PCB電流與信號完整性設計 中文版 高清PDF電子書

2021-02-13 吳川斌的博客

PCB電流與信號完整性設計,機械工業出版社出版，英文原版書名： PCB Currents How They Flow,How They React （美國）道格拉斯·布魯克斯（Doulas Brooks）著，丁扣寶 韓雁 譯。道格拉斯·布魯克斯（Doulas Brooks），曾獲史丹福大學電子與電氣工程專業學士和碩士學位，華盛頓大學的博士學位。他有40餘年的電子行業從業經驗，涉及的職位小到空間項目的電路設計工程師，大到UltraCAD公司的總裁，這也是他自己的公司，在過去的20餘年裡，他一直在這家西北太平洋地區領先的PCB設計服務公司裡擔任總裁。Brooks在職業生涯中發表了數百篇文章。在2003年，他還出版了《Signal Integrity Issues and Printed Circuit Board Design》（Prentice Hall）一書。Brooks在聖地牙哥州立大學任教過三年，還在華盛頓大學擔任過一年的訪問副教授。在過去超過15年的時間裡，他在世界各地舉辦了大量有關PCB設計中信號完整性的研討會。

本書著重物理概念，避免複雜的數學推導，闡述了基本電路的電流源、電流造成的信號完整性問題，以及如何解決串擾和電磁幹擾問題。主要內容包括：溫度、PCB傳輸線、反射、耦合電流、功率分配、趨膚效應、介電損耗和通孔等，並給出了每個常見問題的實用設計方案。本書適合作為電子與通信工程及其相關專業的教材。對於從事集成電路設計、系統設計的工程技術人員來說也是一本很好的參考書。

PCB電流與信號完整性設計圖書目錄

第一部分 電流的性質
第1章 電子和電荷2
1.1 電子流2
1.2 原子結構3
1.3 絕緣體4
1.4 電荷場4
1.5 磁場5
1.6 驅動電流的力6
1.7 電壓與電流8
1.8 電流方向9
1.9 半導體空穴流9

第2章 基本的電流概念11
2.1 電流類型11
2.2 傳播速度16
2.3 電路的時序問題18
2.4 電流的度量20
2.5 測量技術28
2.6 熱、噪聲和電流閾值32

第3章 基本的電流定律34
3.1 電流在迴路中流動34
3.2 迴路中的電流處處恆定34
3.3 歐姆定律35
3.4 基爾霍夫第一定律36
3.5 基爾霍夫第二定律37

第二部分 基本電路中電流的流動
第4章 電阻電路40
4.1 電阻率40
4.2 電阻的電流和相位41
4.3 串聯電阻42
4.4 並聯電阻42
4.5 功率和能量43
4.6 電阻分壓器44

第5章 電抗電路：電容器和電容46
5.1 電容的性質46
5.2 電容的定義46
5.3 電流「通過」電容器47
5.4 AC電流「通過」電容器47
5.5 位移電流48
5.6 電容的歐姆定律48
5.7 容抗與頻率的關係圖49
5.8 電容的相移49
5.9 電容器的組合形式51
5.10 電容器功耗52
5.11 電容公式52

第6章 電抗電路：電感器和電感53
6.1 電感的性質53
6.2 電感的定義54
6.3 DC電流「通過」電感器55
6.4 AC電流「通過」電感器55
6.5 電感的歐姆定律56
6.6 感抗與頻率的關係圖56
6.7 電感相移57
6.8 電感器的組合形式58
6.9 電感器功耗59
6.10 電感的一般公式59
6.11 趨膚效應59

第7章 電抗電路：諧振61
7.1 串聯諧振61
7.2 並聯諧振63

第8章 阻抗65
8.1 阻抗的含義65
8.2 阻抗的大小65
8.3 阻抗相位67
8.4 串聯RLC電路示例69
8.5 並聯RLC電路示例72
8.6 功率因數74
8.7 諧振時的RLC電路74
8.8 諧振點附近R的影響75
8.9 阻抗的組合形式76

第9章 實際元件和寄生效應78
9.1 電阻器78
9.2 電感器78
9.3 電容器79
9.4 元件間的耦合79
9.5 自諧振79

第10章 時間常數和濾波器83
10.1 RC時間常數83
10.2 L／R時間常數86
10.3 RC濾波器88
10.4 品質因數Q91

第11章 變壓器93
11.1 磁場回顧93
11.2 耦合效率—鐵心95
11.3 耦合效率—頻率限制95
11.4 耦合效應—匝數比96
11.5 電流和阻抗比97
11.6 變壓器損失和效率98
11.7 繞組極性：楞次定律99

第12章 差分電流100
12.1 概念100
12.2 一些說明101
12.3 差模和共模（奇模和偶模）102
12.4 模式轉移或轉換103

第13章 半導體105
13.1 電子殼層回顧105
13.2 半導體摻雜105
13.3 半導體二極體結106
13.4 齊納二極體107
13.5 通過二極體的電流108
13.6 雙極電晶體109
13.7 場效應電晶體110

第三部分 電壓源和電流源
第14章 電壓源和電流源114
14.1 基本電壓源和電流源114
14.2 理想電壓源和電流源114
14.3 等效電路114

第四部分 電路板上的電流
第15章 電流在電路板上的流動118
15.1 信號電流118
15.2 電源電流118
15.3 返回電流119

第16章 電流和走線溫度120
16.1 基本概念120
16.2 歷史背景121
16.3 各種關係122
16.4 熔斷電流123

第17章 電流反射124
17.1 一個命題124
17.2 基本問題124
17.3 臨界長度125
17.4 傳輸線126
17.5 終端128
17.6 反射係數129
17.7 耦合影響阻抗的方式130
17.8 電流如何流動134
17.9 差分電流如何流動135

第18章 耦合電流／EMI／串擾137
18.1 基本概念137
18.2 天線138
18.3 EMI139
18.4 串擾140

第19章 電流分布和旁路電容147
19.1 問題的本質147
19.2 傳統方法149
19.3 電源分布阻抗方法150
19.4 採用哪種方法155

第20章 隨頻率變化的電阻和有損傳輸線157
20.1 趨膚效應157
20.2 介質損耗160
20.3 傳輸線損耗161

第21章 電流和過孔164
21.1 過孔功耗164
21.2 過孔電感165
21.3 過孔特徵阻抗166
21.4 過孔內的反射167
21.5 盲孔和埋孔 169

第22章 電流和信號完整性170
22.1 歷史視角170
22.2 PCB設計規則171
22.3 差分走線設計規則176
22.4 過孔設計規則177
22.5 相信這些設計規則的原因177

附錄A 電流和麥克斯韋179
附錄B 眼圖181
附錄C 電路板的消亡183

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