Computer Arithmetics for Nanoelectronics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Shmerko, Vlad P./ Yanushkevich, Svetlana N./ Lyshevski, Sergey Edward

出品人:

页数:780

译者:

出版时间:

价格:1034.00 元

装帧:

isbn号码:9781420066210

丛书系列:

图书标签:

• 计算机算术
• 纳米电子学
• 低功耗设计
• 数字电路
• VLSI
• 算术单元
• 新型计算
• 硬件设计
• 嵌入式系统
• 电路设计

现代集成电路设计中的电磁兼容性与信号完整性 本书深入探讨了在当今高速、高密度集成电路（IC）设计领域中至关重要的两大核心议题：电磁兼容性（EMC）与信号完整性（SI）。 随着晶体管尺寸的不断缩小和工作频率的持续攀升，传统的设计范式正面临严峻挑战。电子系统不再仅仅是简单的电路连接，而是一个复杂的电磁环境，其中的信号传输质量和系统的可靠性直接受制于电磁干扰（EMI）的抑制和信号波形失真的控制。本书旨在为电子工程师、电路设计师、系统架构师以及相关领域的研究人员提供一套全面、系统且具有高度实践指导意义的理论框架与工程方法论。 第一部分：基础理论与电磁环境建模 本书首先从微观层面回顾了高速数字系统中的电磁现象。我们详细阐述了传输线理论在现代PCB和封装层面的精确应用，包括时域反射计（TDR）和时域透射（TDT）分析的基础。重点分析了互连结构中的集肤效应、趋肤深度、以及介质损耗在高频下的影响。这些基础知识是理解后续SI和EMC问题的基石。 随后，我们构建了系统层面的电磁环境模型。这部分内容涵盖了杂散辐射源的识别与建模，包括开关噪声、地弹（Ground Bounce）、电源完整性（PI）对SI和EMC的耦合作用。我们引入了先进的近场/远场耦合模型，解释了电磁能量如何在电路板、器件封装乃至整个系统机箱内传播和相互作用。特别地，本书引入了基于有限元法（FEM）和时域有限差分法（FDTD）的数值仿真技术在早期设计阶段评估电磁性能的流程。 第二部分：信号完整性（SI）的深度剖析与优化 信号完整性是确保数据在高速链路中准确无误传输的关键。本书将SI问题解构为三个主要方面：反射、串扰和时序裕度。 反射与阻抗匹配： 我们超越了简单的特征阻抗概念，深入探讨了多层板设计中层叠结构对有效阻抗的影响。针对背拉（SSN）和过冲/下冲（Overshoot/Undershoot）现象，本书提供了精确的补偿技术，包括终端电阻的选择、扇出（Fan-out）结构的优化，以及在差分对设计中保持优异的共模抑制（CMRR）能力。 串扰分析与隔离： 串扰是高速系统中最具挑战性的问题之一。本书详细分析了近端串扰（NEXT）和远端串扰（FEXT）的发生机理，并区分了电容耦合和电感耦合的主导作用。针对密集布线环境，我们提出了先进的串扰缓解策略，包括增加线间距、使用屏蔽层、以及设计包含吸收结构的布线层。此外，还探讨了时钟信号和关键数据信号之间的时序关系管理，如抖动（Jitter）的分解、测量和容限分析。 电源完整性（PI）对SI的耦合： 鉴于现代芯片的瞬态电流需求，PI不再是独立问题。本书详细阐述了去耦电容网络（Decoupling Capacitor Network）的设计哲学，如何通过优化电容的选型（从大容量的Bulk到高频的陶瓷电容）和布局，有效降低电源分配网络（PDN）的阻抗。我们提供了PDN阻抗目标值的计算方法，并演示了如何通过仿真验证其对信号上升时间（Rise Time）和眼图（Eye Diagram）的实际影响。 第三部分：电磁兼容性（EMC）的设计与测试 本书的EMC部分聚焦于如何从设计源头遏制EMI的产生和传播，从而满足国际标准（如FCC、CISPR等）的要求。 辐射发射（RE）控制： 辐射源通常来源于高速信号的快速边沿、不连续的电流回流路径和不恰当的封装。我们详细分析了电流环路面积对辐射强度的影响，并提出了PCB布局和布线的“最小化回路”原则。针对关键的辐射路径，如I/O端口和高速连接器，本书提供了屏蔽罩（Shielding Can）的设计指南，包括材料选择、开口效应和接地方式（Single-point vs. Multi-point Grounding）。 传导发射（CE）与瞬态保护： 传导发射主要关注系统通过电源线或信号线向外部注入的噪声。本书探讨了电源滤波器、共模扼流圈（Common Mode Choke）的设计准则，以及如何利用PCB上的地平面结构来管理和抑制共模噪声。此外，我们还涵盖了对ESD（静电放电）和EFT（电气快速瞬变）等瞬态干扰的防护策略，包括保护器件的选择（TVS/MOV）及其在电路中的最佳布局位置。 系统级屏蔽与接地策略： 系统级的EMC性能高度依赖于整体的机械结构设计和接地策略。本书详细对比了单点接地、多点接地和混合接地的优缺点，并明确了在不同频率和应用场景下应采用的接地拓扑。对于机箱和连接器，我们提供了详细的屏蔽效能（SE）计算模型和实际的工程设计案例，强调了缝隙和孔洞对屏蔽性能的灾难性影响。 第四部分：仿真、验证与设计流程集成 在现代设计中，仿真工具是预测和解决EMC/SI问题的核心手段。本书强调了从“仿真驱动设计”到“设计反馈仿真”的迭代流程。我们介绍了如何构建准确的系统级电磁模型，包括使用S参数、Y参数等矩阵表征元器件和互连的频域特性。 最后，本书为读者提供了详尽的测试与调试方法论。从预兼容性测试（Pre-compliance Testing）到最终的实验室认证测试，我们讲解了如何正确使用频谱分析仪、网络分析仪和探头（近场探头、电流探头）来定位故障源，并提供了针对常见SI/EMC问题的实用调试清单和快速修复指南。 本书的特点在于其高度的工程实用性和前瞻性，它不仅解释了“为什么”会发生这些问题，更提供了“如何”在实际的硬件设计流程中，高效、经济地解决这些问题，确保产品在苛刻的电磁环境中稳定、可靠地运行。

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