高速數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計

前言

　　前言　　本書基于硬件平臺層次，介紹了現(xiàn)代高速數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計所必需的實踐方面和理論方面的知識。從基本的傳輸線理論到數(shù)字時序分析，再到高速測量技術(shù)及其他內(nèi)容——這些必備的概念，本書將逐一為讀者進(jìn)行說明。這樣做，可以在理論和實踐應(yīng)用之間達(dá)到特定的平衡，不僅便于讀者理解問題的本質(zhì)，而且為解決問題提供了實踐指導(dǎo)。理論層的理解有助于讀者擺脫當(dāng)前實踐應(yīng)用的局限，進(jìn)而能夠解決本書中沒有涉及的問題。書中的許多內(nèi)容，在過去的數(shù)字設(shè)計中并非必需，但現(xiàn)在這些內(nèi)容卻是必不可少的。而標(biāo)準(zhǔn)的大學(xué)課程中，一般不涉及本書中的絕大部分內(nèi)容，而且大學(xué)課程不會專門針對數(shù)字設(shè)計領(lǐng)域，盡管有證據(jù)說數(shù)字設(shè)計是電氣工程中最重要的產(chǎn)業(yè)之一。本書重點(diǎn)在于設(shè)計可大批量生產(chǎn)的穩(wěn)健的高速數(shù)字產(chǎn)品，比如計算機(jī)系統(tǒng)（設(shè)計時需要特別考慮計算機(jī)總線）。不過，書中的理論對于任何高速數(shù)字系統(tǒng)都是適用的。書中涵蓋的所有方法，都已經(jīng)在工業(yè)中應(yīng)用于實際數(shù)字產(chǎn)品，且這些產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)和銷售已經(jīng)獲得成功。已經(jīng)完成基礎(chǔ)電磁課程或微波設(shè)計課程的工程師、研究生以及本科學(xué)生，由于已具有相應(yīng)的知識儲備，所以容易完全理解本書中的理論。另一方面，若僅在實踐層應(yīng)用本書中的公式，則只需有基本的電路理論背景就可以了。　　第1章解釋了為什么理解書中所講授的課程是重要的（作者是Garrett Hall）。　　第2章介紹了基本傳輸線理論和專用于數(shù)字技術(shù)的術(shù)語。該章為后續(xù)章奠定了基礎(chǔ)（作者是 Stephen Hall）?！　〉?章和第4章介紹了串?dāng)_效應(yīng)，解釋了串?dāng)_效應(yīng)與數(shù)字時序之間的關(guān)系，并研究了非理想傳輸線效應(yīng)（作者是Stephen Hall）。　　第5章解釋了芯片封裝、過孔、連接器和影響數(shù)字系統(tǒng)性能的其他方面的作用（作者是Stephen Hall）?！　〉?章解釋了諸如同步開關(guān)噪聲和非理想返回電流通路失真等難以理解的效應(yīng)。如果不合理解決，這些效應(yīng)可導(dǎo)致數(shù)字設(shè)計失效（作者是Stephen Hall）?！　〉?章討論了輸出緩沖器建模的不同方法。輸出緩沖器用于將數(shù)字信號驅(qū)動到總線上（作者是Garrett Hall）?！　〉?章詳細(xì)解釋了系統(tǒng)級數(shù)字時序的若干方法。本章中描述了不同時序方案背后的理論，并將這些方案與書中的高速數(shù)字效應(yīng)聯(lián)系起來（作者是Stephen Hall）?！　〉?章提出了設(shè)計中可能遇到的最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)之一：如何處理對系統(tǒng)有影響的大量變量，以及如何減少變量以方便管理。該章還解釋了如何將一個難以解決的問題轉(zhuǎn)化為易于解決的問題，并介紹了一種專門的設(shè)計方法學(xué)，用于生產(chǎn)高性能數(shù)字產(chǎn)品（作者是Stephen Hall）?！　〉?0章內(nèi)容的主題是輻射。輻射問題是一個讓系統(tǒng)設(shè)計者很頭疼的問題，這是因為，經(jīng)常在系統(tǒng)原型建立完畢之后，才能發(fā)現(xiàn)輻射問題，此時改動代價高昂，時間也很有限（作者是Garrett Hall）?！　〉?1章介紹了在高速數(shù)字系統(tǒng)中進(jìn)行精確測量的實用技術(shù)（作者是James McCall）。 致謝　　許多同仁為本書做出了直接或間接的貢獻(xiàn)。我們非常有幸結(jié)識了這些優(yōu)秀的工程師和杰出的同事。其中，為本書提供了巨大幫助的有：Intel公司的Maynard Falconer博士　Mayo Foundation公司專用處理器開發(fā)小組的Mike Degerstrom 　　Intel公司的Jason Mix博士　　PHI公司的Dorothy Hall 　我們也要謝謝下列朋友。他們長期通力合作，確實對本書的出版起到了重要作用，在此對他們表示感謝：俄勒岡研究生院，Intel公司的Howard Heck 　Intel公司的Michael Leddige 　　Intel公司的Tim Schreyer博士　Intel公司的Harry Skinner 　Intel公司的Alex Levin 　Intel公司的Rich Melitz 　Mayo Foundation公司專用處理器開發(fā)小組的Wayne Walters 　　Mayo Foundation公司專用處理器開發(fā)小組的Pat Zabinski 　　Mayo Foundation公司專用處理器開發(fā)小組的Barry Gilbert博士　科羅拉多州立大學(xué)Melinda Picket?May博士　還要特別感謝作者Stephen的妻子Jodi Hall，沒有她的耐心和支持，本書是不可能完成的。

