基本信息
书名:基于Cadence的信号和电源完整性设计与分析
定价:88.00元
作者:周润景著
出版社:电子工业出版社
出版日期:2017-01-01
ISBN:9787121304965
字数:
页码:
版次:1
装帧:平装-胶订
开本:16开
商品重量:0.4kg
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内容提要
本书主要介绍信号完整性和电源完整性的基础理论和设计方法,结合实例详细介绍了如何在Cadence Allegro Sigrity仿真平台完成相关仿真并分析结果。同时,在常见的数字信号高速电路设计方面,本书详细介绍了高速并行总线DDR3和高速串行总线PCIE、SFP 传输的特点,以及运用Cadence Allegro Sigrity仿真平台的分析流程和方法。本书特点是理论和实例相结合,并且基于Cadence Allegro Sigrity的ASI 16.64以及Sigrity 2015仿真平台,使读者可以在软件的实际操作过程中理解各方面的高速电路设计理念,同时熟悉仿真工具和分析流程,发现相关的问题并运用类似的设计、仿真方法去解决。
目录
章 信号完整性
1.1 信号完整性的要求以及问题的产生
1.1.1 信号完整性的要求
1.1.2 信号完整性问题产生的原因
1.2 信号完整性问题的分类
1.2.1 反射
1.2.2 串扰
1.2.3 轨道塌陷
1.2.4 电磁干扰
1.3 传输线基础理论
1.3.1 传输线
1.3.2 特性阻抗的计算
1.3.3 传输线的分类
1.3.4 传输线效应
1.3.5 避免传输线效应的方法
1.4 端接电阻匹配方式
1.4.1 并联终端匹配
1.4.2 串联终端匹配
1.4.3 戴维南终端匹配
1.4.4 AC终端匹配
1.4.5 肖特基二极管终端匹配
1.4.6 多负载的端接
1.5 仿真模型
1.5.1 IBIS模型
1.5.2 验证IBIS模型
1.6 S参数
1.6.1 集总电路和分布电路
1.6.2 S参数的作用、由来和含义
1.6.3 S参数在电路仿真中的应用
1.6.4 S参数的优缺点
1.7 电磁场求解方法
1.7.1 2D求解器
1.7.2 2.5D求解器
1.7.3 3D求解器
1.8 信号完整性仿真分析
1.8.1 反射理论及其仿真分析
1.8.2 串扰理论及其仿真分析
1.8.3 时序分析
1.9 本章小结
第2章 电源完整性
2.1 电源完整性的重要性
2.2 技术趋势
2.3 电源分布系统(PDS)
2.3.1 PDS设计的关键
2.3.2 目标阻抗
2.3.3 电压调节模块(VRM)
2.3.4 去耦电容器
2.3.5 电源平面
2.4 电源系统的噪声来源
2.4.1 开关噪声
2.4.2 共模噪声
2.4.3 电源噪声
2.5 Cadence PI设计方法与步骤
2.6 单节点仿真
2.6.1 设计目标
2.6.2 创建新PCB文件
2.6.3 启动电源完整性设置向导
2.6.4 导入PCB参数
2.6.5 设置仿真参数
2.6.6 摆放电压调节模块
2.6.7 选择电容器满足目标阻抗
2.7 多节点仿真
2.7.1 学习目标
2.7.2 打开PCB文件
2.7.3 初始多节点分析
2.7.4 去耦电容器布局
2.7.5 多节点仿真和分析
2.8 直流分析 (DC Analyze)
2.9 交流分析(AC Analysis)
2.10 谐振分析
2.10.1 串联谐振
2.10.2 并联谐振
2.11 PDS阻抗分析
