处理板级分析217

9.3.3BoardSim的交互式仿真222

9.3.4BoardSim端接向导225

9.3.5BoardSim串扰分析227

9.4本章小结228

第10章 实例——基于信号完整性分析的高速数据采集系统的设计229

10.1系统组成229

10.1.1AD9430芯片简介230

10.1.2CPLD芯片简介230

10.1.3USB2.0设备控制芯片——CY7C68013231

10.1.4SDRAM231

10.2基于信号完整性的系统设计过程231

10.2.1原理图的信号完整性设计231

10.2.2PCB的信号完整性设计233

10.3设计验证238

10.3.1差分时钟网络仿真238

10.3.2数据通道仿真239

10.4本章小结239

附录A常用导体材料的特性参数241

附录B常用介质材料的特性参数242

附录C变化表243

附录D国际单位的前缀244

参考文献245