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第1章 基础知识1

1.1线性时不变集总参数电路的阻抗1

1.2功率比2

1.3比例变换准则3

1.3.1物理尺寸比例变换4

1.3.2功率比例变换6

1.3.3时间比例变换6

1.3.4恒定电压时的阻抗比例变换8

1.3.5介电常数比例变换9

1.3.6磁导率比例变换10

1.4谐振的概念11

1.5数字输入下线性系统最大响应15

第2章 传输线的参数20

2.1电报方程21

2.1.1刺线的优良工作特性23

2.1.2电流连续性原理及信号的返回电流24

2.2电报方程26

2.2.1特性阻抗Zc26

2.2.2特性阻抗的变化28

2.2.3阻抗Zc与参数R、 L、 G、 C的关系28

2.2.4传播常数γ30

2.2.5传播常数γ参数R、 L、 G、 C的关系31

2.3理想传输线32

2.4直流电阻36

2.5直流电导38

2.6趋肤效应38

2.6.1趋肤效应的产生38

2.6.2导体内的涡流40

2.6.3串联电阻的高低频近似41

2.7趋肤效应电感43

2.8内阻抗的计算43

2.8.1内阻抗的实际模型46

2.8.2矩形截面导体47

2.9趋肤效应的同心环模型48

2.9.1趋肤效应模型49

2.9.2关于趋肤效应模型的讨论50

2.10邻近效应51

2.10.1邻近因子52

2.10.2同轴电缆的邻近效应54

2.10.3微带线与带状线电路的邻近效应54

2.10.4邻近效应总结54

2.11表面粗糙效应57

2.11.1表面粗糙产生的严重后果57

2.11.2粗糙效应的起始频率58

2.11.3 PCB材料的粗糙度59

2.11.4控制粗糙度的方法59

2.12电介质效应60

2.12.1介质损耗角正切63

2.12.2混合物的介电常数63

2.12.3混合物的损耗角正切64

2.12.4填充因子未知时损耗角正切的计算66

2.12.5因果性与网络函数的关系66

2.12.6根据测得的损耗角正切计算？69

2.12.7 Kramers-Kronig公式72

2.12.8复磁导率72

2.13返回路径的串联阻抗73

2.14片上慢波模式74

第3章 性能区域76

3.1信号传输模型76

3.2性能区域的划分80

3.3相关的数学基础知识：输入阻抗与传递函数83

3.4集总参数元件区84

3.4.1集总参数特性区域的边界85

3.4.2∏形电路模型86

3.4.3集总参数特性区域H函数的泰勒级数近似87

3.4.4集总参数特性区域的输入阻抗87

3.4.5集总参数特性区域的传递函数89

3.4.6集总参数特性区域的阶跃响应91

3.5 RC特性区域93

3.5.1 RC特性区域的边界93

3.5.2 RC特性区域的输入阻抗94

3.5.3 RC特性区域的特性阻抗94

3.5.4 RC区域的一般特性95

3.5.5 RC特性区域的传播常数97

3.5.6 RC特性区域的传输函数97

3.5.7 RC区域单位阶跃响应98

3.5.8距离与速度间折中（RC特性区域）99

3.5.9阶跃响应的闭式结果（RC特性区域）99

3.5.10 Elmore延迟估计（RC区域）99

3.6 LC特性区域（恒定损耗区）103

3.6.1 LC特性区域的边界103

3.6.2特性阻抗（LC区域）104

3.6.3 TDR测量中串联电阻的影响105

3.6.4传播常数（LC特性区域）108

3.6.5 LC特性区域的强谐振109

3.6.6 LC传输线的端接111

3.6.7速度与距离的折中114

3.6.8混合工作模式（LC与RC两个特性区域）114

3.7趋肤效应区域115

3.7.1趋肤效应区域的边界115

3.7.2趋肤效应区域的特性阻抗116

3.7.3趋肤效应对TDR测量响应的影响117

3.7.4趋肤效应区域的传播常数117

3.7.5趋肤效应区的强谐振120

3.7.6趋肤效应区的阶跃响应121

3.7.7趋肤效应区距离与速度的折中124

3.8介质损耗区域125

3.8.1介质损耗区域的边界125

3.8.2介质损耗区域的特性阻抗126

3.8.3介质损耗对TDR测量的影响128

3.8.4介质损耗区域的传播常数128

3.8.5介质损耗区的强谐振131

3.8.6介质损耗区的阶跃响应132

3.8.7介质损耗区距离与速度的折中135

3.9波导色散区域135

3.10各区域间临界点小结136

3.11传输媒质的等效原则138

3.12铜质传输线的比例变换141

