信号完整性分析.pdf

国外电子与通信教材系列信号完整性分析Signal Integrity:Simplified 美JEric Bogatin著李玉山李丽平等译常子主管:l:A及近;!.Publishing House of Electronics Industry 北京.BEIJING 序2001年7月间，电子工业出版社的领导同志邀请各高校十几位通信领域方面的老师，商量引进国外教材问题。与合同志对出版社提出的计划十什赞同，大家认为，这对我国通信事业、特别是耐高等院校通信学科的教学工作会很有好处。教材建设是高校教学建设的主要内容之一编写、出版一本好的教材，意晾着开设了门好的课程，甚至J预辰著一个崭新学科的诞生。20世纪40年代MJT林肯实验室出版的套28本霄达丛书，对近代电子学科、特别是对雷达技术的推动作用，就是个很好的例子U我国领导部门对教材建设一直非常重砚。20世纪80年代，在原教委教材编审委员会的领导下，汇集了高等院校几百位富有教学经验的专家，编写、出版f大批教材，很多院校还根据学校的特点和需要，陆续编写了大量的讲义和拳考书。这些教材对高校的教学工作发挥了恨好的作用。近年来，随着教学改革不断深入和科学技术的飞速进步，街的教材内在已比较陈旧、落f口，难以适应教学的要求，特别是在电子学和通信技术发展神速、可以讲是日新月异的今天，如何适应这种情况，里是个必须认真考虑的问题。解决这个问题，除了依靠高技的老师和专家撰写新的符合要求的教棋书外，引进和出版一些罔夕阳费电子与通信教材，尤其是有选择地钊进一批英文原版教材，是全布好处的U一年多来，电子工业出版社为此做了很多工作他们成立了一个国抖电于与通信教材系列项目组，选派了富有经验的业务骨干负责有关工作，收集了230余种通信教材和妻考书的详细资料，调来了100余种原版教材样书，依靠由20余位专家组成的出版查员会，且中精选了40多种，内容丰富，覆盖r电路理论与应用、信号与系统、数字信号处理、微电子、通信系统、电磁场与微波等方面.既可作为通信专业本科生和研究生的教学用书，也可作为有关专业人员的妻考材料。此外，这批教材，有的翻译为中文，还有部分教材直接影印出版，以供教师用更语直接授课u希望这些教材的引进和出版对高校通信教学和教材改革能起定作用。在这里，我还要感谢垂加工作的各位教授、专家、老师与妻加翻译编辑和出版的同志111-各位专家认真负责、严谨细致、不辞辛劳、不怕琐碎和精益求精的态度，充分体现了中国教育工作者和出版工作者的良好曼德。随着我国经济建设的发展和科学技术的不断进步，对高校教学工作会不断提出新的星求和希望。我想，无论如何，要做好引进国外教材的工作，定要联系我国的实际。教材和学术专著不同，既要注意科学性、学术性，也要重视可读性，要深入浅出，便于读者自学;引进的教材要适应高校教学改革的需要，针对目前些教材内窑较为陈旧的问题，有目的地钊进些先进的和正在发展中的主叉学科的妻考书，要与国内出版的教材相配套，安排好出版更立I!(/缸教材和翻译教材的比例。我们男力使这套教材能厚量满足上述要求，希望它们能放在学生们的课桌t，发挥定的作用。最后，预祝国外电子与画信教材系列项目取得成功，为我国电于与通信教学和通信产业的发展墙土施肥。也恳切希望读者能对这些书籍的不且之址、特别是翻译中存在的问题，提出章见和建议，以便再版时更正。及A均纯中园丁程院院士、清华大学教授国外电子亏通信教材系列出版委日会主任3 出版说明进入21世纪以来，我国信息产业在生产和科研h一面都大大加快了发展速度，井已成为国民经济发展的支柱产业之。但是，与世界I其他信旦、产业发达的国家相比，我国在技术开发、教育培训等h面都还存在着较大的差距特别是在加入WTO后的今天，我国信息产业面临着国排竞争对于的严蜡挑战。作为我国信息产业的专业科技出版社，我们始终关注着世球电子信息技术的发展方向，始终把引进国外优秀电子与通信信息技术教材和专业书籍放在我们工作的重要位置上O在2()()()年至2001年ffJ.