數(shù)字信號完整性

前言

　　二十多年的改革開放造就了一個經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展、各個方面生機勃勃的中國。隨著國外先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)，我國大多數(shù)企業(yè)的競爭力有了顯著提高。但在日新月異的新興科技領(lǐng)域，中國的高科技企業(yè)的人才素質(zhì)和科研水平與發(fā)達(dá)國家相比，仍然有相當(dāng)大的差距。學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的技術(shù)理論和成熟的技術(shù)經(jīng)驗，使之與我國技術(shù)發(fā)展的實踐相結(jié)合，走出一條中國企業(yè)的快速成長壯大之路，已經(jīng)成為科研技術(shù)人員和高校師生的共識?！　C械工業(yè)出版社作為全國優(yōu)秀出版社，始終堅持為科技、為教育服務(wù)的方針，以促進(jìn)我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展為己任。2007年初，機械工業(yè)出版社決定集中組織人力，編輯和翻譯出版一套涵蓋廣泛學(xué)科領(lǐng)域的“國際信息工程先進(jìn)技術(shù)譯叢”（以下簡稱譯叢）。機械工業(yè)出版社電工電子分社的吉玲副社長找到我，委托我組織國內(nèi)外一批學(xué)者，編纂譯叢的“集成電路與半導(dǎo)體技術(shù)系列”?！　〗┠陙?，隨著半導(dǎo)體行業(yè)的飛速發(fā)展，國內(nèi)陸續(xù)地引進(jìn)和翻譯出版了一些以國外經(jīng)典高校教材為主的集成電路設(shè)計與制造技術(shù)的外版圖書。但從效果上來說，由于國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、發(fā)展階段和未來方向的不同，高校以及科研人員對圖書的接受程度不是十分理想。為了解決這一問題，本系列叢書將針對高校師生以及工程人員，適當(dāng)涵蓋入門級的其他讀者，翻譯和出版涵蓋集成電路設(shè)計、制造，以及輔助設(shè)計等各個方面的圖書。每個方面引進(jìn)一本或幾本經(jīng)典著作。在專題的選擇上，其內(nèi)容力求符合中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展實際。在具體的圖書選擇上堅持：1）內(nèi)容要經(jīng)典，實用；2）符合國情和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，圖書內(nèi)容不窄、不專、不落后；3）對于技術(shù)有比較系統(tǒng)、全面的闡述，有實例，有方法，可供讀者借鑒與參考。　　系列的翻譯和出版是海內(nèi)外許多著名專家學(xué)者心血的結(jié)晶。系列叢書在籌備之初，就組建了顧問委員會和編輯委員會來共同保證所選圖書的學(xué)術(shù)水平和翻譯質(zhì)量。顧問委員會的主任由近代電子電路和系統(tǒng)理論的主要奠基人之一、美國國家工程院院士、中國科學(xué)院外籍院士、美國伯克利大學(xué)的Ernest S．Kuh（葛守仁）教授以及中國科學(xué)院院士王陽元共同擔(dān)任。一大批海內(nèi)外知名的專家學(xué)者出于對中國集成電路與半導(dǎo)體技術(shù)教育和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)心與支持，應(yīng)邀擔(dān)任了顧問委員會的委員，他們中包括國際國內(nèi)頂尖大學(xué)和科研機構(gòu)的教授學(xué)者，業(yè)界頂尖公司的技術(shù)領(lǐng)袖，代表了國際國內(nèi)集成電路與半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域研究與教學(xué)的最高水平?！　【庉嬑瘑T會負(fù)責(zé)整套叢書的翻譯和編輯工作。編輯委員會由來自國內(nèi)外著名高校的教授和知名企業(yè)的研究人員組成。他們都擔(dān)任著第一線的教學(xué)和科研任務(wù)，對世界集成電路及半導(dǎo)體技術(shù)的教育和產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀有著深刻的了解和體會。在繁重的教學(xué)和科研工作之余，他們承擔(dān)了圖書選擇、聯(lián)系譯者和組織翻譯、審校等具體工作?！　≡谶@里，我們要由衷地感謝每一位譯者所付出的辛勤勞動。叢書的譯者都是由顧問委員會和編輯委員會從國內(nèi)知名高校奮戰(zhàn)在教學(xué)與科研第一線的著名專家學(xué)者中甄選出來的，他們的科研方向、技術(shù)背景和所選圖書高度切合，基本代表了我國在這一領(lǐng)域?qū)W術(shù)著作翻譯的最高水平?！　∽g叢的引進(jìn)和動作，從市場調(diào)研與選題策劃、每本圖書的推薦與論證、對譯者水平的考察與遴選、翻譯規(guī)范與譯校要求的確定、對譯稿的質(zhì)量控制，到版式、封面和插圖的設(shè)計等各方面，都堅持了高水平和高標(biāo)準(zhǔn)的原則。我們力求給讀者奉獻(xiàn)一套譯文準(zhǔn)確、文字流暢，從內(nèi)容到形式都盡可能保持原著風(fēng)格的集成電路與半導(dǎo)體技術(shù)的精品圖書。

