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第1章 概述1

1.1 低速设计和高速设计的例子1

【案例1-1】简化的存储电路模块1

1.1.1 低速设计1

1.1.2 高速设计2

1.2 如何区分高速和低速3

1.3 硬件设计流程5

1.3.1 需求分析6

1.3.2 概要设计7

1.3.3 详细设计7

1.3.4 调试9

1.3.5 测试9

1.3.6 转产10

1.4 原理图设计11

第2章 高速电路中的电阻、电容、电感和磁珠的选型及应用13

2.1 电阻的应用13

2.1.1 与电阻相关的经典案例13

【案例2-1】串联电阻过大，导致板间告警失败13

【案例2-2】电阻额定功率不够造成的单板潜在缺陷14

【案例2-3】电阻在时序设计中的妙用15

2.1.2 电阻应用要点16

2.2 电容的选型及应用17

2.2.1 与电容相关的经典案例17

【案例2-4】电容失效导致低温下硬盘停止工作17

【案例2-5】多次带电插拔子板导致母板上钽电容损坏18

【案例2-6】高速电路中电容应用问题导致CPU工作不稳定18

2.2.2 高速电路设计中电容的作用及分析19

【案例2-7】交流耦合电容选择不当引起数据帧出错20

【案例2-8】利用0612封装的电容增强滤波性能21

【案例2-9】LDO电源应用中的滤波电容ESR问题22

【案例2-10】高频电路中1μF+0.01μF是否能展宽低阻抗频带24

2.2.3 高速电路设计常用电容及其应用要点26

【案例2-11】陶瓷电容选型错误导致单板丢数据包27

【案例2-12】根据电路要求进行钽电容选型29

2.2.4 去耦电容和旁路电容31

2.3 电感的选型及应用32

2.3.1 与电感相关的经典案例32

【案例2-13】LC低通滤波导致输出电源电压纹波偏大32

【案例2-14】大电流通路PI型滤波造成电压衰减33

2.3.2 高速电路设计中电感的作用35

2.3.3 高速电路设计常用电感及其应用要点36

2.4 磁珠的选型及应用39

2.4.1 磁珠的滤波机理39

2.4.2 高速电路设计中磁珠的选型及其应用要点40

【案例2-15】误用磁珠造成过流保护电路失效41

2.4.3 磁珠和电感的比较42

第3章 高速电路中的逻辑器件选型及高速逻辑电平应用44

3.1 与逻辑器件相关的经典案例44

【案例3-1】逻辑器件输入端上拉太弱造成带电插拔监测功能失效44

3.2 逻辑器件应用要点47

3.2.1 逻辑器件概要47

【案例3-2】逻辑器件驱动能力过强造成信号振铃51

【案例3-3】同一型号逻辑器件的差异性造成PHY配置错误51

3.2.2 逻辑器件参数介绍52

3.2.3 逻辑器件功耗计算60

3.2.4 逻辑器件热插拔功能介绍62

3.2.5 逻辑器件使用中注意事项的总结68

3.3 高速逻辑电平应用68

3.3.1 高速逻辑电平概述68

【案例3-4】差分对走线附近信号分布不均衡造成电磁辐射70

3.3.2 LNDS逻辑电平介绍及其应用要点71

【案例3-5】空闲输入引脚处理有误导致FPGA检测到错误输入73

3.3.3 LVPECL逻辑电平介绍及其应用要点75

3.3.4 CML逻辑电平介绍及其应用要点77

3.3.5 高速逻辑电平的比较78

3.3.6 高速逻辑电平的互连及其应用要点78

第4章 高速电路中的电源设计87

4.1 与电源相关的经典案例87

【案例4-1】LDO输出电源电平低于设置值87

【案例4-2】电源芯片欠压保护电路导致上电时序不满足设计的要求88

【案例4-3】多电源模块并联工作时的均压措施89

4.2 高速电路设计的电源架构90

4.2.1 集中式电源架构90

4.2.2 分布式电源架构90

4.3 高速电路电源分类及其应用要点91

4.3.1 LDO电源介绍及其应用要点92

【案例4-4】计算LDO工作时的结温95

【案例4-5】SENSE功能导致电源芯片输出电压不稳定97

4.3.2 DC／DC电源介绍及其应用要点100

【案例4-6】计算栅极电流105

【案例4-7】MOSFET同时导通导致MOSFET损坏108

【案例4-8】-48V缓启电路中MOSFET烧坏111

