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第1章 基础知识1

1.1 频率与时间1

1.2 时间与距离4

1.3 集总与分布系统5

1.4 关于3dB和RMS频率的解释7

1.5 4种类型的电抗8

1.6 普通电容9

1.7 普通电感14

1.8 估算衰减时间的更好方法18

1.8.1 测量一个响应曲线下的总面积18

1.8.2 应用到图1.15中20

1.9 互容20

1.9.1 互容与串扰的关系21

1.9.2 端接电阻之间的互容23

1.10 互感23

1.10.1 互感与串扰的关系25

1.10.2 磁耦合环路的反向28

1.10.3 容性耦合与感性耦合的比率29

第2章 逻辑门电路的高速特性30

2.1 一种年代久远的数字技术的发展历史30

2.2 功耗31

2.2.1 静态和动态功耗32

2.2.2 驱动容性负载时的动态功耗32

2.2.3 叠加偏置电流产生的动态功耗33

2.2.4 输入功耗35

2.2.5 内部功耗36

2.2.6 驱动电路功耗37

2.2.7 输出功耗48

2.3 速度49

2.3.1 电压突变的影响，dV/dt50

2.3.2 电流突变的影响，dI/dt50

2.3.3 电压容限52

2.4 封装54

2.4.1 引脚电感54

2.4.2 引脚电容61

2.4.3 热传导（ΘJC和ΘCA）62

第3章 测量技术67

3.1 示波器探头的上升时间和带宽67

3.2 探头接地环路的自感69

3.2.1 计算接地环路电感70

3.2.2 算出10％～90％上升时间70

3.2.3 估算电路的Q值71

3.2.4 结果的重要性72

3.3 探头接地环路检测到的假信号74

3.3.1 环路A的变化电流75

3.3.2 环路A和环路B的互感75

3.3.3 应用互感的定义75

3.3.4 磁场检测器76

3.4 探头是如何加重电路负载的77

3.5 特殊的探头构造79

3.5.1 自制的21∶1探头79

3.5.2 低电感接地环路的夹具82

3.5.3 嵌入式探测夹具83

3.6 避免检测到来自探头外壳电流的信号84

3.7 观测一个串行数据传输系统87

3.8 降低系统时钟88

3.9 观测串扰89

3.9.1 关掉原始信号89

3.9.2 关掉串扰90

3.9.3 产生人为的串扰90

3.10 测量工作容限91

3.10.1 附加噪声91

3.10.2 宽总线的时序调整92

3.10.3 电源94

3.10.4 温度95

3.10.5 数据吞吐量95

3.11 观察亚稳态96

3.11.1 测量亚稳态96

3.11.2 理解亚稳态的特性98

3.11.3 长判决时间的证据102

3.11.4 亚稳态问题的解决方法105

第4章 传输线106

4.1 普通点对点布线的缺点106

4.1.1 点对点布线的信号畸变106

4.1.2 点对点布线的EMI109

4.1.3 点对点布线中的串扰109

4.2 无限均匀传输线111

4.2.1 理想的无畸变、无损耗传输线112

4.2.2 有损耗的传输线116

4.2.3 趋肤效应120

4.2.4 邻近效应126

4.2.5 介电损耗127

4.3 源端及负载阻抗的影响128

4.3.1 传输线上的反射128

4.3.2 末端端接132

4.3.3 源端端接132

4.3.4 短线133

4.3.5 不良端接传输线的建立时间133

4.4 传输线的特殊实例134

4.4.1 未端接线路134

4.4.2 连接在线路中间的容性负载136

4.4.3 等间隔的容性负载138

4.4.4 直角弯曲140

4.4.5 延迟线142

4.5 线路阻抗和传播延迟143

4.5.1 传输线参数的控制144

4.5.2 同轴电缆的计算公式149

4.5.3 双绞线的计算公式150

4.5.4 微带线的简单公式集150

4.5.5 带状线的简单公式集151

第5章 地平面和叠层152

5.1 高速电流沿着电感最小路径前进152

5.2 完整地平面的串扰154

5.3 开槽地平面的串扰156

5.4 平行交叉地平面的串扰158

5.5 指状电源和地线的串扰160

5.6 保护走线161

5.7 近端和远端串扰164

5.7.1 感性耦合机制164

5.7.2 容性耦合机制166

5.7.3 互感和互容的混合耦合166

5.7.4 近端串扰如何变成一个远端问题166

5.7.5 展示两线之间串扰的特征169

5.7.6 使用串联端接减少串扰169

5.8 印刷电路板如何叠层170

5.8.1 电源和地的规划170

5.8.2 机框层170

5.8.3 选择走线尺寸171

5.8.4 布线密度和走线层数173

5.8.5 经典叠层174

5.8.6 高速板的特别提示177

第6章 端接178

6.1 末端端接器178

6.1.1 末端端接器的上升时间179

6.1.2 末端端接器的直流偏置180

6.1.3 末端端接器中采用的其他拓扑结构182

6.1.4 末端端接器的功耗184

6.2 源端端接器184

6.2.1 源端端接的阻抗值185

6.2.2 源端端接的上升时间185

6.2.3 源端端接可以得到比较理想的阶跃响应186