內(nèi)容概要

本書詳細(xì)講解現(xiàn)代高速數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的理論與實現(xiàn)方法，部析數(shù)字總線上的高頻效應(yīng)，介紹了多種成熟技術(shù)和應(yīng)用實例，將通俗易懂的原理解釋與大量實用問題解決方案相結(jié)合，為當(dāng)前的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)提供實踐指導(dǎo)。主要內(nèi)容包括基本傳播輸線理論、串?dāng)_和非理想傳輸線、封裝、過孔、連接器、非理想電流回路、同步開關(guān)噪聲、數(shù)字時序分析、輻射、高速測量技術(shù)等。    本書適合作為高等院校電子工程相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生的參考書，也可供從事數(shù)字電路設(shè)計的技術(shù)人員參考。

作者簡介

Stephen H. Hall　俄勒岡州波特蘭市Intel公司高級設(shè)計工程師。
    Garrett W. Hall  Intel公司硅片系統(tǒng)工程師。
    James A. McCall  Intel公司高級設(shè)計工程師。

書籍目錄

第1章 互連設(shè)計的重要性1.1 基礎(chǔ)1.2 過去和未來第2章 理想傳輸線基本原理2.1 PCB或MCM上的傳輸線結(jié)構(gòu)2.2 波的傳播2.3 傳輸線參數(shù)2.4 發(fā)送初始波和傳輸線反射2.5 補(bǔ)充示例第3章 串?dāng)_3.1 互感和互容3.2 電感矩陣和電容矩陣3.3 場仿真器3.4 串?dāng)_感應(yīng)噪聲3.5 用等效電路模型仿真串?dāng)_3.6 串?dāng)_感應(yīng)延遲時間和信號完整性變化3.7 串?dāng)_引起的阻抗變化3.8 奇、偶模傳輸線對的匹配3.9 串?dāng)_最小化設(shè)計3.10 補(bǔ)充示例第4章 非理想互連問題4.1 傳輸線損耗4.2 介電常數(shù)的變化4.3 走線彎曲4.4 符號間干擾4.5 90°轉(zhuǎn)角效應(yīng)4.6 拓?fù)湫?yīng)第5章 連接器、封裝和過孔5.1 過孔5.2 連接器5.3 芯片封裝第6章 非理想回路、同步開關(guān)噪聲和功率傳輸6.1 非理想電流回路6.2 本地功率傳輸網(wǎng)絡(luò)6.3 SSO/SSN第7章 緩沖器建模7.1 模型分類7.2 基本的CMOS輸出緩沖器7.3 在飽和區(qū)中工作的輸出緩沖器7.4 小結(jié)第8章 數(shù)字時序分析8.1 公用時鐘時序8.2 源同步時序8.3 其他總線信號傳輸技術(shù)第9章 設(shè)計方法學(xué)9.1 時序9.2 時序度量、信號質(zhì)量度量和測試負(fù)載9.3 設(shè)計優(yōu)化9.4 靈敏度分析9.5 設(shè)計指南9.6 參數(shù)提取9.7 在設(shè)計系統(tǒng)時應(yīng)遵循的通用經(jīng)驗方法第10章 輻射規(guī)范和系統(tǒng)噪聲最小化10.1 FCC輻射規(guī)范10.2 輻射的物理原理10.3 去耦與扼流10.4 補(bǔ)充的PCB設(shè)計準(zhǔn)則、封裝須知與引腳布局10.5 機(jī)箱設(shè)計10.6 時鐘頻譜擴(kuò)展第11章 高速測量技術(shù)11.1 數(shù)字示波器11.2 時域反射計11.3 TDR的精度11.8 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀附錄A 阻抗公式的其他特性附錄B GTL電流模式分析附錄C 數(shù)字信號的頻域分量附錄D 有用的S參數(shù)變換附錄E 分貝的定義附錄F FCC輻射限制參考書目索引

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圖書標(biāo)簽Tags

無

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