【案例4-9】基于ADM1066对多路电源实现监控114

【案例4-10】基于LTC1422实现上电速度的控制115

【案例4-11】基于电源芯片实现上电速度的控制115

【案例4-12】基于RC阻容电路实现延时功能116

【案例4-13】上电电流过大引起电感啸叫116

【案例4-14】输入电源上电过缓造成输出电源上电波形不单调117

4.3.3 电源管理124

4.3.4 保险管的选型及应用124

【案例4-15】热插拔单板的保险管选型126

第5章 高速电路中的时序设计127

5.1 时序设计概述127

5.2 时序参数介绍127

5.3 源同步系统时序设计129

5.3.1 源同步系统时序设计原理129

5.3.2 源同步系统时序设计范例一131

5.3.3 源同步系统时序设计范例二134

5.4 共同时钟系统时序设计136

5.5 源同步系统与共同时钟系统的比较137

第6章 高速电路中的复位、时钟设计139

6.1 复位电路设计139

6.1.1 与复位电路相关的经典案例139

【案例6-1】主控板无法通过PCI-X总线查询到接口板139

6.1.2 复位设计介绍及其应用要点141

【案例6-2】存储模块读取的错误141

6.1.3 专用复位芯片的使用142

6.2 时钟电路设计145

6.2.1 与时钟电路相关的经典案例145

【案例6-3】系统时钟偏快的问题145

【案例6-4】PHY寄存器无法读取的问题147

【案例6-5】高温流量测试丢包问题148

6.2.2 晶体、晶振介绍及其应用要点150

【案例6-6】利用首个时钟沿启动组合逻辑导致CPU工作不稳定153

6.2.3 锁相环及其应用157

【案例6-7】两级锁相环的应用导致MPC8280的PCI时钟失锁162

6.2.4 时钟抖动与相位噪声164

第7章 高速电路中的存储器应用与设计172

7.1 与存储器相关的经典案例172

【案例7-1】时序裕量不足导致存储器测试出错172

7.2 常用存储器介绍及其应用要点174

7.2.1 存储器概述174

7.2.2 SDRAM介绍及其应用要点176

7.2.3 DDR SDRAM介绍及其应用要点188

【案例7-2】DLL缺陷造成DDR SDRAM时序出错192

【案例7-3】VREF不稳定造成存储器读写操作出错198

7.2.4 DDR2 SDRAM介绍及其应用要点203

【案例7.4】CPU存储系统不识别8位内存条的问题211

7.2.5 SRAM介绍及其应用要点212

【案例7-5】片选处理不当导致SRAM数据丢失214

7.2.6 FLASH与EEPROM介绍227

【案例7-6】热插拔导致单板FLASH损坏227

【案例7-7】读取百兆光模块信息出错231

第8章 高速电路中的PCB及其完整性设计232

8.1 与PCB及完整性设计相关的经典案例232

【案例8-1】回流路径缺陷对高速信号质量的影响232

8.2 PCB层叠结构与阻抗计算234

8.2.1 Core和PP234

8.2.2 PCB的层叠结构和阻抗设计234

8.3 高速电路PCB设计要点241

8.3.1 PCB设计与信号完整性241

【案例8-2】传输线的判断241

【案例8-3】反射的计算242

【案例8-4】DDR SDRAM设计时，终端电阻RTT布放位置的选择244

【案例8-5】大驱动电流信号对高速数据信号的串扰250

【案例8-6】高速接口器件批次更换造成辐射超标252

【案例8-7】TCK信号出现回沟导致无法通过JTAG接口对CPLD进行加载256

8.3.2 PCB设计与电源完整性257

8.3.3 PCB设计中的EMC260

【案例8-8】网口指示灯信号线引发的辐射问题264

【案例8-9】接口芯片与时钟驱动器共用电源，导致辐射超标266

8.3.4 PCB设计中的ESD防护267

【案例8-10】TVS管布放位置不合理导致静电放电测试失败268

【案例8-11】GND和HV_GND混用导致电源控制电路失效270

8.3.5 PCB设计与结构、易用性272

【案例8-12】网口指示灯排列顺序出错273

【案例8-13】网口连接器堆叠方式与易插拔特性273

8.3.6 PCB设计与散热274

8.3.7 PCB设计与可测试性275

参考文献279