信号完整性问题和印制电路板设计

信号完整性问题和印制电路板设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:机械工业出版社
作者:布鲁克斯
出品人:
页数:213
译者:刘雷波
出版时间:2005-8
价格:32.0
装帧:平装
isbn号码:9787111167921
丛书系列:
图书标签:
  • 电子设计
  • 信号完整性
  • 信号完整性与PCB设计
  • 电子与半导体技术
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具体描述

本书是论述印制电路板设计与信号完整性分析的理论和工程实践的一部全面性著作。本书从印制电路板的基本原理出发,介绍电路设计的基本概念、理论和技巧,并在此基础上,详细讨论信号完整性的问题,涵盖信号完整性中电磁干扰、串扰、传输线及反射和功率器件去耦等各个方面。

《现代光学系统设计与优化》 第一章:光电系统基础理论 本章将深入探讨现代光电系统设计所依赖的基本物理原理和工程基础。我们将从光波的产生、传播与接收机制入手,系统阐述光的波动性与粒子性在工程应用中的体现。内容涵盖电磁波理论在光频段的适用性,以及光在不同介质中传播的波动方程求解。重点剖析傅里叶光学原理,解释其在衍射、成像和信息传输中的核心作用。 在系统层面,本章详细介绍光电器件的分类与特性,包括激光器、LED、光电二极管和光电倍增管的工作机制。对光束的形成与整形技术进行全面梳理,包括高斯光束的传输特性、光束质量(如M²因子)的量化,以及各类光学元件(透镜、棱镜、反射镜)的设计参数与公差要求。此外,本章还将建立光电系统级的功率预算模型,讲解光损耗的计算方法,为后续的系统级优化打下坚实基础。 第二章:成像光学系统设计 本章专注于可见光及近红外波段的成像系统设计,旨在使读者掌握从需求定义到最终装配验证的全流程设计能力。 首先,我们将阐述成像系统的基本像差理论,对球差、彗差、像散、场曲和色差进行详细的物理成因分析和数学描述。着重讲解如何利用Zernike多项式来量化和分析高阶像差。 接着,深入探讨各类成像系统的配置:双高斯(Double Gauss)、特里普莱特(Triplet)以及反射式系统(如施密特-蔡塞格林系统)的设计思路和结构特点。针对现代应用的需求,本章会花费大量篇幅讨论远心光路的构建与优化,特别是在机器视觉和精密测量领域中的应用。 软件应用方面,本章将结合实际案例,指导读者使用主流光学设计软件(如Zemax, CODE V)进行系统建模、优化目标设定与约束条件管理。优化流程将涵盖波像差最小化、MTF(调制传递函数)提升、以及公差分析的初步应用。 第三章:非球面与自由曲面光学元件 传统折射光学元件在校正复杂像差时,往往需要增加元件数量,导致系统体积增大、装调难度增加。本章全面介绍非球面和自由曲面技术,这是实现系统小型化、高性能化的关键。 本章从曲面几何定义出发,详细推导了标准二次非球面方程,并探讨了更高阶的偶次多项式非球面在像差校正中的优势。随后,深入讲解了自由曲面的概念,包括Zernike、B-Spline以及NURBS曲面的数学描述及其在光学设计中的灵活性。 在元件制造方面,本章简要介绍了与非球面设计紧密相关的制造技术,包括精密研磨抛光、模压成型(玻璃与塑料)以及现代的直接写光技术。重点讨论了非球面设计中需要考虑的制造约束,如表面斜率限制和表面粗糙度对系统性能的影响。最后,将通过案例分析,展示如何利用自由曲面同时校正球差和彗差,实现单片元件的超校正功能。 第四章:光信息传输与调制技术 本章聚焦于如何将光作为信息载体进行高效、可靠的传输和处理。内容覆盖从基础的光纤通信到高速光信号处理。 首先,详细分析光纤的模式传播特性,包括单模光纤和多模光纤的有效折射率、截止波长、弯曲损耗和模场直径等关键参数。针对长距离传输,本章深入探讨了色散现象(包括材料色散和波导色散)及其补偿技术,如色散补偿光纤(DCF)和啁啾布拉格光栅(FBG)。 在调制方面,本章系统阐述了强度调制(IM)、相位调制(PM)和偏振调制(PolM)的原理。重点介绍电光效应和声光效应在高速调制器中的应用,包括Mach-Zehnder调制器(MZM)的工作原理、电压效率($V_pi$)和带宽限制。 此外,本章还涵盖了光通信中的关键组件,如光放大器(如EDFA的工作原理)和光开关技术,为构建复杂的光网络系统提供理论支撑。 第五章:公差分析与系统集成 优秀的光学设计必须是可制造、可装配的。本章是连接理论设计与实际工程实施的关键桥梁。 公差分析部分将详细介绍系统性能对制造和装配误差的敏感性。我们将阐述灵敏度分析、蒙特卡洛模拟和最坏情况分析(RSS分析)等方法。重点指导读者如何为关键参数(如元件厚度、曲率半径、装配倾斜和偏移)设定合理的公差范围,以确保实际产品的性能指标达到预期的系统MTF或RMS波前误差要求。 在系统集成与测试方面,本章讨论了光学系统的热力学设计,包括如何分析和控制由于温度变化导致的元件失准和像移问题。随后,系统介绍光学性能的测试方法,包括干涉仪在波前测量中的应用、MTF测试仪的使用,以及如何利用离焦像差测量技术对系统进行快速对焦和初步装调。 最后,本章总结了光学系统从设计到量产的完整流程,强调了设计文档、制造规范和测试报告在项目管理中的重要性。 第六章:高级应用:衍射光学与偏振光学 本章探讨更专业的两大领域:衍射光学元件(DOE)和偏振光学在现代仪器中的应用。 衍射光学部分将从惠更斯-菲涅耳原理出发,推导光栅方程和DOE的基本设计规则。重点介绍DOE在波前整形、光束分束(如平顶光束生成)和全息成像中的应用。内容将涵盖二进制、多级和连续相位DOE的实现原理及优化设计方法。 偏振光学部分则着重于琼斯矩阵和穆勒矩阵在描述光学元件和光场偏振态变化中的应用。详细分析了波片(半波片和四分之一波片)的设计与优化,以及它们在消除杂散光、增强对比度方面的作用。结合偏振敏感的光学元件,如偏振分束棱镜(PBS),本章将指导读者设计和分析用于高精度偏振测量和检测的系统,例如偏振敏感成像仪。

