高速数字设计 (2008 年度畅销榜NO.626 )

本书是信号完整性领域的一部经典著作，英文版已经重印了将近20次。全书结合了数字和模拟电路理论，对高速数字电路系统设计中的信号完整性和EMC方面的问题进行了深入浅出的讨论和研究。其中不仅包括了关于高速数字设计中EMC方面的许多实用信息，而且包括了许多有价值的测试技术。另外，书中详细讨论了涉及信号完整性方面的传输线、时钟偏移和抖动、端接、过孔等问题。 \r\n 本书通俗易懂，是高速数字设计人员必备的参考书，实用性很强，独特地将理论与实践方法相结合，适合从事模拟和数字电路设计的相关人员使用。本书可以作为大专院校相关专业师生的教学参考，对于体系结构设计人员、EMC专家、印刷电路板设计和布线专业人士也是一本极具价值的参考书。 \r\n

第1章 基础知识\r\n 1.1 频率与时间\r\n 1.2 时间与距离\r\n 1.3 集总与分布系统\r\n 1.4 关于3 dB和RMS频率的解释\r\n 1.5 4种类型的电抗\r\n 1.6 普通电容\r\n 1.7 普通电感\r\n 1.8 估算衰减时间的更好方法\r\n 1.8.1 测量一个响应曲线下的总面积\r\n 1.8.2 应用到图1.15中\r\n 1.9 互容\r\n 1.10 互感 23\r\n第2章 逻辑门电路的高速特性\r\n 2.1 一种年代久远的数字技术的发展历史\r\n 2.2 功率\r\n 2.3 速度\r\n 2.4 封装\r\n第3章 测量技术\r\n 3.1 示波器探头的上升时间和带宽\r\n 3.2 探头接地环路的自感\r\n 3.3 探头接地环路检测到的假信号\r\n 3.4 探头是如何加重电路负载的\r\n 3.5 特殊的探头构造\r\n 3.6 避免检测到来自探头外壳电流的信号\r\n 3.7 观测一个串行数据传输系统\r\n 3.8 降低系统时钟\r\n 3.9 观测串扰\r\n 3.10 测量工作容限\r\n 3.11 观察亚稳态\r\n第4章 传输线\r\n 4.1 普通点对点布线的缺点\r\n 4.2 无限均匀传输线\r\n 4.3 源端及负载阻抗的影响\r\n 4.4 传输线的特殊实例\r\n 4.5 线路阻抗和传播延迟\r\n第5章 地平面和叠层\r\n 5.1 高速电流沿着电感最小路径前进\r\n 5.2 完整地平面的串扰\r\n 5.3 开槽地平面的串扰\r\n 5.4 平行交叉地平面的串扰\r\n 5.5 指状电源和地线的串扰\r\n 5.6 保护走线\r\n 5.7 近端和远端串扰\r\n 5.8 印刷电路板如何叠层\r\n第6章 端接\r\n 6.1 末端端接器\r\n 6.2 源端端接器\r\n 6.3 中间端接器\r\n 6.4 末端端接器的交流偏置\r\n 6.5 电阻的选择\r\n 6.6 端接器中的串扰\r\n第7章 通孔\r\n 7.1 通孔的机械特性\r\n 7.2 通孔的电容\r\n 7.3 通孔的电感\r\n 7.4 返回电流及其与通孔的关系\r\n第8章 电源系统\r\n 8.1 提供稳定的电压参考\r\n 8.2 分配统一的电压\r\n 8.3 一般情形的电源分配问题\r\n 8.4 选择旁路电容\r\n第9章 连接器\r\n 9.1 互感——连接器如何引起串扰\r\n 9.2 串联电感——连接器怎样产生电磁干扰\r\n 9.3 寄生电容——用在多支路总线上的连接器\r\n 9.4 连接器中耦合的测量\r\n 9.5 连接器下地线的连续性\r\n 9.6 采用外部连接解决EMI问题\r\n 9.7 高速应用的特殊连接器\r\n 9.8 穿过连接器的差分信号\r\n 9.9 连接器的电源管理特性\r\n第10章 扁平电缆 254\r\n第11章 时钟分配\r\n第12章 时钟振荡器\r\n附录A 记忆要点\r\n附录B 计算上升时间\r\n附录C MathCad公式\r\n参考书目\r\n索引

Howard Johnson：1982年在美国莱斯大学获得博士学位后专攻高速数字通信和数字信号处理系统的设计，在数字设计领域有着20多年的经验。一直从事数字电子设计和咨询业务，服务于全球的数字工程师。他是IEEE 802.3z千兆位以太网和100BASE-T快速以太网标准的首席技术编辑，定期出席为数字工程师举办的专题讨论会，并在牛津大学授课。

