适读人群 ：数字电路设计初学者
在5G、AI、高性能计算等技术的推动下，高速数字系统设计已成为电子行业的核心挑战。本书系统阐述信号完整性理论，涵盖电源分布网络、反射、串扰、差分传输等关键议题，并深度融合ADS仿真案例，直观揭示高速系统的性能瓶颈与优化方案。不同于传统教材，本书巧妙衔接“数字逻辑基础”与“高速设计”，大幅降低学习门槛，帮助读者透彻理解底层原理，真正做到学以致用。无论是初学者还是资深工程师，都能从中获得实用指导，堪称高速数字设计领域的必读之作！

作者的话
本书有少部分章节内容最初发布于个人微信公众号“电子制作站”（dzzzzcn），并得到广大电子技术爱好者及行业工程师的一致好评，甚至在网络上被大量转载。考虑到读者对信号完整性理论与高速数字设计知识的强烈需求，决定将相关文章整合成图书出版，书中每个章节都有一个鲜明的主题。本书将已发布章节收录的同时，也进行了细节更正及内容扩充。当然，更多的章节是最新撰写的，它们对读者系统深刻地学习与理解高速数字设计有着非常实用的价值。
在科技蓬勃发展的今天，借助数字信号承担数据传输的应用已经越来越广泛，而无论具体数据传输方式为并行还是串行，相应的时钟频率与传输速率都是节节攀升。高速并行传输的典型应用是双倍数据速率同步动态随机存储器（Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory，DDR SDRAM），其从第1代更新到第5代的过程中，初始时钟频率由最初的200MHz提升到了4800MHz。高速串行传输的典型（也是用户最熟悉的）应用则是通用串行总线（Universal Serial Bus，USB），其从USB 1.0更新到USB4的过程中，传输速率由最初的1.5Mbit/s提升到了40Gbit/s。当然，还有其他更多高速应用，包括但不限于高清多媒体接口（High Definition Multimedia Interface，HDMI）、串行先进技术总线附属接口（Serial Advanced Technology Attachment Interface，SATA）、移动产业处理器接口（Mobile Industry Processor Interface，MIPI）、千兆以太网（Gigabit Ethernet，GbE）、外围部件互连扩展（Peripheral Component Interconnect Express，PCIe）等。
当高速数字系统相关产品越来越普及时，一方面，人们很容易感受到其为生活与工作带来的诸多方便，例如，U盘存取数据所需时间更短了，电视机播放影像的画质更高了，计算机运行更流畅了；但是另一方面，工程师在设计相应系统时却需要面对越来越多的挑战，因为“原本在低速系统中可以忽略的问题”会在高速应用中逐渐凸显出来，新的技术概念、难点、异常及相应的解决方案也层出不穷，继而发展出了“专门探讨高速数据传输相关话题”的信号完整性理论，这虽然能够为工程师设计高速数字系统提供较大的指导意义，但从学习的角度来看，市面上大多数图书几乎都将“信号完整性”或“高速数字设计”当作一个单独的话题来探讨，忽略了其与“低速数字逻辑基础”之间的内在关联，继而为“工程师轻松掌握信号完整性理论与高速数字设计”带来很大的障碍。
本书通过深入挖掘“数字逻辑基础”与“高速数字系统”之间的关键枢纽，实现两个主题之间的平稳过渡，不仅能够最大限度降低读者的学习门槛，对透彻理解“与信号完整性理论相关的”一些重要概念也有着重要的意义，因为“高速系统”是在“低速系统”的基础上发展而来的，这也就意味着，我们总可以通过“数字逻辑基础知识”分析与理解“高速数字系统”，这同样也是一种透彻阐述“高速数字设计”的较好方式。从整体叙述思路来看，本书通过“信号从发送方传播到接收方涉及的路径”依序将所有信号完整性理论相关话题（包括但不限于电源分布网络、信号反射、网络串扰、差分传输、传输线衰减等）串联起来，使读者能够条理清晰地学习与理解高速数字设计相关内容。
值得一提的是，本书更注重阐述“理解与解决信号完整性相关问题的方法”（本书“核心”），这对于透彻理解“其他同类图书中重点关注的经验、法则或应用数据”有着很大的实用价值，因为一旦掌握了“核心”，你将有能力以俯视的姿态看待它们。当然，本书关注“核心”并不代表不注重实践，恰恰相反，本书在实践中找到大量案例来辅助叙述“核心”，以便从多个层面加强其思想纵深。例如，在讨论信号反射时，我们需要深入探讨印制电路板（Printed Circuit Board，PCB）叠层压合方案、高速多层PCB中信号层与平面层的配置、高密度互连（High Density Interconnection，HDI）PCB中涉及的背钻（Back Drilling）和微孔（Microvia）等话题，它们对于“进一步深刻理解与应用信号完整性理论及高速数字设计”也是至关重要的。
为了更直观形象地阐述信号完整性理论，本书深度融合丰富的先进设计系统（Advanced Design System，ADS）软件平台仿真案例，最大限度减少了手工计算的同时，也非常有助于读者高效理解高速数字系统的性能瓶颈及相应的优化方案。当然，从未接触过ADS软件平台的读者也完全不必担心，本书将仿真案例由简至繁地安排，并且将它们合理且系统地融入全书，阅读起来将会非常轻松。还在犹豫什么呢？让我们一起跟随数字信号领略高速数字系统的无限风采吧！
由于本人水平有限，书中难免有疏漏之处，恳请读者批评与指正。

目　录
作者的话
第1章　数字信号传输基础：简约目标　/1
第2章　逻辑门的直流特性与驱动能力：厉兵秣马　/13
第3章　逻辑门的交流特性与信号速度：初窥门径　/22
第4章　电源系统的挑战：粮草先行　/32
第5章　不可或缺的去耦电容：远交近攻　/42
第6章　去耦电容的容量需求分析：知己知彼　/52
第7章　目标阻抗与去耦电容：有的放矢　/61
第8章　电源分布网络的PCB设计：精益求精　/68
第9章　高速信号传输初探：量变到质变　/77
第10章　信号反射的详尽分析：以一持万　/85
第11章　传输线上的信号：一叶障目　/95
第12章　PCB叠层结构设计：擒贼擒王　/102
第13章　PCB传输线设计：李代桃僵　/113
第14章　通用传输线端接方案：决战方寸　/124
第15章　传输线上的阻抗突变：十面埋伏　/134
第16章　隐蔽的过孔阻抗突变：细节决定成败　/146
第17章　过孔设计与性能评估：投石问路　/153
第18章　多负载拓扑端接方案：万变不离其宗　/163
第19章　邻近线路的攻击：飞来横祸　/174
第20章　优化传输线的串扰：多管齐下　/182
第21章　独领风骚的差分传输：反客为主　/194
第22章　PCB差分传输线设计：旧调重弹　/203
第23章　差分传输线端接与性能评估：鸟枪换炮　/210
第24章　传输线上的信号衰减：不患寡而患不均　/220
第25章　优化信号的衰减：损有余而补不足　/231
参考文献　/240