3.13多模光纤的比例变换144

3.14线性均衡：长底板引线举例144

3.15 自适应均衡在增速网络收发器中的应用147

第4章 频域建模149

4.1非线性分析149

4.2离散傅里叶变换150

4.3离散时间映射151

4.4 FFT的其他限制152

4.5 FFT程序输出的归一化153

4.6常用的傅里叶变换对154

4.7欠采样的影响155

4.8频域仿真的实现156

4.9常见问题158

4.9.1总传输延迟过大引起波形移出时间窗的影响158

4.9.2任意数据序列的变换158

4.9.3时域波形的移位158

4.9.4复杂系统的建模159

4.9.5差分模型159

4.10 FFT程序输出的校核159

第5章PCB（印制电路板）线161

5.1 PCB信号传输162

5.1.1特性阻抗与延迟162

5.1.2阻抗效应162

5.1.3介质效应169

5.1.4趋肤效应与介质损耗效应的混合作用177

5.1.5非TEM模式178

5.2传输距离的限制182

5.3 PCB噪声与干扰186

5.3.1 PCB的反射186

5.3.2 PCB串扰200

5.4 PCB连接器205

5.4.1串扰的产生205

5.4.2净通孔的影响207

5.4.3接头的测量208

5.4.4锥削形过渡209

5.4.5跨立式接头211

5.4.6电缆屏蔽层的接地212

5.5过孔建模213

5.5.1过孔的增量参数213

5.5.2过孔的三种模型215

5.5.3悬置过孔216

5.5.4电容值217

5.5.5电感值222

5.6片上互连发展前景展望227

第6章 差分信号229

6.1单端电路229

6.2双线电路233

6.3差分信号传输234

6.4差模与共模电压、电流237

6.5差分和共模速度238

6.6共模平衡238

6.7共模范围239

6.8差模与共模的转换239

6.9差模阻抗240

6.9.1奇模阻抗与无耦合阻抗间的关系242

6.9.2为什么奇模阻抗总小于无耦合阻抗242

6.9.3差分反射243

6.10 PCB结构243

6.10.1差分（微带）线的阻抗244

6.10.2边缘耦合带状线246

6.10.3线对中引线分开的情形252

6.10.4宽边耦合带状线253

6.11 PCB的一些应用257

6.11.1与外部的平衡差分传输媒质进行匹配连接257

6.11.2抑制地弹噪声257

6.11.3使用差分信号传输方式减少电磁干扰（EMI）258

6.11.4抑制接头中的噪声259

6.11.5减小时钟倾斜失真260

6.11.6本地串扰的抑制261

6.11.7关于传输线的一本较好参考书263

6.11.8差分时钟263

6.11.9差分结构的终端264

6.11.10差分U形弯266

6.11.11布线引起的斜变267

6.11.12减小斜变的方法268

6.12机柜间的互连269

6.12.1带状双绞线电缆270

6.12.2防止大的接地偏移271

6.12.3抗外部射频干扰特性272

6.12.4差分接收机对趋肤效应损耗和其他高频损耗有更好的耐受性273

6.13 LVDS信号274

6.13.1输出电平275

6.13.2共模输出275

6.13.3共模噪声容限275

6.13.4差模噪声容限276

6.13.5迟滞现象276

6.13.6阻抗控制276

6.13.7引线的辐射278

6.13.8上升时间278

6.13.9输入电容279

6.13.10斜变279

6.13.11安全保护279

第7章 建筑物通用电缆标准281

7.1通用电缆的结构283

7.2信噪比估算286

7.3电缆的有关术语286

7.4电缆的优化组合287

7.5关于楼宇布线电缆常见问题解答288

7.6交叉线289

7.7通风系统电缆290

7.8无冷却措施的阁楼空间布线291

7.9关于较老电缆类型的常见问题解答291

第8章100Ω平衡双绞线对电缆293

8.1 UTP电缆的信号传输294

8.1.1 UTP电缆模型295

8.1.2金属传输模型的修正297

8.2 UTP传输实例：1 0BASE-T299

8.3 UTP噪声和干扰303

8.3.1 UTP：远端反射303

8.3.2 UTP：近端反射306

8.3.3 UTP：混合电路310

8.3.4 UTP的近端串扰314

8.3.5 UTP的异源串扰317

8.3.6 UTP的远端串扰317

8.3.7 NEXT和ELFEXT的功率和319

8.3.8 UTP的射频干扰319