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读后感

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对于我这种刚刚踏入PCB设计行业的新人来说,这本书《信号完整性问题和印制电路板设计》简直就像是一盏明灯,照亮了我前行的道路。在学校里学习的PCB知识,大多停留在基础的原理层面,对于高速信号的处理更是知之甚少。每次看到一些复杂的PCB图,尤其是那些密密麻麻的高速信号线,总会感到一丝畏惧,不知道从何下手。这本书的优点在于,它从最基础的信号传播原理讲起,循序渐进,没有让我感到 overwhelming。作者用了很多通俗易懂的语言,解释了诸如过冲(Overshoot)、下冲(Undershoot)、振铃(Ringing)等SI现象,并且配有清晰的波形图,让我能够直观地看到这些问题是如何发生的,以及它们对信号质量的影响。我尤其喜欢书中关于“眼图”(Eye Diagram)的章节,它就像是信号质量的“体检报告”,能够全面地反映信号的健康状况。作者不仅讲解了如何解读眼图,还提供了如何通过调整PCB设计来改善眼图的各种策略。在我看来,这本书最大的价值在于,它提供了一个系统性的思考框架,让我能够从宏观到微观,全面地考虑SI问题。它让我明白,SI并非是一个孤立的技术点,而是贯穿于整个PCB设计流程的各个环节,从元器件选型、PCB工艺选择,到布线规则的设置、过孔的设计,甚至到封装的选择,都可能对SI产生影响。书中还介绍了一些常用的SI仿真工具,并给出了入门级的操作指导,这对我来说非常有帮助,让我能够开始尝试自己进行一些基础的SI仿真。这本书让我对SI有了更深刻的认识,也更加有信心去应对未来设计中的挑战。