6.2.4 源端端接所需的驱动电流186

6.2.5 源端端接的其他拓扑结构186

6.2.6 源端端接器的功耗186

6.3 中间端接器187

6.4 末端端接器的交流偏置188

6.4.1 容性端接的直流不平衡189

6.4.2 差分线的末端端接器189

6.5 电阻的选择190

6.5.1 端接电阻的准确性190

6.5.2 端接电阻的功耗190

6.5.3 端接电阻的串联电感191

6.6 端接器中的串扰194

6.6.1 相邻实芯电阻的串扰195

6.6.2 相邻表面贴装电阻的串扰196

6.6.3 单列直插（SIP）端接电阻的串扰196

第7章 通孔197

7.1 通孔的机械特性197

7.1.1 制作完成后的通孔直径197

7.1.2 通孔焊盘大小的要求199

7.1.3 间隔要求：空隙201

7.1.4 走线密度与通孔焊盘大小202

7.2 通孔的电容203

7.3 通孔的电感204

7.4 返回电流及其与通孔的关系206

第8章 电源系统208

8.1 提供稳定的电压参考208

8.2 分配统一的电压211

8.2.1 电源分配线的电阻212

8.2.2 电源分配线的电感212

8.2.3 板级滤波214

8.2.4 单独集成电路的局部滤波216

8.2.5 电源平面和地平面的电容218

8.2.6 测量电源分配系统阶跃响应的测试夹具219

8.3 一般情形的电源分配问题220

8.3.1 TTL-ECL混合系统中的随机ECL错误220

8.3.2 分配线中的压降过大221

8.3.3 插入电路板时的电源脉冲干扰221

8.3.4 电源分配线的EMI辐射222

8.4 选择旁路电容222

8.4.1 电容的等效串联电阻和引脚电感222

8.4.2 电容特性与封装的关系225

8.4.3 表面贴装的电容226

8.4.4 集成电路下面安装的电容227

8.4.5 三种类型的电介质228

8.4.6 电压等级和使用期限的安全容限231

第9章 连接器232

9.1 互感——连接器如何引起串扰232

9.1.1 估算串扰233

9.1.2 如何通过接地改变返回电流路径234

9.2 串联电感——连接器怎样产生电磁干扰236

9.3 寄生电容——用在多支路总线上的连接器241

9.3.1 引脚到引脚的电容242

9.3.2 电路走线电容242

9.3.3 接收器和驱动器电容242

9.3.4 均匀间隔负载243

9.3.5 低速总线243

9.4 连接器中耦合的测量244

9.4.1 接地引脚和信号引脚244

9.4.2 脉冲发生器和源端阻抗244

9.4.3 传输线上的端接阻抗245

9.4.4 模拟接收线的源端阻抗245

9.4.5 匹配电阻245

9.5 连接器下地平面的连续性246

9.6 采用外部连接解决EMI问题247

9.6.1 滤波248

9.6.2 屏蔽248

9.6.3 共模扼流圈249

9.7 高速应用的特殊连接器249

9.7.1 AMP Z型点对点连接器249

9.7.2 Augat点对点连接器250

9.7.3 Teradyne多支路总线连接器250

9.8 穿过连接器的差分信号251

9.9 连接器的电源管理特性252

第10章 扁平电缆254

10.1 扁平电缆的信号传播254

10.1.1 扁平电缆的频率响应255

10.1.2 扁平电缆的上升时间257

10.1.3 测量上升时间258

10.2 扁平电缆的串扰259

10.2.1 串扰的基本计算259

10.2.2 多地的效果260

10.2.3 双绞线的效果261

10.2.4 串扰的测量262

10.2.5 扁平电缆的堆叠264

10.3 扁平电缆连接器264

10.3.1 连接器的电感265

10.3.2 连接器的电容265

10.3.3 减少寄生效应的交错连接265

10.4 扁平电缆的电磁干扰266

10.4.1 金属箔缠绕266

10.4.2 单面屏蔽266

10.4.3 折叠（圆）屏蔽电缆267

第11章 时钟分配268

11.1 定时裕量268

11.2 时钟偏移269

11.3 使用低阻抗驱动器272

11.4 使用低阻抗的时钟分配线274

11.5 多路时钟线的源端端接275

11.6 控制时钟线上的串扰277

11.7 延时的调整278

11.7.1 固定延时278

11.7.2 可调整延时280

11.7.3 自动可编程延时281

11.8 差分信号分配283

11.9 时钟信号的占空比283

11.10 消除时钟中继器的寄生电容285

11.11 时钟总线上时钟接收器的去耦286

第12章 时钟振荡器287

12.1 使用罐装的时钟振荡器287

12.1.1 频率指标288

12.1.2 允许的工作条件290

12.1.3 电气特性291

12.1.4 机械结构292

12.1.5 生产问题292

12.1.6 可靠性292

12.1.7 控制与调整293

12.2 时钟抖动294

12.2.1 时钟抖动何时事关重大294

12.2.2 测量时钟抖动294

12.2.3 测量电源的抗扰度296

12.2.4 时钟源的电源滤波298

附录A 记忆要点300

附录B 计算上升时间308

附录C MathCAD公式315

参考书目340

索引343