共读活动-《硬件设计指南：从器件认知到手机基带设计》读书报告（2）：ch3,ch4

临路歌

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共读活动-《硬件设计指南：从器件认知到手机基带设计》读书报告（2）：ch3,ch4

 

这次来看一下ch3 模拟信号处理和ch4 信号完整性基础

 

ch3介绍的内容有以下几个：

1 ADC

2 信号分析基础

3无源滤波器

4 共模信号与差模信号

5 运算放大器基础

6 实战案例讲解 

 

ADC这一节讲解了有关ADC的基本概念。包括采样率、分辨率，LSB、ENOB等参数。还有一个使用自己搭建的简单简单电路模仿ADC工作原理的例子，我觉得比较有意思。

第二节是关于信号分析基础的介绍。

介绍了傅立叶变换、时频分析的概念，对比了两个分析的区别，还介绍了在时域、频域评估信噪比的计算（作者说明了在频域计算SNR更准确）。

介绍了调制解调原理，说明了过程中频谱怎么搬移。

介绍了傅立叶变换与PWM，分析PWM的傅立叶分析，作者给出了三个结论。

这一节还介绍了为什么把系统带宽定义为-3dB：半功率点，A=0.707。

 

第三节介绍无源滤波器。

分别介绍了两组对应关系，并且有推导和仿真图像。

低通滤波器 -- 积分器

高通滤波器 -- 微分器。

之后介绍了什么是二阶滤波器，通过仿真对比一阶、二阶、三阶低通滤波器的性能。

下一个问题是先滤波还是先放大。作者给出了自己的思考：对于微弱信号，先滤波再放大。

 

3.4节介绍的是一个比较经典的概念：共模信号和差分信号

作者基于运算放大器和MIPI介绍了差分信号的特点。我觉得这两个视角是很全面的说明了差分信号的概念和特征的，涵盖了模拟差分信号和高速数字差分信号。

 

3.5节

介绍了基于运算放大器的同相放大器和反相放大器电路：

虚短、虚短；

使用信号源-负载的模型分析电路

 

3.6节是实战案例讲解

我觉得比较有意思的是3.6.1对电容的分析，使用的分析方法。

 

 

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第4章

4.1节 从传输线说起

这一节第一部分说明了高速、高频、高带宽有什么差异

高速 -- 信号变化的速度，上升沿很窄--高速信号

高频 - 信号本身的频率

高带宽 - 占据的频率范围

 

第二部分介绍了环路电感和如何减小环路电感。

这里介绍了信号路径和返回路径的概念，

 

 

 

第三部分介绍了参考平面和传输线：

一对导体构成传输线，一个是信号路径，一个是"参考路径"或者"回流路径"

信号在传输线中的传播模型是分布式参数模型。

 

第四部分介绍微带线和带状线的区别：

微带线-只有一个参考平面的传输线

带状线-有上下两个参考平面的传输线

 

第五部分介绍特性阻抗。这里部分既有作者的推导，也有作者的类比

 

 

 

 

4.2信号的反射

信号传播过程中，阻抗突然变大引起正反射

Z1是当前阻抗，Z2是新的阻抗

反射系数

R = (Z2-Z1)/(Z2+Z1)

作者分析了三张情况

Z2为无穷大，开路，R约等于1

Z2=Z1，阻抗未突变

Z2=0，表示短路，R=-1

之后作者用一个电路对反射进行了讲解。

 

 

下一部分作者介绍了阻抗的控制：通过

线宽W，介质厚度h，介电常数，铜箔厚度这4个参数进行控制

 

 

4.3节介绍了串扰的来源和如何抑制

来源：容性耦合 感性耦合

控制：增加线与线的间距；减小平行走线的长度；做好阻抗控制或者做好端接；使用地线隔离。

还介绍了等长走线确保等延迟的时候要注意的事

 

 

4.4节介绍了S参数，使用S参数描述传输线。

介绍了S参数的意义

 

 

 

4.5 节是实战案例讲解

4.5.1介绍了端接电阻和阻抗匹配

两种端接方式：

源端串联电阻，

接收端并联电阻

 

4.5.2节TDR阻抗测量

TDR时域反射计

TDR利用信号的反射来评估链路中阻抗变化的程度。这里介绍了TDR的工作原理

 

 

这本书看到这里，收获还是不少的，学到了不少新的概念和实际操作的经验。下次要读的第5章，就会是比较系统的介绍的内容了。