2.12 本章小结
第3章 高速时钟系统设计
3.1 共同时钟系统
3.1.1 共同时钟数据建立时序分析
3.1.2 共同时钟数据保持时序分析
3.2 源同步时钟系统
3.2.1 源同步时钟数据建立时序分析
3.2.2 源同步时钟数据保持时序分析
3.3 DDR3时序分析
3.3.1 DDR3时序指标
3.3.2 Cadence分析
3.3.3 Speed 2000分析
3.3.4 两种仿真流程的分析比较
3.3.5 实际测试
3.4 本章小结
第4章 DDR3并行总线仿真
4.1 高速DDRX总线概述
4.1.1 DDR发展
4.1.2 Bank和Rank
4.1.3 接口电平
4.1.4 ODT
4.1.5 Slew Rate Derating
4.1.6 Write Leveling
4.1.7 DDR3的新功能
4.2 开发板简介
4.3 板载 DDR3的特点
4.4 Cadence仿真
4.4.1 仿真前的准备工作
4.4.2 数据总线的仿真分析
4.4.3 数据选通信号的仿真分析
4.4.4 地址总线的仿真分析
4.4.5 小结
4.5 布线后仿真
4.5.1 DDR3参数提取
4.5.2 DDR3信号完整性仿真
4.5.3 DDR3电源完整性仿真
4.5.4 小结
4.6 DDR3 SSN分析
4.6.1 使能DDR Simulation
4.6.2 设置 Mesh
4.6.3 设置 Bus Groups
4.6.4 设置 Controller Model
4.6.5 设置 Memory Model
4.6.6 设置 Write仿真选项
4.6.7 设置 Read仿真选项
4.6.8 生成报告
4.6.9 小结
4.7 DDR3并行总线的布线规范总结
4.8 本章小结
第5章 PCIE串行总线仿真
5.1 常见高速串行总线标准一览
5.2 串行总线结构的基本要素
5.3 PCIE仿真
5.3.1 板载PCIE简介
5.3.2 PCIE参数提取
5.3.3 PCIE信号完整性仿真
5.3.4 PCIE电源完整性仿真
5.4 PCIE的仿真、实测对比
5.5 本章总结
第6章 SFP 串行总线仿真
6.1 SFP 简介
6.2 差分通道建模
6.2.1 提取SFP 无源通道
6.2.2 生成3D仿真端口
6.2.3 差分对的3DFEM仿真
6.3 通道仿真
6.4 SFP 规范仿真
6.5 仿真与实测对比
6.6 电源完整性仿真
6.6.1 SFP 电源介绍
6.6.2 直流压降分析
6.6.3 平面谐振分析
6.7 本章小结
第7章 PCB的板级电热耦合分析
7.1 电热耦合概述
7.1.1 电热耦合研究背景与意义
7.1.2 电热耦合研究现状
7.2 热路基础理论
7.2.1 传热学基本原理
7.2.2 热路的热阻、热容提取
7.2.3 热路与电路的等效
7.2.4 边界条件的热路建模
7.3 电热耦合方法
7.3.1 电与热的关系
7.3.2 电热分布方程求解
7.4 电热耦合分析
7.4.1 电热耦合分析流程
7.4.2 实验分析设计
7.4.3 实验步骤
7.5 实验结果分析
7.5.1 热路对电路的影响
7.5.2 电路对热路的影响
7.6 本章小结
参考文献
作者介绍
周润景教授,中国电子学会高级会员,IEEE/EMBS会员,国家自然科学基金项目'高速数字系统的信号与电源完整性联合设计与优化”等多项*、省部级科研项目负责人,主要从事模式识别与智能系统、控制工程的研究与教学工作,具有丰富的教学与科研经验。
文摘
序言