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我是一名资深PCB Layout工程师,主要负责高性能计算和通信设备的PCB设计。在过去多年的工作中,虽然积累了不少关于SI的经验,但总感觉缺乏一套系统性的理论支撑,很多时候只能靠“感觉”来判断。这本书《信号完整性问题和印制电路板设计》的出现,就像是给我打开了一个新世界的大门。它让我意识到,很多我过去凭经验处理的问题,背后都有着深刻的物理原理。书中对“损耗”(Loss)的讲解尤为精彩,它将损耗分为介质损耗、导体损耗和辐射损耗,并详细分析了各种损耗在不同频率下的影响,以及如何通过选择合适的PCB材料、控制线宽和层叠结构来降低损耗。这一点对于设计高频PCB尤为重要。我特别欣赏书中关于“端接”(Termination)的详细阐述,包括串联端接、并联端接、戴维宁端接等各种方法的原理、适用场景以及计算方法。这对于解决信号反射问题至关重要。过去,我可能只是简单地根据经验来设置端接电阻,而这本书让我能够更科学、更精准地选择和计算端接电阻的值。书中还对“多层板中的信号完整性”进行了深入探讨,详细分析了相邻层耦合、过孔耦合等问题,以及如何通过合理的层叠设计来减小这些耦合效应。这一点对于我目前正在设计的一个多Gbps高速接口的PCB项目非常有启发。这本书的结构清晰,逻辑严谨,从基础理论到高级应用,层层递进,让我能够循序渐进地掌握SI的精髓。它不仅仅是一本技术书籍,更是一本能够提升工程师思维深度和解决问题能力的工具书。

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在我接触的众多技术书籍中,《信号完整性问题和印制电路板设计》无疑是一本非常值得反复阅读和学习的著作。它不仅仅是一本讲解SI的教材,更像是一本PCB设计思想的启蒙读物。书中反复强调“全局观”的重要性,即SI问题并非孤立存在,而是与PCB的整体布局、层叠结构、走线策略、甚至元器件的选择紧密相关。作者通过大量的案例分析,生动地展示了不同的设计决策如何影响信号的完整性。我尤其喜欢书中关于“时域反射”(Time Domain Reflectometry, TDR)在SI分析中的应用。TDR能够帮助我们直观地识别传输线中的阻抗不匹配点,并测量出反射的幅度和位置。书中详细讲解了如何使用TDR来诊断PCB上的SI问题,以及如何根据TDR的测量结果来优化设计。这对于我进行高速接口的调试工作非常有帮助。此外,书中对“损耗角”(Loss Tangent)与PCB材料选择的关联性进行了深入的分析,让我能够更科学地选择适合不同频率应用的PCB基材。对于高频PCB设计而言,材料的选择往往是决定成败的关键因素之一。这本书提供了一套系统的方法论,能够指导工程师从根本上理解SI问题,并从源头解决问题,而不是仅仅在事后进行补救。它让我对PCB设计有了更深层次的理解,也提升了我解决复杂SI问题的能力。

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作为一名经验丰富的EMC(电磁兼容)工程师,我一直在寻找一本能够将SI与EMI(电磁干扰)的关联性进行系统性讲解的书籍。而《信号完整性问题和印制电路板设计》正好填补了这一空白。《信号完整性问题和印制电路板设计》不仅仅是讲解信号的“好不好”,更重要的是它揭示了信号“为什么不好”,以及“如何让它变得更好”。书中对“ EMI的产生机制”与“SI问题的关联性”进行了非常深入的探讨。作者详细分析了,诸如信号反射、串扰、不合理的参考平面设计等SI问题,是如何导致EMI辐射超标的。例如,信号反射会导致信号波形失真,产生高频谐波,从而增加EMI辐射;而不合理的参考平面设计则会导致信号回流路径过长,形成天线效应,从而增加EMI。这一点让我恍然大悟,很多时候我们遇到的EMI问题,其根源可能就隐藏在SI设计中。书中还提供了大量的EMI抑制措施,并且详细说明了这些措施与SI设计之间的协同作用。例如,使用合适的屏蔽结构,既可以提高信号完整性,又可以降低EMI辐射。这一点对于我进行EMC设计工作提供了非常宝贵的参考。这本书的价值在于,它能够帮助工程师从更宏观、更系统的角度去理解和解决SI和EMI问题,从而提升产品的整体性能和可靠性。它让我意识到,SI和EMI并非是两个独立的技术领域,而是相互关联、相互影响的。

