高速數(shù)字設(shè)計(jì)

前言

　　2001年7月間，電子工業(yè)出版社的領(lǐng)導(dǎo)同志邀請(qǐng)各高校十幾位通信領(lǐng)域方面的老師，商量引進(jìn)國(guó)外教材問題。與會(huì)同志對(duì)出版社提出的計(jì)劃十分贊同，大家認(rèn)為，這對(duì)我國(guó)通信事業(yè)、特別是對(duì)高等院校通信學(xué)科的教學(xué)工作會(huì)很有好處?！　〗滩慕ㄔO(shè)是高校教學(xué)建設(shè)的主要內(nèi)容之一。編寫、出版一本好的教材，意味著開設(shè)好的課程，甚至可能預(yù)示著一個(gè)嶄新學(xué)科的誕生。20世紀(jì)40年代MIT林肯實(shí)驗(yàn)室出版的一套28本雷達(dá)叢書，對(duì)近代電子學(xué)科、特別是對(duì)雷達(dá)技術(shù)的推動(dòng)作用，就是一個(gè)很好的例子?！　∥覈?guó)領(lǐng)導(dǎo)部門對(duì)教材建設(shè)一直非常重視。20世紀(jì)80年代，在原教委教材編審委員會(huì)的領(lǐng)導(dǎo)下，匯集n葛等院校幾百位富有教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的專家，編寫、出版了一大批教材；很多院校還根據(jù)學(xué)校的特點(diǎn)和需要，陸續(xù)編寫了大量的講義和參考書。這些教材對(duì)高校的教學(xué)工作發(fā)揮了極好的作用。近年來，隨著教學(xué)改革不斷深入和科學(xué)技術(shù)的飛速進(jìn)步，有的教材內(nèi)容已比較陳舊、落后，難以適應(yīng)教學(xué)的要求，特別是在電子學(xué)和通信技術(shù)發(fā)展神速、可以講是日新月異的今天，如何適應(yīng)這種情況，更是一個(gè)必須認(rèn)真考慮的問題。解決這個(gè)問題，除了依靠高校的老師和專家撰寫新的符合要求的科書外，引進(jìn)和出版一些國(guó)外優(yōu)秀電子與通信教材，尤其是有選擇地引進(jìn)一批英文原版教材，是會(huì)有好處的?！　∫荒甓鄟?，電子工業(yè)出版社為此做了很多工作。他們成立了一個(gè)“國(guó)外電子與通信教材系列”項(xiàng)目組，選派了富有經(jīng)驗(yàn)的業(yè)務(wù)骨干負(fù)責(zé)有關(guān)工作，收集230余種通信教材和參考書的詳細(xì)資料，調(diào)來了100余種原版教材樣書，依靠由20余位專家組成的出版委員會(huì)，從中精選了40多種，內(nèi)容豐富，覆蓋了電路理論與應(yīng)用、信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理、微電子、通信系統(tǒng)、電磁場(chǎng)與微波等方面，既可作為通信專業(yè)本科生和研究生的教學(xué)用書，也可作為有關(guān)專業(yè)人員的參考材料。此外，這批教材，有的翻譯為中文，還有部分教材直接影印出版，以供教師用英語直接授課，希望這些教材的引進(jìn)和出版對(duì)高校通信教學(xué)和教材改革能起一定作用?！　≡谶@里，我還要感謝參加工作的各位教授、專家、老師與參加翻譯、編輯和出版的同志們。各位專家認(rèn)真負(fù)責(zé)、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、不辭辛勞、不怕瑣碎和精益求精的態(tài)度，充分體現(xiàn)了中國(guó)教育工作者和出版工作者的良好美德。　　隨眷我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)高校教學(xué)工作會(huì)不斷提出新的要求和希望。我想，無論如何，要做好引進(jìn)國(guó)外教材的工作，一定要聯(lián)系我國(guó)的實(shí)際。教材和學(xué)術(shù)專著不同，既要注意科學(xué)性、學(xué)術(shù)性，也要重視可讀性，要深入淺出，便于讀者自學(xué)；引進(jìn)的教材要適應(yīng)高校教學(xué)改革的需要，針對(duì)目前一些教材內(nèi)容較為陳舊的問題，有目的地引進(jìn)一些先進(jìn)的和正在發(fā)展中的交叉學(xué)科的參考書；要與國(guó)內(nèi)出版的教材相配套，安排好出版英文原版教材和翻譯教材的比例。我們努力使這套教材能盡量滿足上述要求，希望它們能放在學(xué)生們的課桌上，發(fā)揮一定的作用?！　∽詈螅A(yù)?！皣?guó)外電子與通信教材系列”項(xiàng)目取得成功，為我國(guó)電子與通信教學(xué)和通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展培土施肥。也懇切希望讀者能對(duì)這些書籍的不足之處、特別是翻譯中存在的問題，提出意見和建議，以便再版時(shí)更正。