终于入手了这本期待已久的《基于Cadence的信号和电源完整性设计与分析》!作为一名在电子设计领域摸爬滚打多年的工程师,深知信号和电源完整性(SI/PI)是影响产品性能和稳定性的关键因素,也是许多工程师常常头疼的难题。我一直觉得,理论知识固然重要,但如果能结合实际的EDA工具,特别是行业内主流的Cadence平台进行深入讲解,那就事半功倍了。这本书的出现,无疑填补了这一空白。我迫不及待地翻开了第一章,立刻被作者那种深入浅出的讲解风格所吸引。他并没有一开始就抛出复杂的公式和晦涩的概念,而是从SI/PI的基本原理讲起,循序渐进地引导读者理解其中的逻辑。特别是对于一些看似简单却容易被忽视的细节,作者都进行了细致的剖析,比如PCB布线规则对信号完整性的影响,不同类型连接器和焊盘的阻抗匹配问题,以及电源分配网络(PDN)中的瞬态响应分析等等。我特别欣赏的是,作者在讲解过程中,始终强调“为什么”这样做,而不是仅仅告诉你“怎么做”。这种思考方式对于培养工程师的独立解决问题的能力至关重要。他还会举出很多实际案例,通过分析这些案例,让读者能够更直观地理解SI/PI问题的根源以及相应的解决方法。我尤其对书中关于SI/PI仿真的一些章节印象深刻。作者详细介绍了如何在Cadence Virtuoso/Allegro环境中进行SI/PI仿真,包括模型的建立、网路的定义、仿真参数的设置以及结果的解读。他不仅展示了如何使用工具来验证设计,更重要的是教会了我们如何通过仿真来优化设计,从而避免在后期流片中出现昂贵的返工。这本书的语言风格非常接地气,没有太多华丽的辞藻,但字里行间透露出作者深厚的专业功底和丰富的实践经验。我感觉就像在和一位经验丰富的导师对话,学习过程既轻松又充实。我已经迫不及待地想将书中的知识应用到我的实际项目中,相信这本书一定会成为我案头必备的参考资料。
评分这本《基于Cadence的信号和电源完整性设计与分析》简直是我近期工作中的“救星”!作为一名在高性能计算领域工作的工程师,我每天都在和高速数字信号打交道,而SI/PI的问题一直是困扰我的难题。很多时候,明明按照设计规范进行布线,但信号质量依然不尽如人意,排查原因耗费了大量的时间和精力。这本书的出现,极大地缓解了我的焦虑。作者的讲解方式非常注重实践,他不仅仅是理论的搬运工,更是将理论知识与Cadence这一强大的EDA工具的实际操作紧密结合。我尤其喜欢书中关于“过冲和下冲”的讲解。作者详细分析了这些信号失真现象产生的原因,并结合Cadence仿真工具,展示了如何通过调整终端匹配电阻、优化走线长度等方式来解决这些问题。对于电源完整性部分,作者的讲解也同样深入人心。他详细剖析了“电源轨噪声”的产生机制,以及这些噪声如何影响芯片的正常工作。书中还结合Cadence的仿真工具,展示了如何进行PDN的稳态和瞬态分析,以及如何通过优化去耦电容的选择和布局来降低电源噪声。我印象特别深刻的是,作者在讲解过程中,多次强调了“协同设计”的重要性。他指出,SI/PI的设计不仅仅是PCB工程师的责任,更是系统设计、芯片设计等多个环节需要协同配合的结果。这本书的语言风格专业而不失生动,即使面对复杂的SI/PI问题,也能被作者清晰的逻辑和丰富的案例所化解。我已经迫不及待地想将书中的知识应用到我的实际项目中,相信它一定会成为我提高设计效率和产品质量的有力武器。