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说实话,我最开始拿到这本《信号完整性问题和印制电路板设计》时,并没有抱太大的期望,毕竟“信号完整性”这个词听起来就让人联想到复杂的数学模型和难以理解的电磁场理论。我一直觉得,PCB设计嘛,只要布局合理,走线别太密,仿真跑通了就行。但这本书彻底改变了我的看法。它让我意识到,在如今这个追求极致速度和高密度的电子时代,如果不理解和掌握SI,很多设计上的“怪异”现象就永远无法解释,也无法有效解决。书中对瑞利法则、泰勒展开在SI分析中的应用,虽然听起来很学术,但作者通过大量的实例,将其与实际的PCB设计紧密联系起来。比如,在讲解反射时,书中用了一个非常形象的比喻,将信号线比作一段水管,而阻抗不匹配就像是水管的突然变窄或变宽,导致水流(信号)产生回流(反射)。这个比喻让我一下子就理解了反射的物理本质。更让我惊喜的是,书中并没有止步于理论分析,而是详细介绍了如何利用各种仿真工具来预测和解决SI问题,并且对不同仿真方法的优缺点进行了客观的评价。我尤其对书中关于“时域分析”和“频域分析”的对比和应用场景的讲解印象深刻。对我这种偏向实践的工程师来说,能够知道在什么情况下使用哪种分析方法,以及如何解读仿真结果,是非常宝贵的。书中还专门辟了一个章节讨论电源完整性(PI)与SI之间的密切关系,以及如何通过协同设计来优化整体性能,这一点在我之前的实践中常常被忽略,但这本书让我认识到其重要性。这本书的价值在于,它不仅教授了“是什么”,更教会了“为什么”和“怎么做”,这对于提升工程师的理论深度和解决实际问题的能力都非常有帮助。

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从物理学角度来看,信号完整性(SI)确实是一门深奥的学科,涉及到电磁场理论、传输线理论等多个方面。我一直在寻找一本能够将这些理论与实际PCB设计紧密结合的书籍,而《信号完整性问题和印制电路板设计》恰好满足了我的需求。这本书并没有回避复杂的理论,而是以一种务实的态度,将这些理论转化为实际的设计指导。例如,在讲解“互扰”(Crosstalk)时,书中详细分析了平行线耦合、垂直耦合等各种耦合机制,并提出了有效的隔离和屏蔽方法。我尤其喜欢书中关于“参考平面”(Reference Plane)的讲解,它让我深刻理解了信号回流路径的重要性,以及如何通过合理的参考平面设计来减小互扰和提高信号质量。书中还对“高速连接器”的SI设计进行了专门的论述,这一点在我之前接触的很多SI书籍中都很少见。考虑到现代电子产品中连接器扮演着越来越重要的角色,对连接器SI的关注也显得尤为必要。书中详细分析了连接器插拔对信号完整性的影响,以及如何通过优化连接器结构和PCB接口设计来减小这些影响。我更欣赏书中关于“DFM”(Design for Manufacturability)与SI的结合,它提醒我们在追求SI的同时,也不能忽视PCB的可制造性。例如,某些SI优化设计可能会增加PCB的制造成本或难度,而书中则提供了一些在成本和性能之间取得平衡的建议。这本书的深度和广度都令我印象深刻,它能够满足从入门级工程师到资深专家的不同需求。

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我是一名嵌入式系统工程师,平时主要负责SoC平台的集成和验证。虽然我不是专门做PCB Layout的,但随着产品集成度的不断提高,高速信号的处理变得越来越重要,我不得不开始关注信号完整性问题。这本书《信号完整性问题和印制电路板设计》对于我来说,就像是为我打开了一扇新的大门。它让我理解了,为什么有些看似简单的信号,在高速传输时会出现那么多奇怪的问题。书中对“过孔”(Via)的讲解特别详细,包括过孔的寄生参数(电感、电容)、信号回流路径的优化、以及过孔对信号衰减的影响。我之前一直以为过孔只是一个简单的连接点,而这本书让我认识到,它在高速信号传输中扮演着至关重要的角色。书中还介绍了如何通过“去耦电容”(Decoupling Capacitor)的设计来改善电源完整性(PI),并详细解释了去耦电容的选型、放置和数量等关键因素。虽然PI与SI是不同的概念,但书中清晰地阐述了它们之间的紧密联系,即不稳定的电源会严重影响信号质量。我尤其赞赏书中关于“阻抗匹配”(Impedance Matching)的讲解,它用非常形象的比喻,将信号传输比作能量的传输,只有当传输线阻抗与源端和负载端的阻抗相匹配时,才能实现最大能量的传输,而阻抗不匹配则会导致能量的反射和信号失真。这本书让我从一个“不知道为什么”的状态,转变为一个“知道为什么”的状态,并且能够初步理解一些SI问题的原因,这对我日后的调试和问题排查非常有帮助。

