前言

随着半导体工艺向高速度、高密度发展，作为核心竞争力的高速电路与系统设计技术已成为必备的利器。近几年，国内陆续引进翻译出版了国外多部完整性方面的专著，有关数字信号完整性的分析与设计技术正在得到普及。

广义的信号完整性分析与设计涵盖狭义信号及数据完整性、电源完整性、电磁完整性，这是本书全部论述的基点。但是，归根结底——所有分析和设计的目的，还是为了保证基本数字信号的完整性。正是基于这一认知，我们将本书命名为《信号完整性分析与设计》。写作中，它被细分为信号（含数据，以下略）完整性、电源完整性和电磁完整性三个密切互相关的部分。高速数字设计的“列车”在高速前行，它已经把电源完整性和电磁完整性分析设计技术推到了前台。这里，电磁完整性作为电路级的微观EMC，侧重讨论电路设计中如何从源头和路径上研究并解决电磁干扰/被干扰的问题。显然，在当今高速数字系统的设计中，电源完整性和电磁完整性比狭义的信号（数据）完整性更具挑战性。本书以高速PCB/封装系统为主要研究对象，所阐述的原理自然也适用于芯片设计。

对于当今的电子系统设计师或研究人员而言，普遍感到涉及信号完整性的内容实在浩繁——名目繁多的高速现象；数不尽的经验法则和设计原则。如今，更加复杂的电源和电磁完整性又加入到完整性的设计与分析范畴。对于高速芯片与系统的电路设计师而言，心中的感受是——不堪重负又觉得责无旁贷。

其实，高速数字设计的基本理论是有章可循的。但是，要想将其原理分析和互连设计技术论述明白并非易事。本书试图从基于回路和互相关入手，梳理一条剖析的思路；统一阐释信号、电源和电磁三个完整性；培育直觉的工程感悟能力，进而能自行驾驭高速设计的列车。

书中许多内容是作者研究成果的一种系统陈述。本书根据对理论及技术的领悟，力图用融汇和直白的方式对狭义信号、电源和电磁完整性的分析设计内容加以综合推介和诠释。在对现有技术再认识的基础上，竭力促成必要知识的补充和认知层次的提升。作为电气性能，它们共同刻画的是高速数字系统中息息相关的一个完整属性。其中，电源分配网络已经成为它们之间密切联系和相互影响的一个纽带。书中三部分内容相对独立，不同领域的工程师、设计师可以选择性地学习。但是，建议读者不妨将三部分通读一下。

第1章简要介绍高速数字电路设计与广义信号完整性的概念。其中，讨论了信号完整性、电源完整性和电磁完整性的关系及协同分析设计技术。

第2章～第6章论述信号完整性的基础性设计与分析技术。内容包括：信号完整性基础、非理想互连分析与设计、非理想互连的建模以及高速总线设计。

第7章～第10章是关于电源完整性设计与分析专题的前沿性论述。内容包括：电源完整性设计基础、高速电源分配网络的频域/时域设计技术以及电源噪声耦合管理技术。

第11章和第12章论述电磁完整性设计与分析的应用性技术。其中，讨论了电磁完整性与信号完整性/电源完整性的内在联系；阐述了电磁完整性分析与设计的理论基础；重点介绍了当前高速PCB级别的应用性EMI设计技术。

附录A介绍当前几种常见的高速信令。包括：GTL、LVDS、HSTL、SSTL、ECL和CML。很多设计师对高速信令缺乏系统的了解，国内也鲜见介绍有关信令的教材与论著。故本书特意列举了这些高速信令，以供备查。

附录B介绍四种典型的电源完整性仿真示例。择要介绍了几个主要仿真软件的使用，可以作为电源完整性仿真技术的速成入门教程。

附录C是各章节知识的技术要点汇总。为的是方便工程设计人员查阅和梳理。

本书对于从事电路中信号完整性、电源完整性和电磁完整性理论研究、工程设计、产品开发、制造及测试人员，是一本用得着的参考书。本书还可以作为电子通信类学科博士生、硕士生必修或选修课程的教材或参考书。本书也可以作为电子工程师分析设计广义信号完整性时的自学读物和备查手册。

本书的成书出版得到教育部博士点基金（No.20050701002）、国家自然科学基金（No.60672027、No.60871072）、教育部“超高速电路设计与电磁兼容”重点实验室科研基金、西安电子科技大学研究生院《信号完整性分析》研究型课程建设基金和优秀博士论文基金等前瞻性项目的得力资助。在写作过程中得到西安电子科技大学高崧、刘洋、初秀琴、李丽平、尚玉玲、贾琛、潘健、王胜源、蒋冬初、路建民、丁同浩、闫旭、曲咏哲、邱家涛、白凤莲等老师、博士/博士生们的不断切磋和鼎力相助，使得取材和论述日臻完善。在出版过程中电子工业出版社马岚老师和周宏敏老师提供了许多有益的建议和协助，保证了出版质量。作者在此一并谨致谢忱！同时，恳切盼望读者在阅读和使用中不吝赐教！

最后，还要特别感谢我们家人胡碧环女士和董巧玲女士的理解与鼓励！

张木水，李玉山

2010年2月