评分这本书的价值,远不止于“基于Cadence”这几个字。虽然Cadence是行业标杆,但这本书真正打动我的是其对信号和电源完整性核心原理的深刻洞察和独到讲解。我作为一个在模拟和混合信号领域摸索多年的工程师,一直对SI/PI的问题感到头疼,尤其是在高速数字信号的设计中,各种奇奇怪怪的信号失真和电源波动总是让人防不胜防。市面上很多书籍要么过于理论化,要么过于侧重某个特定工具的功能演示,而这本书却难得地在两者之间找到了一个完美的平衡点。作者的叙述逻辑清晰,条理分明,从最基本的传输线理论讲到复杂的仿真技术,每一步都循序渐进,让读者能够逐步建立起对SI/PI的全面认知。我尤其喜欢他对“接地”和“参考平面”这两个概念的深入剖析。这两个看似简单但至关重要的元素,在实际设计中往往是SI/PI问题的源头。书中通过大量的图示和实例,生动地展示了不良的接地方式和不合理的参考平面设计如何导致信号的恶化,以及如何通过优化设计来改善这些问题。对于电源完整性部分,作者的讲解更是让我茅塞顿开。他将复杂的PDN模型简化,让我们能够直观地理解电源噪声是如何产生的,以及如何通过选择合适的去耦电容来有效地抑制这些噪声。书中对“电源去耦”的讲解,绝对是我阅读过的最清晰、最实用的部分之一。他不仅仅告诉你应该加多少个电容,更重要的是告诉你为什么需要加,以及如何根据电路的特性来选择合适的电容类型和放置位置。阅读这本书,感觉就像在接受一次系统性的SI/PI训练,让我的设计思维得到了极大的升华。
评分这本《基于Cadence的信号和电源完整性设计与分析》简直是我近期的“宝藏”!作为一名在消费电子领域摸爬滚打多年的硬件工程师,我一直觉得SI/PI是设计中非常关键但又极其难以捉摸的部分。很多时候,产品在实验室阶段表现良好,一旦进入量产或者在特定环境下就会出现各种难以解释的问题,而这些问题往往都和SI/PI脱不开干系。这本书的出现,就像为我打开了一扇新的大门。作者的讲解风格非常实用,他不仅仅是罗列理论,而是把理论知识与Cadence这个强大的EDA工具完美地结合起来。我尤其喜欢书中关于“信号完整性”的部分,作者对于“串扰”的分析简直是教科书级别的。他详细讲解了串扰产生的物理机制,以及如何通过调整走线间距、叠层结构等方式来减小串扰。更重要的是,他展示了如何在Cadence的Allegro/Spectre等工具中进行串扰仿真,并根据仿真结果进行优化。对于“电源完整性”部分,作者的讲解也让我眼前一亮。他深入浅出地解释了“电源分配网络(PDN)”的阻抗特性,以及为什么说PDN的阻抗越低越好。书中关于“去耦电容”的选择和布局的讲解,非常贴合实际工程需求,让我对之前的一些模糊认识有了清晰的解答。他通过Cadence的仿真工具,直观地展示了不同去耦策略对电源噪声的影响。这本书的语言风格简洁明了,但信息量巨大,每一页都充满了干货。我感觉自己像是获得了一份“独家秘籍”,能够让我更有信心和底气去应对复杂的SI/PI设计挑战。
评分我是一位在嵌入式系统开发领域刚刚起步的工程师,一直对信号和电源完整性(SI/PI)这个概念感到神秘而又重要。在我的学习过程中,我发现很多教材都只是蜻蜓点水地提及SI/PI,很少有能够深入浅出地讲解。直到我遇到了这本《基于Cadence的信号和电源完整性设计与分析》,我才真正感受到了SI/PI的魅力以及它的重要性。这本书的讲解方式非常适合初学者,作者并没有直接抛出复杂的公式和概念,而是从最基础的传输线理论讲起,用非常形象的比喻来解释信号在PCB上传播时的各种行为。我尤其喜欢书中关于“信号反射”的讲解,作者通过生动的图示,让我直观地理解了信号在遇到阻抗不匹配时是如何产生的反射,以及这些反射会对信号的质量造成怎样的影响。对于电源完整性部分,作者同样做得非常出色。他用通俗易懂的语言解释了“电源分配网络(PDN)”的概念,以及为什么需要关注PDN的设计。