內容簡介

本書是有關電源完整性設計和建模方面的一部豐富而又生動的指南。書中通過真實的案例分析和可下載的軟件實例，描述了當今高效電源分配和噪聲最小化的設計與建模的前沿技術。作者介紹了電源配送網絡組成部件、分析技術、測量技術及建模需求；詳盡解釋了電源／地平面建模，包括平面特性、集總模型、基于分布電路的方案等；介紹了幾種先進的時域仿真技術（例如宏模型），並討論了它們的優缺點；此外還展示了建模技術在多種高級案例中的應用，包括高速服務器、高速差分信令、芯片封裝分析、材料特性、嵌入去耦電容器和電磁帶隙結構等。

本書可作為研究電源完整性的電子工程師、系統設計師、信號完整性工程師、材料工程師等技術專家及相關專業師生的參考資料；對于研發高速系統分析軟件的工程師，同樣也會從書中受益。\


Madhavan Swaminathan美國喬治亞理工學院電氣與計算機工程學院的電子學Joseph M. Pettit教授，同時也是該校封裝研究中心的副主任。Swaminathan教授與他人創立的Jacket Micro Devices公司，在無線專用集成射頻模塊領域處于領先地位。他曾在iBM公司研究超級計算機的封裝設計。由于他在電源配送方面的成就，已當選為IEEE Fellow。
 

目錄

第1章 基本概念
1.1 引言
1.1.1 晶體管的功能
1.1.2 電源配送中的問題
1.1.3 電源配送在微處理器和IC中的重要性
1.1.4 電源配送網絡
1.1.5 電源供電中的跳變
1.2 電源配送的簡單關系
1.2.1 內核電路
1.2.2 I／O電路
1.2.3 SSN產生的時延
1.2.4 SSN影響時序和電壓容限
1.2.5 電容器與電流的關系
1.3 PDN的設計
1.3.1 目標阻抗
1.3.2 阻抗和噪聲電壓
1.4 PDN的組成部件
1.4.1 穩壓器
1.4.2 旁路或去耦電容器
1.4.3 封裝和電路板中的平面
1.4.4 片上電源分配
1.4.5 PDN中的部件
1.5 PDN分析
1.5.1 單節點分析
1.5.2 分布式分析
1.6 芯片一封裝反諧振︰實例
1.7 高頻測量
1.7.1 阻抗測量
1.7.2 自阻抗測量
1.7.3 轉移阻抗測量
1.7.4 完全消除探針電感的阻抗測量
1.8 以平面為參考的信號線
1.8.1 作為傳輸線的信號線
1.8.2 傳輸線參數與SSN的關系
1.8.3 SSN與返回路徑突變的關系
1.9 PDN建模方法學
1.10 總結
參考文獻
第2章 平面建模
2.1 引言
2.2 平面的特性
2.2.1 頻域
2.2.2 時域
2.2.3 二維平面
2.3 采用局部電感的集總模型
2.3.1 提取電感和電阻矩陣
2.4 基于分布式電路的方法
2.4.1 傳輸線建模
2.4.2 傳輸矩陣法
2.4.3 單元格元件的頻率相關特性
2.4.4 平面間隙建模
2.5 離散化平面模型
2.5.1 有限差分法
2.5.2 有限時域差分法
2.5.3 有限元法
2.6 解析法
2.6.1 諧振腔法
2.6.2 諧振腔模型的網絡表示
2.7 多平面對
2.7.1 過孔耦合
2.7.2 導體耦合
2.7.3 孔徑耦合
2.8 總結
參考文獻
第3章 同時開關噪聲
3.1 引言
3.1.1 SSN的建模方法
3.2 簡單模型
3.2.1 輸出緩沖器建模
3.3 傳輸線及平面建模
3.3.1 微帶線結構
3.3.2 帶狀線結構
3.3.3 背靠導體共面波導結構
3.3.4 模態分解法小結
3.4 模型在時域分析中的應用
3.4.1 返回電流產生的平面反彈
3.4.2 微帶線到微帶線的過孔切換
3.4.3 分裂平面
3.5 模型在頻域分析中的應用
3.5.1 電源與地平面間的帶狀線
3.5.2 微帶線到帶狀線的過孔切換
3.5.3 采用薄電介質減小噪聲耦合
3.6 M-FDM擴展至包含傳輸線
3.6.1 復雜電路板設計分析
3.7 總結
參考文獻
第4章 時域仿真方法
第5章 應用
附錄A
附錄B 軟件清單
術語表
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序

隨著高速高密度數字系統的盛行，電源完整性的重要性日益凸顯。人們對它的認識貌似清晰，實則混沌；所涉及的內容貌似孤立，實則全局。廣義的信號完整性，涵蓋經典的信號完整性（SI）、數據完整性（DI）、電源完整性（PI）、電磁完整性（EMI）四個領域。研究電源完整性，除了分析電源配送網絡（PDN）的供電故障之外，還須關注PDN參數設計對全局噪聲和電磁干擾性能的影響。之前，電子工業出版社已經出版了《信號完整性分析》、《高速系統設計——抖動、噪聲與信號完整性》兩部中譯本。加上這部有關電源完整性一書的出版，正好代表了廣義信號完整性研究的前三個方面。而EMI的問題與EMC多有交疊，國內已經出版了幾部相關專著的中譯本。

從章節的劃分來看，本書結構非常簡明。刈‘以認為第1章和第5章是基礎篇與綜合篇，其內容面向知識的普及與應用，類似教材知識的升華結晶和總結歸納，不可不讀。第2章~第4章則是專題篇，內容涉及平面建模、SSN和時域仿真等焦點內容的深度剖析；其中不乏予人啟迪的創新思維和獨到的分析論述，令人豁然開朗。例如，第4章討論的時域無源性和時延仿真技術，至今仍是困擾電源完整性仿真的瓶頸。

本書是電源完整性方面一部經典力作。作者之一Madhavan Swaminathan是本領域公認的專家；他所在的喬治亞理工學院封裝研究中心是電源完整性的集大成者和國際前沿技術的領跑者。他們的研究既包含高水平的理論創新，也有著非常實用化的工程開發成果。本書在理論研究及工程開發兩方而均有建樹。書中有些內容是觸手可及的實用化成果，例如目標阻抗、EBC設計和建模仿真等。有些內容則是條件所限尚未接軌的前期基礎性研究，例如材料等，值得國內學者深入研究與思考。

本書由西安電子科技大學電路CAD研究所從事信號完整性研究開發的教師和部分博士生、碩十生傾力翻譯，並最終由李玉山教授統稿。其他的審校和翻譯人員還有︰張木水、高崧、閆旭、路建民、曲詠哲、丁同浩、劉洋、賈琛、王勝源、蔣冬初、白鳳蓮、董巧玲等。誠然，我們都是在不斷地“充電”，翻澤中定有諸多滲誤，切盼專家和學者不吝賜教。

電子工業出版社高等教育分社的馬嵐、馮小貝編輯付出了辛勤的勞動，提出r不少好的建議。本書的出版得到國家自然科學基金（N0.60672027、No.60971072）、教育部博士點基金（No.20050701002）和西電研究生院研究型課程立項的資助。譯者在此一並謹致謝忱。

本書涉及的內容廣泛精深，讀者可以見仁見智、各取所需。對于從事電源完整性理論研究、工程設計及產品開發、制造和測試的技術人員，都是一本難得的好書。本書可以作為電子通信類學科博士生、碩士生的選修課程的教材，也可以作為電子設計工程師分析電源完整性問題時的參考用書。

李玉山
西安電子科技大學電路CAD研究所
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