基于計算機平臺和系統(tǒng)的電源完整性設(shè)計原理和分析
定 價:85 元
叢書名:國際電氣工程先進技術(shù)譯叢
- 作者:[美]J.泰德·蒂貝妮二世(J.TED DIBENE II)
- 出版時間:2019/1/1
- ISBN:9787111613558
- 出 版 社:機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TM910.2
- 頁碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:
- 開本:16開
這是一本著重研究電源完整性的圖書。電源完整性研究的是電源轉(zhuǎn)換、電源分布、電路以及封裝中會出現(xiàn)的系統(tǒng)級問題。對于計算機系統(tǒng),這些問題的范疇可以從小至器件內(nèi)部,大到系統(tǒng),同時還包括熱、EMI(電磁干擾)和機械等方面的問題。本書作者在電源完整性方面具有很深的造詣,并且在硅電源架構(gòu)設(shè)計和開發(fā)方面有著豐富的經(jīng)驗。針對工程師所涉及領(lǐng)域的基本知識和前沿問題的學習,在本書中都提供了詳細的論述,覆蓋了電源分配,電源完整性分析基礎(chǔ),系統(tǒng)級電源完整性考慮,系統(tǒng)的電源轉(zhuǎn)換,芯片級電源等諸多內(nèi)容。
電源完整性設(shè)計作為一個比較新的分支,又極大地影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性,穩(wěn)定可靠的電源供應(yīng)也就成為設(shè)計者們重點研究的方向之一。這是一本著重研究電源完整性的圖書。電源完整性研究的是電源轉(zhuǎn)換、電源分布、電路以及封裝中會出現(xiàn)的系統(tǒng)級問題。對于計算機系統(tǒng),這些問題的范疇可以從小至器件內(nèi)部,大到系統(tǒng),同時還包括熱、EMI(電磁干擾)和機械等方面的問題。本書作者在電源完整性方面具有很深的造詣,并且在硅電源架構(gòu)設(shè)計和開發(fā)方面有著豐富的經(jīng)驗。針對工程師所涉及領(lǐng)域的基本知識和前沿問題的學習,在本書中都提供了詳細的論述,覆蓋了電源分配,電源完整性分析基礎(chǔ),系統(tǒng)級電源完整性考慮,系統(tǒng)的電源轉(zhuǎn)換,芯片級電源等諸多內(nèi)容。
原 書 前 言
本書是一本關(guān)于電源完整性的書籍,它主要針對大學本科階段的學生和剛進入電源完整性領(lǐng)域的工程師。本書假定讀者已經(jīng)具備電磁學和一些基本的電源轉(zhuǎn)換方面的背景知識。同時,書中也涵蓋一些連工程師們都可能不了解的基本概念。本書還假定讀者已經(jīng)具有使用各種工具的經(jīng)驗,如使用SPICE和數(shù)學程序進行電路分析。本書的目的不是教授讀者建模的方法,以及如何使用不同的場解算器(通過網(wǎng)絡(luò)或在大學圖書館可以很容易地搜索到有關(guān)這些內(nèi)容的好書)。本書的目的是關(guān)注一些基本的原理,使讀者建立起解決一個基本的電源完整性問題的基本概念,而不是在基本了解之前借助CAD工具來建模。因此,這里的目標是專注于解決問題的工具和方法,而不是解決問題的方案這是許多好的CAD軟件所擅長的。
因此,本著這種精神,本書的撰寫針對以下幾個目標:首先,利用基本的分析工具來介紹電源完整性的概念;其次,每一章的結(jié)構(gòu)隨著內(nèi)容的進展,其復雜性逐漸增加(對大部分內(nèi)容來說是這樣);再次,強調(diào)在不使用高級軟件的情況下解決問題的能力,使得讀者在開始一個復雜的建模之前先掌握基本的概念;最后,從系統(tǒng)的角度介紹電源的完整性,而不是僅僅關(guān)注網(wǎng)絡(luò)分析,這似乎是很多關(guān)于電源完整性的書籍在講述過程開始或結(jié)尾會簡單提及而并未深入討論的內(nèi)容。讀者會發(fā)現(xiàn)本書很好地完成了這些目標,書中的相關(guān)內(nèi)容是很有價值的。致謝
多年來我得到了很多人的指導,我在這里對這些一直指導和幫助我的朋友們表示衷心的感謝。還有一些沒有被提及的朋友,同樣向你們表達我的感激之情。