书中关于“去耦电容”的讲解,让我茅塞顿开,我之前一直对去耦电容的选型和布局感到困惑,这本书给了我非常清晰的指导。通过Cadence工具的仿真演示,我能够更直观地看到去耦电容在降低电源噪声方面的作用。这本书的优点在于,它不仅仅是理论讲解,更重要的是将理论与Cadence这一强大的EDA工具紧密结合,让我能够学到如何在实际的设计中应用这些知识。我感觉这本书就像一个贴心的向导,一步步地带领我走进了SI/PI的世界。我坚信,掌握了这本书中的知识,我的硬件设计能力将得到质的飞跃。
评分我必须承认,我最初被这本书的名字所吸引,是因为它明确提到了“Cadence”。在实际工作中,Cadence是不可或缺的EDA工具,而SI/PI则是影响产品性能的关键。因此,一本能够将这两者结合的书,对我来说具有极大的吸引力。拿到书后,我更是惊喜于其内容的深度和广度。作者在SI/PI理论的讲解上,做到了既全面又深入。对于信号完整性,他从最基本的传输线理论讲起,逐步深入到反射、串扰、损耗等高级概念,并且每一个概念都配有详实的数学推导和物理原理的解释。我尤其欣赏书中关于“信号衰减”的讲解,作者详细分析了介质损耗和导体损耗对信号的影响,并给出了相应的计算公式和优化建议。在电源完整性方面,作者的讲解同样精彩。他将复杂的电源分配网络(PDN)模型化,让我们能够理解其等效电路的特性,以及如何在Cadence环境中进行PDN的阻抗分析。书中关于“电源噪声”的讲解,让我对瞬态电流对电压的影响有了更深刻的理解。作者通过Cadence的仿真工具,展示了如何评估PDN的性能,以及如何通过优化去耦策略来降低电源噪声。这本书的讲解风格严谨而有序,每一个章节都环环相扣,让读者能够逐步建立起对SI/PI的全面认知。我感觉这本书不仅仅是一本技术书籍,更像是一位经验丰富的导师,在用他多年的实践经验,引导我们学习和掌握SI/PI设计的精髓。
评分这本《基于Cadence的信号和电源完整性设计与分析》真的是一本不可多得的好书!对于我这样一个在硬件设计初学阶段的工程师来说,SI/PI简直就是一个巨大的迷宫,总是让我感到无从下手。然而,这本书就像一盏明灯,为我指明了方向。作者非常聪明地将理论与实践紧密结合,不是空谈概念,而是直接带我们走进Cadence这个强大的设计平台。我最喜欢的是书中对于“痛点”问题的细致解答。很多时候,我们知道某个地方有问题,但就是不知道问题的根源在哪里,也不知道如何去解决。比如,书里讲到的信号反射和串扰,作者不仅解释了它们产生的物理机制,还通过Cadence工具中的仿真截图,一步步展示了如何在实际设计中发现这些问题,以及如何通过调整PCB布局、布线策略来加以规避。对于电源完整性部分,作者的讲解也同样精彩。他深入浅出地剖析了PDN的阻抗特性,以及如何通过合理的去耦电容布局和值选择来降低电源噪声,确保芯片在各种工作状态下都能获得稳定的电压供应。书中还提及了一些高级的仿真技术,比如眼图分析、时域/频域分析等,虽然我现在还不能完全掌握,但至少让我对这些强大的分析工具有了初步的认识,知道它们的作用以及在什么情况下可以使用。我印象特别深刻的是,作者在讲解过程中,多次强调了“前瞻性设计”的重要性。也就是说,SI/PI的问题不应该等到设计后期才去解决,而应该在设计的早期阶段就融入考虑,这样才能事半功倍,大大降低修改成本和开发周期。这本书的排版和印刷质量也非常不错,阅读起来很舒服。每一页都充满了干货,感觉每一分钱都花得值。我已经开始在我的下一个项目中使用书中介绍的方法和技巧,效果显著,真是相见恨晚!