內(nèi)容概要

　　本書是信號(hào)完整性領(lǐng)域的一部經(jīng)典著作。全書結(jié)合了數(shù)字和模擬電路理論，對(duì)高速數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的信號(hào)完整性和EMC方面的問題進(jìn)行了深入淺出的討論和研究，其中不僅包括關(guān)于高速數(shù)字設(shè)計(jì)中EMC方面的許多實(shí)用信息，還包括許多有價(jià)值的測(cè)試技術(shù)。另外，書中詳細(xì)討論了涉及信號(hào)完整性方面的傳輸線、時(shí)鐘偏移和抖動(dòng)、端接、過孔等問題，具有極高的實(shí)踐指導(dǎo)意義。本書通俗易懂，理論與實(shí)踐方法結(jié)合緊密，是高速數(shù)字設(shè)計(jì)人員必備參考書。

作者簡(jiǎn)介

　　Howard Johnson，1982年在美國(guó)萊斯大學(xué)獲得博士學(xué)位后專攻高速數(shù)字通信和數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在數(shù)字設(shè)計(jì)領(lǐng)域有近50年的經(jīng)驗(yàn)，一直從節(jié)數(shù)字電子設(shè)計(jì)和咨詢業(yè)務(wù)，服務(wù)于全球的數(shù)字工程師，并在英國(guó)牛津大學(xué)授課。