Martin Graham：自1966年以来在美国加州大学伯克利分校任电子工程和计算机科学教授，讲授电子系统的可靠性和可行性设计。

2001年7月间，电子工业出版社的领导同志邀请各高校十几位通信领域方面的老师，商量引进国外教材问题。与会同志对出版社提出的计划十分赞同，大家认为，这对我国通信事业、特别是对高等院校通信学科的教学工作会很有好处。 教材建设是高校教学建设的主要内容之一。编写、出版一本好的教材，意味着开设了一门好的课程，甚至可能预示着一个崭新学科的诞生。20世纪40年代MIT林肯实验室出版的一套28本雷达丛书，对近代电子学科、特别是对雷达技术的推动作用，就是一个很好的例子。 我国领导部门对教材建设—直非常重视。20世纪80年代，在原教委教材编审委员会的领导下，汇集了高等院校几百位富有教学经验的专家，编写、出版了一大批教材；很多院校还根据学校的特点和需要，陆续编写了大量的讲义和参考书。这些教材对高校的教学工作发挥了极好的作用。近年来，随着教学改革不断深入和科学技术的飞速进步，有的教材内容已比较陈旧、落后，难以适应教学的要求，特别是在电子学和通信技术发展神速、可以讲是日新月异的今天，如何适应这种情况，更是一个必须认真考虑的问题。解决这个问题，除了依靠高校的老师和专家撰写新的符合要求的教科书外，引进和出版一些国外优秀电子与通信教材，尤其是有选择地引进一批英文原版教材，是会有好处的。 一年多来，电子工业出版社为此做了很多工作。他们成立了一个“国外电子与通信教材系列”项目组，选派了富有经验的业务骨干负责有关工作，收集了230余种通信教材和参考书的详细资料，调来了100余种原版教材样书，依靠由20余位专家组成的出版委员会，从中精选了40多种，内容丰富，覆盖了电路理论与应用、信号与系统、数字信号处理、微电子、通信系统、电磁场与微波等方面，既可作为通信专业本科生和研究生的教学用书，也可作为有关专业人员的参考材料。此外，这批教材，有的翻译为中文，还有部分教材直接影印出版，以供教师用英语直接授课。希望这些教材的引进和出版对高校通信教学和教材改革能起一定作用。 在这里，我还要感谢参加工作的各位教授、专家、老师与参加翻译、编辑和出版的同志们。各位专家认真负责、严谨细致、不辞辛劳、不怕琐碎和精益求精的态度，充分体现了中国教育工作者和出版工作者的良好美德。 随着我国经济建设的发展和科学技术的不断进步，对高校教学工作会不断提出新的要求和希望。我想，无论如何，要做好引进国外教材的工作，一定要联系我国的实际。教材和学术专著不同，既要注意科学性、学术性，也要重视可渎性，要深人浅出，便于读者自学；引进的教材要适应高校教学改革的需要，针对目前一些教材内容较为陈旧的问题，有目的地引进一些先进的和正在发展中的交叉学科的参考书；要与国内出版的教材相配套，安排好出版英文原版教材和翻译教材的比例。我们努力使这套教材能尽量满足上述要求，希望它们能放在学生们的课桌上，发挥一定的作用。 最后，预祝“国外电子与通信教材系列”项目取得成功，为我国电子与通信教学和通信产业的发展培土施肥。也恳切希望读者能对这些书籍的不足之处、特别是翻译中存在的问题，提出意见和建议，以便再版时更正。 这是一本面向数字电路设计人员的书。本书强调和阐述了与高速数字设计有关的模拟电路原理。作者的实例讲解分析，涵盖了通常困扰高速数字设备的振铃、串扰和辐射噪声的问题。 本书所讲的都不是新内容，而是已经通过口宣笔录流传很多年了。这里只是简单地把这些知识与智慧收集在了一起。因为这些资料中的大部分并没有包含在普通的大学课程之内，所以在一些工程师的眼里，高速效应有些神秘、令人不快或者使人生畏。对他们而言，这个问题简直就是“魔术”。对于认为高速电路中的任何事情都很不寻常或无法解释的看法，作者已经将其彻底否定了。了解应该应用哪个原理以及如何应用是件很简单的事情。 低速数字电路的设计者并不需要这些资料。在低速设计中，信号还是干净的，保持着良好的状态，能够很好地与二进制模型相符合。 在高速条件下，快速信号的上升时间使模拟电路效果的影响增大。工程师们感受的是完全不同的逻辑信号情形。对他们而言，逻辑信号常常看起来会是有许多毛刺、参差不齐、发生畸变的信号。为了使产品能够运行，高速设计者必须了解和使用模拟原理。本书解释了需要应用哪些原理以及如何应用。 没有经过正规的模拟电路理论训练的读者，可以使用并应用本书中的公式和例子。对于已完成大学第一年的线性电路原理入门课程的读者，可以更深一步理解这些资料。 第1章至第3章分别介绍了模拟电路的术语、逻辑门电路的高速特性以及标准的高速测量技术。这3章形成了本书的核心，任何严谨的高速逻辑设计的学习都应该包含这一部分。 第4章至第12章分别论述了高速逻辑设计中的专门课题，读者可以择序学习。 附录A是各章节的集锦，收集了各章中提供的最重要的观点和概念。对于系统设计，这个附录可以用做一个检查表，或者在面临难题时作为本书内容的索引。 附录B详细讲述了各种形式的上升时间测量所基于的数学假设。这部分内容帮助读者把本书中给出的结果和其他术语的来源及标准联系起来。 附录C列出了计算物理结构的电阻、电容和电感的标准公式。这些公式在MathCAD中实现，可以从作者处得到电子形式的资料①。