评分我是一名在通信设备研发一线摸爬滚打多年的工程师,一直深信“细节决定成败”,而信号和电源完整性(SI/PI)无疑是电子设计中最需要关注细节的领域之一。然而,要真正理解和掌握SI/PI,并将其有效地应用于Cadence等EDA工具中,往往需要大量的实践经验和深入的理论积累。这本《基于Cadence的信号和电源完整性设计与分析》恰恰提供了一个绝佳的学习平台。作者的讲解角度非常独特,他没有生搬硬套教科书式的理论,而是从工程实践的角度出发,深入浅出地剖析了SI/PI的本质。我尤其欣赏书中关于“信号时序抖动(Jitter)”的讲解。作者不仅详细阐述了jitter产生的各种来源(如确定性jitter和随机jitter),还结合Cadence的仿真工具,展示了如何通过眼图和时域波形分析来评估jitter的水平,并给出了相应的优化建议。这对于高速数字接口的设计至关重要。在电源完整性方面,作者对“电源分配网络(PDN)的低频和高频特性”的分析,让我眼前一亮。他详细讲解了为什么需要关注PDN在不同频率下的阻抗,以及如何通过合理的设计来降低PDN的阻抗。书中结合Cadence的仿真工具,展示了如何进行PDN的频域分析,并根据分析结果优化去耦电容的选型和布局。这本书的语言风格严谨而不乏生动,作者在讲解过程中,会引用大量的实际案例,通过对这些案例的深入剖析,让读者能够更深刻地理解SI/PI问题的复杂性以及相应的解决策略。我感觉这本书就像一位经验丰富的“老工匠”,用他精湛的技艺,教会我如何雕琢出更加完美的电子设计。
评分我拿到这本《基于Cadence的信号和电源完整性设计与分析》之后,立刻就被它厚重的分量和扎实的理论内容所吸引。作为一个在射频和高速PCB设计领域深耕多年的老兵,我深知SI/PI的重要性,也尝试过不少相关的书籍和资料,但很多都流于表面或者过于晦涩难懂。这本书则不同,它真正做到了“言必有据,事必有实”。作者在书中对于信号完整性中的反射、串扰、损耗等现象的分析,简直是鞭辟入里。他不仅从电磁场理论的高度解释了这些现象的成因,更重要的是,他将这些理论与Cadence工具的实际应用巧妙地结合起来。我尤其欣赏书中关于“阻抗匹配”的讲解。作者详细阐述了不同阻抗失配产生的后果,以及如何在Cadence环境中进行精确的阻抗计算和控制。对于那些对阻抗匹配感到困惑的工程师来说,这本书绝对是福音。此外,书中关于电源完整性的部分也同样精彩。作者对电源分配网络(PDN)的分析,从直流和交流两个维度进行了深入的讲解,并结合Cadence的仿真工具,展示了如何评估PDN的低频和高频性能。他对于“电源噪声”的分析,让我对瞬态电流对电压稳定性的影响有了更深刻的理解。书中还特别强调了“设计验证”的重要性,通过实际案例展示了如何利用Cadence的仿真功能,在设计早期就发现潜在的SI/PI问题,并及时进行优化。这本书的语言风格严谨而流畅,逻辑性非常强,读起来不会感到枯燥乏味。我感觉这本书不仅仅是一本技术手册,更像是一本 SI/PI 设计的“武功秘籍”,让我能够更好地掌握“内功心法”,并在实际“实战”中灵活运用。
评分我必须说,这本《基于Cadence的信号和电源完整性设计与分析》是我近年来读过最令人印象深刻的技术书籍之一。作为一名在数字信号处理和通信系统领域摸爬滚打多年的工程师,我深知SI/PI对于系统性能的重要性,也曾花费大量时间研究相关技术。然而,市面上大多数关于SI/PI的书籍,要么过于偏重理论,要么过于依赖特定工具的“黑箱”操作,很难将理论与实践有机地结合起来。这本书则成功地弥补了这一不足。作者的讲解角度非常独特,他没有拘泥于单一的理论框架,而是从多个维度深入剖析了SI/PI问题的产生根源和解决方法。我尤其欣赏书中关于“眼图分析”的讲解。作者不仅详细介绍了眼图的各个参数及其含义,还结合Cadence仿真工具,展示了如何通过眼图来评估信号的质量,以及如何根据眼图的特征来优化设计。这对于我们进行高速数字接口的设计至关重要。在电源完整性方面,作者对“电源噪声”的分析也让我受益匪浅。他深入探讨了不同类型的电源噪声(如纹波、瞬态噪声等)的产生机制,以及它们对数字电路性能的影响。书中还详细介绍了如何利用Cadence工具进行PDN的阻抗仿真和时域分析,帮助工程师更好地理解和优化电源分配网络。这本书的语言风格严谨而富有逻辑,但并不枯燥。作者在讲解过程中,会穿插一些经典的SI/PI案例,通过对这些案例的分析,让读者能够更深刻地理解SI/PI问题的复杂性以及相应的解决策略。我已经将这本书列为我的核心参考资料,并在我的日常设计工作中反复研读。
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