書籍目錄

第1章 基礎(chǔ)知識(shí)
 1.1 頻率與時(shí)間
 1.2 時(shí)間與距離
 1.3 集總與分布系統(tǒng)
 1.4 關(guān)于3 dB和RMS頻率的解釋
 1.5 4種類型的電抗
 1.6 普通電容
 1.7 普通電感
 1.8 估算衰減時(shí)間的更好方法
 1.9 互容
 1.10 互感
第2章 邏輯門電路的高速特性
 2.1 一種年代久遠(yuǎn)的數(shù)字技術(shù)的發(fā)展歷史
 2.2 功耗
 2.3 速度
 2.4 封裝
第3章 測(cè)量技術(shù)
 3.1 示波器探頭的上升時(shí)問和帶寬
 3.2 探頭接地環(huán)路的自感
 3.3 探頭接地環(huán)路檢測(cè)到的假信號(hào)
 3.4 探頭是如何加重電路負(fù)載的
 3.5 特殊的探頭構(gòu)造
 3.6 避免檢測(cè)到來自探頭外殼電流的信號(hào)
 3.7 觀測(cè)一個(gè)串行數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)
 3.8 降低系統(tǒng)時(shí)鐘
 3.9 觀測(cè)串?dāng)_
 3.10 測(cè)量工作容限
 3.11 觀察亞穩(wěn)態(tài)
第4章 傳輸線
 4.1 普通點(diǎn)對(duì)點(diǎn)布線的缺點(diǎn)
 4.2 無限均勻傳輸線
 4.3 源端及負(fù)載阻抗的影響
 4.4 傳輸線的特殊實(shí)例
 4.5 線路阻抗和傳播延遲
第5章 地平面和疊層
 5.1 高速電流沿著電感最小路徑前進(jìn)
 5.2 完整地平面的串?dāng)_
 5.3 開槽地平面的串?dāng)_
 5.4 平行交叉地平面的串?dāng)_
 5.5 指狀電源和地線的串?dāng)_
 5.6 保護(hù)走線
 5.7 近端和遠(yuǎn)端串?dāng)_
 5.8 印刷電路板如何疊層
第6章 端接
 6.1 末端端接器
 6.2 源端端接器
 6.3 中間端接器
 6.4 末端端接器的交流偏置
 6.5 電阻的選擇
 6.6 端接器中的串?dāng)_
第7章 通孔
 7.1 通孔的機(jī)械特性
 7.2 通孔的電容
 7.3 通孔的電感
 7.4 返回電流及其與通孔的關(guān)系
第8章 電源系統(tǒng)
 8.1 提供穩(wěn)定的電壓參考
 8.2 分配統(tǒng)一的電壓
 8.3 一般情形的電源分配問題
 8.4 選擇旁路電容
第9章 連接器
 9.1 互感——連接器如何引起串?dāng)_
 9.2 串聯(lián)電感——連接器怎樣產(chǎn)生電磁干擾
 9.3 寄生電容——用在多支路總線上的連接器
 9.4 連接器中耦合的測(cè)量
 9.5 連接器下地平面的連續(xù)性
 9.6 采用外部連接解決EMI問題
 9.7 高速應(yīng)用的特殊連接器
 9.8 穿過連接器的差分信號(hào)
 9.9 連接器的電源管理特性
第10章 扁平電纜
 10.1 扁平電纜的信號(hào)傳播
 10.2 扁平電纜的串?dāng)_
 10.3 扁平電纜連接器
 10.4 扁平電纜的電磁干擾
第11章 時(shí)鐘分配
 11.1 定時(shí)裕量
 11.2 時(shí)鐘偏移
 11.3 使用低阻抗驅(qū)動(dòng)器
 11.4 使用低阻抗的時(shí)鐘分配線
 11.5 多路時(shí)鐘線的源端端接
 11.6 控制時(shí)鐘線上的串?dāng)_
 11.7 延時(shí)的調(diào)整
 11.8 差分信號(hào)分配
 11.9 時(shí)鐘信號(hào)的占空比
 11.10 消除時(shí)鐘中繼器的寄生電容
 11.11 時(shí)鐘總線上時(shí)鐘接收器的去耦
第12章 時(shí)鐘振蕩器
 12.1 使用罐裝的時(shí)鐘振蕩器
 12.2 時(shí)鐘抖動(dòng)
附錄A 記憶要點(diǎn)
附錄B 計(jì)算上升時(shí)間
附錄C MathCAD公式
參考書目
索引

編輯推薦

　　《高速數(shù)字設(shè)計(jì)》將理論與實(shí)踐方法相結(jié)合，適合從事模擬和數(shù)字電路設(shè)計(jì)的相關(guān)人員使用，可作為大專院校相關(guān)專業(yè)師生的教學(xué)參考，同時(shí)也適合體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員、EMC專家、印刷電路板設(shè)計(jì)和布線專業(yè)人士閱讀?！　　陡咚贁?shù)字設(shè)計(jì)》特點(diǎn)：　　涵蓋高速數(shù)字設(shè)備（20MHz到20GHz及更高）中發(fā)生的信號(hào)反射、串?dāng)_和噪聲問題；　　包括了經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)人員面對(duì)一個(gè)新系統(tǒng)時(shí)應(yīng)該提出的一系列問題；　　提供了關(guān)于電感、電容、電阻、上升時(shí)間和Q值的計(jì)算公式，很有價(jià)值；　　解釋了如何在信號(hào)串?dāng)_、機(jī)械裝配公差和走線密度之間進(jìn)行折中；介紹了在印制電路板走線時(shí)確定層數(shù)的方法。

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