我社先后从世界著名出版公;.-J引进出版r4余种教材，形成r一套国外计事机科学教材系列在全罔高校以且科研部门巾受到了欢迎相好评，得到了计算机领域的大教师与科研工作者的充分肯定3引进和出版些国外优秀电子与通信教材，尤其是有选择地引进批英文原版教材，将有助于我同信息产业培养具有国际竞争能力的技术人才，也冉有助于我国国内在电子与通信教学工作中掌握相跟踪国际发展水平。根据国内信息产业的现状教育部Oof十五期间普通高等教育教材建设与改革的意见的指示精掉以且高等院校老师们反映的各种意见，我们决定引进国外电于与通信教材系列井随后)f展了大量准备工作。此次引进的国外电子与通信教材均来自国际著名出版商，其中摩印教材约占平。教材内窑涉及的学科方向包括电路理论与应用、信号与果统、数字信号处理、做电子、通信系统、电磁场气愤波嘻，其中既有本科专业课程教材，也有研究生课程教材，以适应不同院草、不同专业、不同层次的师生时教材的百求，广大师生可自由选择和自由组合使用。我们还将与国外出版商一起，陆续推出些教材的教学支持资料，为授课教师提供帮助。此外国外电F与通信教材系则的引进和出版工作得到f教育部高等教育司的大力支持租帮助，其中的部分引进教材已通过教育部高等学校电子信息科学与工理类专业教学指导委员会的审核，井得到教育部高等教育司的批准，纳入了教育部高等教育司推荐一国外优秀信息科学与技术系列教学用书。为做好该系列教材的翻译工作，我们聘请了清华大学、北京大学、北京邮电大学、东南大学、西安交通大学、天津大学、西安电子科技大学、电子科技大字等著名高校的教授和骨干教师委与教材的翻译和审校工作。许多教授在国内电子与通信专业领域享有较高的声望，具有丰富的教学经验，他们的渊博学识从根本上保证了教材的翻译质量和专业学术方面的严格与准确。我们在此对他们的半勤工作与贡献表示衷心的感谢。此外，对于编辑的选择，我们达到了专业对口，对于从英文原书中发现的错误，我们通过与作者联络、从网上下载勘误表等方式，逐进行了修订，同时，我们对审校、排版、印制质量进行了严格把关川今后，我们将进一步加强同各高校教师的密切关系，努力引进更多的国排优秀教材和教学妻考书，为我国电子与通信教材达到世界先进水平而费力。由于我们对国内外电子与通信教育的发展仍存在一些认识t的习、足，在选题翻译、出版哼方面的工作中还有许多dJ需要改进的地方，恳请广大师生和民者提出批评及建议。电子工业出版社4 教材出版委员会主任县佑寿中国工程院院上、?占华大学教授副主任林盘桐北京邮电大学校长、教授、博士生导师杨千里总参通信部副部位，巾国电于学金会士、副理事民中国通信学会常务理事委员林幸康清华大学教授、博士牛导师、电于工程系副主任、通信与微波研究所所长教育部电子信息科学与工程类专业教学指导分委员会委员徐安士北京大学教授、博士生导师、电子学系主任教青部电于信息与电气学科教学指导委员会委员樊昌信西安电于科技大学教授、博cl生导师中国通信学生理事、IEEE会土程时昕东南太学教授、博士:生哥帅、移动通信国家重点实验室主任郁道银天津大学副校民、教授、博士生导师教育部电子信息科学与工程要专业教学指导分委员会查员阮秋琦北京交通大学教授、博士主导师计算机与信息技术学院院长、信息科学研究所所长张晓林北京航空航天大学教授、博士生导师、电子信息口程学院院长教育部电子信且科学与电气信息类基础课程教学指导分委员会委员郑宝玉南京邮电学院副院长、教授、博士生导师教育部电于信息与电气学科教学指导委员会委员朱世华西安交通大学副校长、教授、博士生导师、电子与信息工程学院院长教育部电于信息科学与工程类专业教学指导分委员会垂虽彭启琼电子科技大学教授、博士生导师、通信与信息工程学院院长教育部电于信息科学与电气信息类基础课程教学指导分委员会委员毛军发土悔交通大学教授、博士生导师、电于信息与电气工程学院副院长教育部电于信息与电气学科教学指导委员会委员赵尔ii北京邮电大学教授、中国邮电高校学报(英文版)编委会主任钟允若原邮电科学研究院副院长、草工程师刘影中国通信学会副理事长、棉书t主杜振民电子工业出版社原副社怔王志功东南大学教授、博土生导师、射何与光电集成电路研究所所长教育部电子信息科学与电气信息类基础课程教学指导分垂员会主任叠员张中兆哈尔滨工业大学教授博士生导师、电于与信息技术研究院院长范平志西南交通大学教授、博士生导师、计算机与通信E理学院院长5 