感謝Wiley出版社的編輯們在我妻子生病期間給予我耐心的幫助,使得本書得以按計劃順利出版。感謝我的兩個良師益友David HHartke和James LKnighten博士這些年的信任和指導,以及對本書前言和內(nèi)容的建議。對Keith Muller博士的感謝我真是無法用言語來表達。感謝Clayton RPaul博士對我的信任和支持。感謝我的朋友Joseph SRiel多方面的知識和見解。感謝Jack Shemer博士給予我很多關(guān)于商業(yè)方面的指導。感謝和David Hochanson博士的促膝長談。感謝這些年James LDrewniak博士的幫助和見解,以及UMR團隊。感謝我的朋友和顧問Kevin Quest博士。感謝Henry Koertzen博士在電源技術(shù)方面的淵博的知識,以及在本書內(nèi)容上給我提出的建議。感謝我與父親和妹妹的交談。感謝在英特爾公司的朋友Bob Fite和Ed Stanfored。感謝我在英特爾公司的團隊。感謝我兒子的耐心,尤其是那些我們不得不錯過的夜晚。最后,本書要獻給我的妻子,盡管面臨過一段非常艱難的時期,但我們?nèi)云孥E般地、優(yōu)雅地挺過來了。在這里,我要感謝你們所有人,包括那些沒有在這里一一提到的朋友們。
譯者序
原書序言
原書前言
致謝
第1章電源完整性介紹1
11電源完整性的定義1
12電源完整性發(fā)展的歷史回顧2
13第一原理分析5
131解決電源分布問題的步驟6
132解析和數(shù)值方法的局限7
14本書所涉及的內(nèi)容范圍11
參考文獻12
第2章電源轉(zhuǎn)換平臺介紹13
21電源分布系統(tǒng)13
211集中式和分布式的分布系統(tǒng)14
212在系統(tǒng)電源路徑的靜態(tài)損耗15
22DC-DC電源轉(zhuǎn)換平臺17
221常用的轉(zhuǎn)換器類型18
222線性調(diào)節(jié)器18
223降壓轉(zhuǎn)換器20
224LC濾波器的工作原理25
225電源開關(guān)基礎(chǔ)27
226控制器31
227電感33
228耦合電感35
229多相降壓轉(zhuǎn)換器36
2210抽頭電感降壓轉(zhuǎn)換器37
23布局和噪聲考慮39
24小結(jié)40
習題40
參考文獻41
第3章電磁場與電路表示方法的回顧43
31矢量和標量44
311坐標系統(tǒng)45
312矢量運算和矢量微積分46
32靜電場48
321靜電學48
322靜磁學54
323電導和電阻57
33麥克斯韋方程59
331波動方程60
332無損和有損介質(zhì)61
34實用和簡單的電路提取62
341電源平面的電感63
342在空間兩根圓形導線的電感64
343在一個電源平面的兩個通孔之間的電阻65
344公式適用性說明66
35小結(jié)67
習題67
參考文獻68
基于計算機平臺和系統(tǒng)的電源完整性設(shè)計原理和分析
目錄
第4章電源分布網(wǎng)絡(luò)70
41電源分布網(wǎng)絡(luò)概述70
42PDN元件75
421PCB網(wǎng)絡(luò)75
422插槽分布82
423接觸電阻83
424封裝分布86
425去耦結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和電容90
43阻抗分布分析94
431通過第一原理分析一個PDN結(jié)構(gòu)94
432一個完整的PDN結(jié)構(gòu)分析99
44小結(jié)102
習題103
參考文獻104
第5章電源完整性的時域和邊界分析106
51源和負載建模106
511源的表示方法106
512負載的表示方法118
52時變系統(tǒng)123
521電壓總線下降的邊界條件123
522電壓總線下降的邊界分析125
53阻抗/負載的邊界分析128
54小結(jié)134
習題134
參考文獻135
第6章電源完整性的系統(tǒng)考慮136
61電源負載線的基本原理136
611負載線137
612容差帶和電壓保護帶139
62電源完整性中噪聲來源的考慮146
621自發(fā)產(chǎn)生的電源總線噪聲147
622耦合的電源總線噪聲151
623同步開關(guān)噪聲157
63電源降噪技術(shù)159
64電源完整性的EMI考慮161
65系統(tǒng)測量中的電源完整性PDN166
66小結(jié)168
習題168
參考文獻169
第7章硅電源分布與分析171
71硅和封裝的電源完整性171
711用于電源分布的硅互連174
712電阻和電流密度的考慮177
713對封裝的VR系統(tǒng)的PDN考慮183
72硅和封裝的電源傳輸188
721封裝的電源傳輸189
722封裝和硅電源傳輸?shù)臋?quán)衡189
73片上去耦192
74硅電源中的前沿話題196
75小結(jié)198
習題199
參考文獻199
附錄200
附錄A常用電感幾何形狀列表200
參考文獻202
附錄B球面坐標系統(tǒng)203
參考文獻203
附錄C矢量公式和恒等式204