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这本《信号完整性问题和印制电路板设计》简直是PCB设计圣经!作为一名在行业摸爬滚打多年的工程师,我一直深耕于高速数字电路的设计,而信号完整性(SI)一直是让我头疼不已的难题。过去,我只能通过大量的试错和零散的经验积累来应对SI问题,效率低下不说,还常常因为预估不足而导致产品延期甚至失败。市面上关于SI的书籍确实不少,但很多要么过于理论化,要么只是蜻蜓点水,难以深入理解其精髓。直到我翻开这本《信号完整性问题和印制电路板设计》,我才找到了那种“豁然开朗”的感觉。作者并非简单地罗列公式或定义,而是以一种非常接地气的方式,深入浅出地剖析了SI问题的根源。书中对于阻抗匹配、串扰、反射、损耗等关键概念的阐述,都配有翔实的图示和生动的比喻,让我能够直观地理解这些抽象的物理现象。尤其令我印象深刻的是,书中花了大量篇幅讲解如何在PCB设计流程的早期就考虑SI问题,而不是等到仿真阶段才去补救。例如,在布线长度、过孔设计、电源完整性(PI)与SI的协同作用等方面,都给出了非常具体且实用的指导。我尤其赞赏作者在讲解差分信号完整性时的细致入微,从差分阻抗的控制到共模抑制的技巧,都进行了详尽的解析,这对于我目前正在进行的一个高速通信项目至关重要。书中还提到了许多EDA工具的使用技巧,虽然我平时也用,但通过这本书的讲解,我发现自己还有很多可以优化的地方。总而言之,这本书不仅仅是一本技术手册,更像是一位经验丰富的导师,指引我在SI的世界里少走弯路,提升我的设计能力和项目成功率。我强烈推荐给所有从事PCB设计,尤其是高速、高频设计的工程师,这本书绝对会成为你案头必备的参考书。

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作为一名电子产品研发负责人,我深知信号完整性对于产品性能和可靠性的重要性。以前,我们常常在项目后期才发现SI问题,导致返工和延期,给项目带来了巨大的成本压力。这本书《信号完整性问题和印制电路板设计》的出现,极大地改变了我们团队的设计理念和流程。它让我们明白,SI问题必须从设计初期就开始考虑,并将其融入到整个设计流程中。书中关于“设计规则检查”(DRC)与SI的结合,提供了非常实用的指导。作者详细列举了各种SI相关的DRC规则,以及如何在EDA工具中设置这些规则,以在设计过程中就提前发现潜在的SI问题。我尤其欣赏书中关于“统计性SI分析”(Statistical SI Analysis)的介绍,它能够让我们在设计过程中就对信号的裕量进行评估,而不仅仅是依赖于 worst-case 分析。这一点对于在产品开发早期就快速迭代和优化设计非常有帮助。书中还强调了“跨域协同设计”的重要性,即SI与PI、EMI(电磁干扰)之间的相互影响和制约。作者通过丰富的案例分析,说明了如何通过协同设计来优化整体的信号质量和电磁兼容性。这本书不仅为技术人员提供了宝贵的知识,更为管理层提供了一个全新的视角,让我们能够更好地理解和规划SI相关的设计投入和风险管理。我将强烈推荐这本书给我的所有工程师,并将其作为我们团队重要的培训和参考资料。

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一本好的技术书籍,不仅要提供知识,更要能够激发读者的思考。而《信号完整性问题和印制电路板设计》正是这样一本令人受益匪浅的书。它并没有简单地将SI问题归结为几个公式或几个规则,而是深入探讨了SI问题产生的根本原因,以及如何从设计哲学上避免这些问题。书中对“时序”(Timing)与SI的协同作用进行了详细的阐述。它让我明白,即使信号的完整性很好,如果时序出现问题,仍然会导致系统无法正常工作。作者通过分析各种时序裕量(Setup Time, Hold Time)的损失原因,并给出了如何通过优化SI来改善时序裕量的建议。我特别欣赏书中关于“差分信号”(Differential Signaling)的讲解,它不仅详细介绍了差分信号的优势,还对其在PCB设计中需要注意的SI问题进行了深入的分析,例如差分对的长度匹配、阻抗控制、以及共模噪声的抑制等。这一点对于我目前正在从事的USB 3.0和PCIe接口的设计工作至关重要。这本书让我对SI有了更全面、更深刻的理解,也让我意识到,SI设计是一项需要系统性思考和精细化操作的工作。它不仅是一本技术书籍,更是一本能够帮助工程师提升职业素养和设计水平的良师益友。

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这本书前半部分讲了些基础知识(任何EE毕业的人可以忽略)还比较系统,后半部分的知识体系有点乱,没什么理论体系就直接堆经验公式和仿真工具了,有点累????

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前半部分可以忽略,后半部分非常实用

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只有电子版看过。PCB布线是一门艺术。

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前半部分可以忽略,后半部分非常实用

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印刷电路板的设计,而非电路,偏向于制板公司,有一定扫盲作用

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