8.3.9 UTP电缆的辐射321

8.4 UTP电缆接头322

8.5屏蔽问题325

8.6 3型UTP电缆的温度特性326

第9章150 Ω STP-A电缆327

9.1 150Ω STP-A电缆信号传输327

9.2 150Ω STP-A电缆噪声和干扰328

9.3 150Ω STP-A电缆的斜变328

9.4 150Ω STP-A电缆的辐射和安全性329

9.5 150Ω STP-A电缆与UTP电缆比较329

9.6 150Ω STP-A接头330

第10章 同轴电缆333

10.1同轴电缆中的信号传播334

10.1.1绞合结构中心导体339

10.1.2采用50Ω电缆的意义339

10.1.3关于50Ω的讨论信341

10.2同轴电缆的噪声和干扰343

10.2.1同轴电缆的远端反射噪声343

10.2.2同轴电缆的射频干扰343

10.2.3同轴电缆的辐射344

10.2.4同轴电缆的安全性344

10.3同轴电缆接头346

第11章 光缆349

11.1玻璃光纤的制作工艺349

11.2成品光纤纤心指标350

11.3光缆352

11.4工作波长353

11.5多模光缆354

11.5.1多模信号的传输355

11.5.2为什么渐变型光纤优于阶跃型光纤358

11.5.3多模光纤的标准359

11.5.4 50 μm光纤的使用360

11.5.5多模光纤性能的评估361

11.5.6抖动370

11.5.7多模光纤的噪声和干扰371

11.5.8多模光纤的安全性372

11.5.9激光源激励多模光纤372

11.5.10 VSCEL二极管374

11.5.11多模光纤连接器375

11.6单模光缆376

11.6.1单模信号传输376

11.6.2单模光纤的噪声和干扰377

11.6.3单模光纤的安全性377

11.6.4单模光纤连接器377

第12章 时钟分布378

12.1一些额外的提示380

12.2时钟斜变的计算381

12.3时钟中继器385

12.3.1主动斜变修正388

12.3.2零延迟时钟中继器388

12.3.3对线长的补偿389

12.4带状线和微带线的时延391

12.5时钟传输线做终端加载的重要性393

12.6时钟接收机门限的效应394

12.7劈分终端的影响395

12.8有意的延迟调节397

12.8.1固定延迟的实现397

12.8.2可变延迟的实现399

12.8.3可编程自动延迟器400

12.8.4蛇形延迟线401

12.8.5 U形弯的耦合402

12.9加载激励源带多个负载405

12.9.1 T形结构与非T形结构407

12.9.2双负载的驱动411

12.10数据处理链时钟分布413

12.11信号的抖动417

12.11.1在何种情况下需要关注时钟抖动419

12.11.2时钟抖动的测量方法426

12.12时钟源、转发器及PLL电路的馈电滤波432

12.12.1良好的电源434

12.12.2净化电源436

12.13人为时钟调制437

12.13.1有关信号完整性的讨论邮件438

12.13.2无抖动时钟440

12.14采用减小的电压产生信号441

12.15 时钟线上串扰的抑制441

12.16辐射的减小442

第13章 时域仿真工具及仿真方法444

13.1振荡问题的新纪元444

13.2信号完整性的仿真445

13.2.1建模的程度446

13.2.2参数提取之后的工作446

13.2.3注意事项447

13.3仿真引擎的基本工作原理447

13.3.1 Spice在时间域的进一步推展449

13.3.2 Spice类算法的缺陷449

13.3.3传输线450

13.3.4对结果的解释451

13.3.5能动地使用Spice452

13.4 IBIS（输入/输出缓冲信息规范）453

13.4.1 IBIS的概念453

13.4.2 IBIS的创立者453

13.4.3 IBIS的优点454

13.4.4 IBIS的不足454

13.4.5如何做会更有帮助455

13.5 IBIS的历史回顾及发展前景455

13.5.1 IBIS的历史回顾456

13.5.2与Spice的比较456

13.5.3发展前景456

13.6 IBIS的插值问题457

13.7 IBIS的SSO噪声问题459

13.8 EMC工作的本质461

13.9馈电谐振和接地谐振462

附录A信号完整性部门的组建464

附录B损耗斜率的计算466

附录C二端口网络分析467

附录D ∏模型的精度472

附录E误差函数erf（）474