內(nèi)容概要

本書全面論述了數(shù)字系統(tǒng)及傳輸中的信號完整性問題；以數(shù)字系統(tǒng)為背景，在引入信令屬性和互連模型的概念之后，介紹了反射、串?dāng)_、同時開關(guān)噪聲等典型問題，以及互連線的多端口模型；以建模為主線，深入探討了：電感、電容、電阻等無源元件模型，多引腳寄生參數(shù)的測量技術(shù)，互連的集總模型和寬帶模型等。在提高篇討論了端接、電源分布和先進(jìn)封裝等高級應(yīng)用范例?！　”緯鴮τ趶氖聰?shù)字信號完整性及電磁兼容技術(shù)的研究或設(shè)計開發(fā)人員來說，是一本難得又實用的工程參考書。

作者簡介

Brian Young（楊·布賴恩）是摩托羅拉半導(dǎo)體部Somerset設(shè)計中心的技術(shù)部成員，從事PowerPCTM微處理器和RapidIOTM互連架構(gòu)的封裝互連以及I/O方面的設(shè)計。在七年多的時間里，他針對微處理器，快速靜態(tài)RAM與DSP等，潛心研究高速信令的仿真、建模、測量及性能。他曾在得克薩斯A&M

書籍目錄

序言譯者序前言第1章 數(shù)字系統(tǒng)與信令　1.1 提高性能時的折衷　1.2 信令標(biāo)準(zhǔn)和邏輯系列　1.3 互連　1.4 數(shù)字系統(tǒng)建模第2章 信號完整性　2.1 傳輸線　2.2 理想點到點信令　2.3 非理想信令　2.4 不連續(xù)引起的突變　2.5 串?dāng)_　2.6 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)　2.7 同時開關(guān)噪聲　2.8 系統(tǒng)時序　2.9 習(xí)題第3章 同時開關(guān)噪聲　3.1 SSN的成因　3.2 有效電感　3.3 片外SSN的相關(guān)性　3.4 SSN-引起的錯位　3.5 排組的快速仿真　3.6 習(xí)題第4章 多端口電路　4.1 Z-和Y-參數(shù)　4.2 S-參數(shù)　4.3 多端口的S-，Y-，Z-參數(shù)之間的轉(zhuǎn)換　4.4 S-參數(shù)的歸一化　4.5 矩陣化簡　4.6 習(xí)題第5章 電感第6章 電容第7章 電阻第8章 寄生參數(shù)測量第9章 集總建模第10章 寬帶建模第11章 信號完整性提高篇附錄　附錄A 部分習(xí)題解答　附錄B 同軸電纜的PEEC計算　附錄C SSN的SPICE仿真示例　附錄D 模態(tài)分解程序代碼示例　附錄E 層剝落程序代碼示例

章節(jié)摘錄

　　第1章　數(shù)字系統(tǒng)與信令　　提高計算性能有多種技術(shù)途徑，包括高密度集成、高速電路（如動態(tài)邏輯）、高級編譯器、高數(shù)據(jù)吞吐量結(jié)構(gòu)、寬指令和數(shù)據(jù)、并行處理和高速時鐘等。這里羅列的也僅僅是眾多途徑中的一小部分。要使系統(tǒng)性能最大化地提升，系統(tǒng)所有的高速器件最好能集成到一個芯片上。但是所涉及工藝的難度（尤其、是大面積芯片的成品率問題）限制了片上系統(tǒng)的實現(xiàn)，使片上系統(tǒng)只能在有限的一些場合得到應(yīng)用。高速器件的互連是一個越來越嚴(yán)重的問題。當(dāng)器件的工作頻率升高時，互連帶寬也必須相應(yīng)地增加?！　≡黾踊ミB帶寬最基本的途徑就是使用更快的時鐘信號或增加位寬，或兩者都采用。然而信令標(biāo)準(zhǔn)、兼容性、功耗諸因素，以及封裝、印制電路板（PCB）面積、硅片面積造成的成本使得設(shè)計過程更加復(fù)雜。一個全面的系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)該在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、上述諸影響因素、成本之間找到平衡點。為了使系統(tǒng)設(shè)計的折衷達(dá)到最優(yōu)，需要對系統(tǒng)進(jìn)行建模和仿真以評估系統(tǒng)的性能。仿真中模型的可用性、正確性和精度是準(zhǔn)確評估系統(tǒng)性能的關(guān)鍵?！　?.1　提高性能時的折衷　　為了改善數(shù)字系統(tǒng)的性能，最基本的方案就是設(shè)法使系統(tǒng)能工作于更快的時鐘，每個時鐘周期能更多地處理、傳輸數(shù)據(jù)。系統(tǒng)設(shè)計者需要決策的要素包括體系結(jié)構(gòu)、總線位寬、總線速度、信令標(biāo)準(zhǔn)、邏輯系列、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和負(fù)載。這些要素必須加以折衷平衡，以使系統(tǒng)的性能能夠在合適的成本、研發(fā)期限以及電磁輻射規(guī)定的范圍內(nèi)滿足設(shè)計要求。

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