译者序本书作者ErcBogatin具有20多年从事信号完整性研究、进行互连设计和开展工程师培训的妇验r作者在书中以独特的工程视角和人门式的切人方式揭示了信号完整性问题的根源，帮助读者尽可能在电f设计自J初期找到信号完整性问题的解决方案。本书是他在信号完整性领域的一部力作，特色鲜明、可读性强，主要的读者对象是电于设计工程师。当前，电手系统与电路全面进入1GHz以t的高速高频设计领域。在实现VLSI芯片、PCB和系统设计功能的前提下，具有性能属性的信号完整性问题已经成为电子设计的-个瓶颈。国外在理论研究、F程实践相EDA软件方面都有很多建树。国内对信号完整性的研究也逐渐呈现出浓厚的热情，有了)定的基础，而对于大多数电子设计工程师来说，仍迫切需要本系统性的实用教材。译者认为丰书较适合于国内读者的需要，可以胜任这一角色。因此，我们尽快地将它奉献给了国内从事电于设计理论研究和工程开发的人员，推荐给从事信号完整性研究以及对信号完整性有兴趣的工程技术和管理人员。通过本书的学习，读者可以比较轻松地了解电气性能的实质和物理互连对信号完整性的影响，能够尽快掌握信号完整性设汁技术。技照通常的说法，信号完整性分为芯片和PCB两个着眼点。二者原理上相通，但技术上有别，丰书着眼的重点则是在PCB11.IC封装设计t。该书从信号完整性的角度介绍工程师们既熟悉卫新鲜的基本概念，将时域、频域、阻抗匹配、电阻、电容、电感、传输线、介质材料、差分技术等内容由浅入深地娓娓道来，将读者引人信号完整性研究的新天地。本书将电路互连对系统性能的影响归结为问类噪声问题反射、申扰、轨道塌陷以及EMI;倾心推介了四种信号完整性研究分析途径:经验法则、解析近似、数值仿真、实际测量。全书用尽量少的笔墨进行了理论描述和数学推导，极力突出直观概念和工程实用性。由于国内此类书籍颇少，因此在专业术语方面还没有统的译名，例如，作为互连造成的问种重要噪声之的railcollap血本书译为轨道塌陷等。像这样的问题都有待读者进一步指正。为r便于读者对中英文术语进行查阅对照，在本书最后以附录形式给出了书中主要的中英术语对照表。本书由西安电子科技大学电路CAD研究所研究信号完整性的教师和部分博士生、硕士生翻译井由李玉山审定。垂与翻译和审校的人员有李丽平、侯彦宾、占志海、贾琛、张本水、刘利华、王崇剑杨刚、李静澜、张静、薛蓉、白宇二佳、李婷、董巧玲等。原书作者Eric博士在翻译过程中给予了热情帮助，井为中文版的出版专门作序。本书的出版也得到了国家自然科学基金(No.60172四4)和教育部博士点基金(No.2207013)的资助。译者在此一井表市感谢。本书可以作为电子通信类专业博士生和硕才生的课程教材，也可以作为电于系统与电路设计工程师研究信号完整性问题时的技术参考书。.6 一一一中文版序言The electronics industry is driven by a simple mantra;products will always evolve to be smaller.faster,cheaper,and developed in sho眈erand血orterd回igncycle tim田币llSpath was frrst 国tablishedby Moores Law.Now,expectations wi也theend users force all semiconductor product vendors to live up to this tra也tionAdvances in photolithography and IC