高速デジタル信号伝送回路の設計と評価法―基礎から実践演習まで(設計技術シリーズ) [単行本]

高速デジタル信号伝送回路の設計と評価法―基礎から実践演習まで(設計技術シリーズ) の 商品概要

• 目次

  １章　パルス信号の周波数成分・演習問題
  １－１　パルス信号波形と周波数スペクトラム
  １－２　回路のステップ応答と周波数応答の関係
  １－３　線形時不変システム
  １－４　状態方程式モデル
  １－５　演習問題
  １－６　演習問題の解答
  
  ２章　高速回路設計の基礎・演習問題
  ２－１　分布定数回路とは
  ２－２　集中定数回路と分布定数回路の境界
  ２－３　電信方程式
  ２－４　無損失伝送線路の電信方程式の一般解
  ２－５　正弦波が入射した場合の電信方程式の定常解
  ２－６　特性インピーダンス
  ２－７　信号の反射と透過
  ２－８　ラティスダイアグラム
  ２－９　高周波損失
  ２－10　分布定数線路のシミュレーション手法
  ２－11　クロストークノイズ
  ２－11－１　結合した伝送線路の伝送モード
  ２－11－２　結合した伝送線路の電信方程式と、その解法
  ２－12　演習問題
  ２－13　演習問題の解答
  
  ３章　回路の高周波特性評価・演習問題
  ３－１　高周波領域における二端子対回路網の課題
  ３－２　S行列（Sパラメータ）
  ３－３　マルチポートSパラメータ
  ３－４　差動Sパラメータの考え方（ミクストモードSパラメータ）
  ３－５　大信号Sパラメータ
  ３－６　スミスチャート
  ３－７　スミスチャートを用いた整合
  ３－８　アドミタンスチャートとイミタンスチャート
  ３－９　高速信号の測定技術
  ３－９－１　ベクトルネットワークアナライザ
  ３－９－２　伝送線路などのインピーダンス測定（TDR法）
  ３－10　符号間干渉とアイパターン
  ３－11　演習問題
  ３－12　演習問題の解答
  
  ４章　Gbps動作高速回路の設計（回路上の対策）・演習問題
  ４－１　スイッチングノイズ
  ４－２　デカップリングコンデンサ
  ４－２－１　デカップリングコンデンサの並列接続と反共振
  ４－３　インダクタを使ったデカップリング回路
  ４－４　差動伝送回路
  ４－４－１　差動回路の配線パターン設計
  ４－４－２　差動インピーダンスと差動線路の終端方法
  ４－５　高速差動インターフェース
  ４－６　伝送路損失の補償回路技術
  ４－７　演習問題
  ４－８　演習問題の解答

• 出版社からのコメント

  実務に役立つ高速デジタル信号伝送回路の設計書。パルス信号の周波数成分を始め、Gbps動作高速回路などを演習問題と共に。

• 内容紹介

  　パソコンなどのコンピュータ（ PC） の中央演算処理装置（ CPU） の速度（クロック周波数） は、CMOS プロセスの微細化の恩恵でGHz を超えるまでに高速化し、これによりコンピュータの処理性能が飛躍的に向上した。その後、発熱の問題でクロック周波数のみに依存するCPU 性能向上が限界になると、チップ内に複数のCPU コアを有し、並列演算によって情報を高速に処理するマルチコア化で、コンピュータの性能向上が進められてきた。
  　一方、マルチコア化でCPU の処理速度が向上しても、数GHz 以上の高周波領域で動作するコンピュータシステムの処理性能は、PC システムの中枢であるマザーボード上に実装されたチップ間 （CPU、メモリやチップセットなど） やボード間、機器間を接続するインターフェースである、バスと呼ばれる伝送路のデータ転送速度がボトルネックとなり、性能向上ができないことも明らかになっている。例えば、CPU とメモリ間バスの転送速度が遅いと、CPU はデータが利用できるまで処理を待つ必要があるために、CPU が本来持つ性能を引き出せない。
  　バスの転送速度を高くするためには、チップ間やボード間を接続する伝送線路を高速信号が伝搬する際の特殊な挙動を踏まえた設計が必要である。高周波領域では、信号の減衰、反射、リンギングと呼ばれる振動や、配線間のクロストーク（ 漏話） 現象などが発生しやすい。
  　これらの挙動を理解せず、その影響を低減するよう設計を行わないと、システムが思い通りに動作しな
  い不具合が頻発する。
  　本書は、大学の学部3 年生及び4 年生を対象に、半年程度の講義で、上述した高速デジタル信号の伝送技術を修得することを想定して書かれており、将来、誤動作を起こさない高速システム設計ができ、さらに、不具合を起こしたシステムの問題点を見つけることができる技術者になるために、必要となる技術を広範囲にまとめたものである。
  　ここでは、電子機器を構成するデジタルCMOS 回路のハードウェアの設計手法の基本、伝送線路の信号品質設計と、差動信号回路、クロック回路、及びグラウンドバウンスや、システムの周波数応答と時間軸応答の関係とS パラメータによる回路網の評価法について概説する。
  　本書で必要となる、微積分、微分方程式の解法、フーリエ級数展開、フーリエ変換、ラプラス変換などの数学的な基礎は、参考文献として紹介しているので参考にしていただきたい。また、各章、各節で、具体的数値を例として設問を提示している。

• 著者紹介（「BOOK著者紹介情報」より）（本データはこの書籍が刊行された当時に掲載されていたものです）

  前多 正(マエダ タダシ)
  芝浦工業大学工学部教授、博士（工学）。１９８３年豊橋技術科学大学電気電子工学専攻修了。同年、日本電気株式会社入社。１９９９年同社光無線デバイス研究所主任研究員、２００６年同社デバイスプラットフォーム研究所主幹研究員。２０１０年からルネサスエレクトロニクス株式会社を経て、２０１５年より現職。２００５年～２０１０年Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＩＳＳＣＣ）プログラム委員、２０１８年電子情報通信学会英文論文誌（Ａ）小特集プログラム編集委員長などを歴任。専門はアナログＲＦ回路設計。現在は、低消費電力ＲＦトランシーバ、環境電波エネルギーハーベスト、集積化ＲＦバンドパスフィルタに関する研究を推進中。所属学会は、米国電気電子学会（ＩＥＥＥ）、電子情報通信学会

• 著者について

  前多　正 (マエダ　タダシ)
  芝浦工業大学　工学部教授　博士（ 工学）
  1983 年 豊橋技術科学大学電気電子工学専攻修了。同年、日本電気株式会社入社。
  1999 年 同社光無線デバイス研究所主任研究員、2006 年 同社デバイスプラットフォーム研究所主幹研究員。2010 年からルネサスエレクトロニクス株式会社を経て、2015年より現職。
  2005 年～ 2010 年 International Solid State Circuit Conference（ ISSCC） プログラム委員、
  2018 年電子情報通信学会英文論文誌(A) 小特集プログラム編集委員長などを歴任。
  専門はアナログRF 回路設計。現在は、低消費電力RF トランシーバ、環境電波エネルギーハーベスト、集積化RF バンドパスフィルタに関する研究を推進中。所属学会は、米国電気電子学会（ IEEE）、電子情報通信学会。

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