前言

随着现代科学技术的飞速发展，器件的集成度大规模提高，各类数字器件的信号沿也越来越陡，已经达到纳秒（ns）级。如此高速的信号切换对系统设计者而言，必须考虑在低频电路设计中无须考虑的信号完整性（Signal Integrity）问题，如延时、串扰、反射及传输线之间的耦合等。同时，许多系统的工作频率也很高，达到数百兆赫兹（MHz）甚至吉赫兹（GHz），以适应人们对于大量数据的处理需求，如图像数据处理、音频处理等。这就要求我们在电路设计中仔细研究所有可能影响信号完整性的因素和条件，并且在完成PCB设计前将发现的问题妥善解决，从而提高系统的工作性能，缩短系统的研发周期，减少系统的投入，增强产品的竞争力。从广义上讲，信号完整性问题主要包括延时、串扰、反射、同步开关噪声（SSN）和电磁兼容性（EMC）等。

电源完整性（Power Integrity）是指系统供电电源在经过一定的传输网络后，在指定器件端口处与该器件要求的工作电源的符合程度，它是目前高速嵌入式系统设计的主要问题之一。特别是最近10年来，随着芯片内集成的晶体管数目的增加，器件所消耗的功率和电流增大，器件的供电电压降低，使得电源完整性成为高速电路设计的瓶颈之一。同时，随着系统的时钟频率越来越高、边沿切换时间越来越短，同步开关噪声或地弹噪声通过电源分布网络传播，导致信号完整性、电源完整性及电磁兼容性问题越来越严重。

Cadence公司致力于全球电子设计技术创新，并在当今集成电路设计和电子产品设计领域发挥着重要的作用。采用Cadence软件设计和验证消费电子产品、网络和通信设备，以及计算机系统中的尖端半导体器件、PCB等，已越来越成为业界的潮流。Cadence公司的电子设计自动化（Electronic Design Automation，EDA）产品涵盖了电子设计的整个流程，包括系统级设计，功能验证，IC综合及布局布线，模拟、混合信号及射频IC设计，全定制集成电路设计，IC物理验证，PCB设计和硬件建模仿真等。同时，Cadence公司还提供详细的技术支持，帮助客户优化其设计流程；提供设计外包服务，协助客户进入新的市场领域。如今，全球知名半导体与电子系统公司均将Cadence软件作为其设计的标准工具软件。目前，Cadence公司已经收购Sigrity公司，并且将Sigrity分析技术与Cadence Allegro和OrCAD设计工具高效组合，为业界带来新一代的信号与电源协同分析设计和验证工具。

基于以上认识，我们对本书各章节做了相应的安排。本书具有如下4个特点。

（1）时效性。本书结合了当今世界上高速电路板设计的最典型的研究实例，对最新版本Cadence高速电路板设计与仿真软件（Cadence Allegro SPB 17.4）的常用功能进行了研究。

（2）理论与软件操作相结合。将信号完整性及电源完整性理论分析研究与Cadence软件的PCB SI中信号完整性工具（Allegro Sigrity SI）及电源完整性工具（Allegro Sigrity PI）相结合，对高速电路设计中存在的信号完整性和电源完整性问题进行了分析和研究，并提出了相应的解决方法。

（3）与设计实例相结合。本书结合了Altera公司的STRATIX GX开发板、DDR板卡与STRATIX GX开发板的互联系统、PCI板卡等设计实例，对其中的信号完整性和电源完整性问题进行了分析，帮助读者在掌握理论与软件操作的同时，将其应用到实际设计中。

（4）系统性与独立性。本书基本上涵盖了高速电路板设计中信号完整性与电源完整性分析的基本问题，读者既可以把本书作为教材来系统性地学习，也可以将其当作工具书有针对性地阅读其中的某一章或某几章，因而本书适合不同层次、不同水平的读者阅读。

本书第7版和第6版的最大区别是，第6版所使用的软件平台是Cadence 17.2，而第7版所使用的软件平台是Cadence 17.4。Cadence 17.4在功能和性能上较Cadence 17.2有较大的改善，其中最主要的改变在于将Sigrity软件的仿真分析功能嵌入Cadence软件之中。本书第1章为基础知识，第2章到第5章讲解了Cadence17.4及Cadence 17.2所共有的功能；第6章到第9章增加了对信号完整性的部分新功能及如何建立AMI模型和仿真分析DDR4的讲解，第10章到第13章对电源完整性功能进行详细讲解，且对第6版中一些操作方法进行完善。根据Cadence 17.4软件特性对实例进行讲解，方便用户使用该软件；第7版更注重高速电路板的设计与分析，增加了相应内容的基础理论与软件操作，同时第7版对第6版中的大部分PCB设计实例做了更新。

为了便于读者阅读、学习，本书提供所讲实例的下载资源，读者可以访问华信教育资源网下载书中的范例资源。

本书的出版得到了Cadence公司中国代理商——北京迪浩永辉技术有限公司执行董事黄胜利、技术经理王鹏和电子工业出版社张剑的大力支持，同时很多读者提出了宝贵的意见，在此一并表示感谢！

本书主要分为信号完整性分析与电源完整性分析两大部分，每一部分又可分为基础理论与软件操作。本书共13章，其中第1章至第3章由徐宏伟编写，第4章由姜杰编写，第5章由李占强编写，第6章和第7章由袁家乐编写，其余章节由周润景编写；全书由周润景统稿。另外，参加本书编写的还有张红敏和周敬。

由于Cadence公司的PCB工具性能非常强大，不可能通过一本书完成对其全部内容的详尽介绍，加上时间与水平有限，书中难免存在不妥之处，欢迎广大读者批评指正。

编著者