pcb电流与信号完整性设计

内容概要

Douglas Brooks 曾获斯坦福大学电子与电气工程专业学士和硕士学位，华盛顿大学的博士学位。他有40余年的电子行业从业经验，涉及的职位小到空间项目的电路设计工程师，大到UltraCAD公司的总裁，这也是他自己的公司，在过去的20余年里，他一直在这家西北太平洋地区领先的PCB设计服务公司里担任总裁。

Brooks在职业生涯中发表了数百篇文章。在2003年，他还出版了《Signal Integrity lssues andPrinted Circuit Board Design》(Prentice Hall)一书。

Brooks在圣地亚哥州立大学任教过三年，还在华盛顿大学担任过一年的访问副教授。在过去超过15年的时间里，他在世界各地举办了大量有关PCB设计中信号完整性的研讨会。

书籍目录

出版者的话

译者序

前言

第一部分　电流的性质

第1章　电子和电荷
2

1.1　电子流
2

1.2　原子结构
3

1.3　绝缘体
4

1.4　电荷场
4

1.5　磁场
5

1.6　驱动电流的力
6

1.7　电压与电流
8

1.8　电流方向
9

1.9　半导体空穴流
9

第2章　基本的电流概念
11

2.1　电流类型
11

2.2　传播速度
16

2.3　电路的时序问题
18

2.4　电流的度量
20

2.5　测量技术
28

2.6　热、噪声和电流阈值
32

第3章　基本的电流定律
34

3.1　电流在回路中流动
34

3.2　回路中的电流处处恒定
34

3.3　欧姆定律
35

3.4　基尔霍夫第一定律
36

3.5　基尔霍夫第二定律
37

第二部分　基本电路中电流的流动

第4章　电阻电路
40

4.1　电阻率
40

4.2　电阻的电流和相位
41

4.3　串联电阻
42

4.4　并联电阻
42

4.5　功率和能量
43

4.6　电阻分压器
44

第5章　电抗电路：电容器和电容
46

5.1　电容的性质
46

5.2　电容的定义
46

5.3　电流“通过”电容器
47

5.4　AC电流“通过”电容器
47

5.5　位移电流
48

5.6　电容的欧姆定律
48

5.7　容抗与频率的关系图
49

5.8　电容的相移
49

5.9　电容器的组合形式
51

5.10　电容器功耗
52

5.11　电容公式
52

第6章　电抗电路：电感器和电感
53

6.1　电感的性质
53

6.2　电感的定义
54

6.3　DC电流“通过”电感器
55

6.4　AC电流“通过”电感器
55

6.5　电感的欧姆定律
56

6.6　感抗与频率的关系图
56

6.7　电感相移
57

6.8　电感器的组合形式
58

6.9　电感器功耗
59

6.10　电感的一般公式
59

6.11　趋肤效应
59

第7章　电抗电路：谐振
61

7.1　串联谐振
61

7.2　并联谐振
63

第8章　阻抗
65

8.1　阻抗的含义
65

8.2　阻抗的大小
65

8.3　阻抗相位
67

8.4　串联RLC电路示例
69

8.5　并联RLC电路示例
72

8.6　功率因数
74

8.7　谐振时的RLC电路
74

8.8　谐振点附近R的影响
75

8.9　阻抗的组合形式
76

第9章　实际元件和寄生效应
78

9.1　电阻器
78

9.2　电感器
78

9.3　电容器
79

9.4　元件间的耦合
79

9.5　自谐振
79

第10章　时间常数和滤波器
83

10.1　RC时间常数
83

10.2　L/R时间常数
86

10.3　RC滤波器
88

10.4　品质因数Q
91

第11章　变压器
93

11.1　磁场回顾
93

11.2　耦合效率—铁心
95

11.3　耦合效率—频率限制
95

11.4　耦合效应—匝数比
96

11.5　电流和阻抗比
97

11.6　变压器损失和效率
98

11.7　绕组极性：楞次定律
99

第12章　差分电流
100

12.1　概念
100

12.2　一些说明
101

12.3　差模和共模（奇模和偶模）
102

12.4　模式转移或转换
103

第13章　半导体
105

13.1　电子壳层回顾
105

13.2　半导体掺杂
105

13.3　半导体二极管结
106

13.4　齐纳二极管
107

13.5　通过二极管的电流
108

13.6　双极晶体管
109

13.7　场效应晶体管
110

第三部分　电压源和电流源

第14章　电压源和电流源
114

14.1　基本电压源和电流源
114

14.2　理想电压源和电流源
114

14.3　等效电路
114

第四部分　电路板上的电流

第15章　电流在电路板上的流动
118

15.1　信号电流
118

15.2　电源电流
118

15.3　返回电流
119

第16章　电流和走线温度
120

16.1　基本概念
120

16.2　历史背景
121

16.3　各种关系
122

16.4　熔断电流
123

第17章　电流反射
124

17.1　一个命题
124

17.2　基本问题
124

17.3　临界长度
125

17.4　传输线
126

17.5　终端
128

17.6　反射系数
129

17.7　耦合影响阻抗的方式
130

17.8　电流如何流动
134

17.9　差分电流如何流动
135

第18章　耦合电流/EMI/串扰
137

18.1　基本概念
137

18.2　天线
138

18.3　EMI
139

18.4　串扰
140

第19章　电流分布和旁路电容
147

19.1　问题的本质
147

19.2　传统方法
149

19.3　电源分布阻抗方法
150

19.4　采用哪种方法
155

第20章　随频率变化的电阻和有损传输线
157

20.1　趋肤效应
157

20.2　介质损耗
160

20.3　传输线损耗
161

第21章　电流和过孔
164

21.1　过孔功耗
164

21.2　过孔电感
165

21.3　过孔特征阻抗
166

21.4　过孔内的反射
167

21.5　盲孔和埋孔 169

第22章　电流和信号完整性
170

22.1　历史视角
170

22.2　PCB设计规则
171

22.3　差分走线设计规则
176

22.4　过孔设计规则
177

22.5　相信这些设计规则的原因
177

附录A　电流和麦克斯韦
179

附录B　眼图
181

附录C　电路板的消亡
183

作者简介

本书从电子学的基本概念出发，全面阐述了PCB上电流的性质和流动规律，详细探讨了现代PCB设计中的特殊问题，提出了设计方案，论述了由电流引起的信号完整性问题，还提出了应对甚高频谐波和极短波长复杂挑战的解决方案。本书的编写融理论性与工程实践性于一体，尽量减少烦琐的数学论证，直观生动。

本书既适合于PCB工程师阅读，也可作为相关专业研究生和高年级本科生的参考教材。

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