硬件设计指南：从器件认知到手机基带设计 郑春厚 杨玉

知名科技自媒体创作者“工程师看海”力作。本书囊括了基本器件、常见的开关电源、线性电源等电源拓扑，还有模拟电路、信号完整性、电源完整性、传感器、测试仪表等重要内容，同时加入了大量的仿真和实际案例，渗透了作者实际工作中大量经验总结。全书含有43个原创实战案例讲解，知识点涉及范围广，内容全而精，非常适合初级、中级硬件工程师

一部手机囊括了电源、模拟电路、信号完整性、电源完整性、音频、传感器、充电等各项内容，是硬件电路设计研发的集大成者，非常适合硬件工程师作为入门的学习对象。
“千里之行始于足下”，在硬件设计的学习中，基本功非常重要，本书首先以基本的电容、电感、电阻等器件为基础，详细介绍了BUCK、BOOST、LDO、电荷泵等常见电源拓扑。既涉及低频敏感的模拟电路注意事项，又囊括了高速电路关键设计指导，然后介绍了手机基带几个重要模块的设计原则，设计就是测试，无测试则无设计，最后介绍了测试仪表与板级测试。
全书含有43个原创实战案例讲解，知识点涉及范围广，内容全而精，非常适合初级、中级硬件工程师，以及本科生和硕士生阅读。本书前后文关联密切，笔者在需要的地方标注出知识点位置，各位读者可以细细体会，更全面深刻地掌握本书内容，同时本书配有二维码视频，读者可扫码直接观看。

郑春厚 公众号“工程师看海”创始人，小米前硬件工程师，曾参与MIX alpha、Redmi K40、小米平板5、小米10S等多款热门手机研发。985硕士，国际人类脑图谱学会会员，任职世界500强，多次参与千万级项目研发。专注于硬件、软件设计分享，前沿技术剖析，知乎、CSDN、电子星球知名博主。

第1章千里之行始于足下：手机常用元器件
11电容、电感与磁珠
111电容参数介绍
112三端子电容有什么优势？
113电感参数介绍
114电感与磁珠有什么区别？
12电阻噪声哪里来？
13二极管特性介绍
14晶体管特性介绍
15MOS管特性介绍
16TVS参数与ESD抑制原理
17器件实战案例讲解
171实战讲解：MLCC电容为什么会叫？怎么让它“闭嘴”？
172实战讲解：CBOOT的秘密——自举电容
173实战讲解：为什么MOS管要并联个二极管？
174实战讲解：哪来的静电？
175实战讲解：降额的秘密——不要挑战手册
第2章为有源头活水来：手机常用电源架构
21基于电感的开关电源
211BUCK降压电源原理
212怎么选择BUCK降压电源的电感
213BOOST升压电源原理
214BOOST电源电感的选择
215BUCK-BOOST负电源原理
22线性电源原理介绍
221NMOS LDO基本原理
222PMOS LDO基本原理
223LDO重要参数介绍
23基于电容的电荷泵电源
24弱电流源原理
25电源实战案例讲解
251实战讲解：BUCK开关节点下冲负电压原因
252实战讲解：电源快放电原理
253实战讲解：基于PWM反馈的电压控制策略
254实战讲解：LDO Dropout的选择与PCB走线设计
255实战讲解：LDO输出为什么并联电阻？
256实战讲解：电源幅值超标的调试经过
257实战讲解：为什么负载减小时电源输出电压会下降？
258实战讲解：为什么你的LDO输出不稳定？
259实战讲解：开关电源的PWM与PFM模式有什么特点？
第3章山重水复疑无路：模拟信号处理
31镜像世界的桥梁：ADC
32信号分析基础
321傅里叶变换与信噪比
322调制与解调原理
323傅里叶变换与PWM
324为什么系统带宽定义为-3dB?
33无源滤波器
331为什么低通滤波器也是积分器？
332为什么高通滤波器也是微分器？
333什么是二阶滤波器？
334先滤波还是先放大？
34共模信号与差模信号
35运算放大器基础
351同相放大电路
352反相放大电路
36模拟电路实战案例讲解
361实战讲解：滤波电路中电容的分析方法
362实战讲解：模拟信号受蓝牙干扰案例分析
363实战讲解：低采样率能不能采集到高频信号？
364实战讲解：高通滤波器去除基线漂移
365实战讲解：什么是地？有哪几种地？
366实战讲解：测电流时没有理解地线，导致电路烧毁
第4章天下武功唯快不破：信号完整性基础
41从传输线说起
411高速、高频和高带宽有什么差异？
412环路电感
413参考平面与传输线
414微带线与带状线
415特性阻抗
42信号的反射
421反射与反弹图
422阻抗控制
43哪来的串扰？如何抑制？
44S参数
45信号完整性实战案例讲解
451实战讲解：端接电阻与阻抗匹配
452实战讲解：TDR阻抗测量
453实战讲解：为什么用网格铜？
454实战讲解：短线不用做阻抗？
第5章家书抵万金：手机基带硬件设计
51手机基带简介
52锂电池及其保护
521锂电池参数介绍
522锂电池放电欠电压保护UVP原理
523锂电池放电过流保护OCD原理
53电源架构梳理
54非常重要的Power Path：电源路径
55手机充电原理
551手机充、放电架构
552手机充电流程
553一种快充方案介绍
56PDN及其优化
561PDN概念
562PDN DC仿真与优化方向
563PDN AC仿真与优化方向
57相机与屏幕接口
571相机接口
572屏幕接口
573MIPI D-PHY
574MIPI C-PHY
575MIPI开关简介
58音频接口
581耳机与USB通路
582扬声器驱动电路
59传感器
591陀螺仪、加速度计与磁力计
592红外与闪光灯
593光感与距感
594电动机振动器
510SIM卡简述
511EMC基础
5111静电耦合与磁场耦合
5112天线效应电磁耦合
5113差模干扰与共模干扰
512手机设计实战案例讲解
5121实战讲解：五个PCB布局攻略
5122实战讲解：DCDC开关电源电容布局重点
5123实战讲解：相机受干扰分析与解决方案
5124实战讲解：模拟电路走线攻略，为什么有主地？
5125实战讲解：EMC电容对手机串口的影响
5126实战讲解：MIPI C-PHY整改案例
5127实战讲解：著名的TDMA噪声
5128实战讲解：漏电分析过程
5129实战讲解：常见分析维修思路
51210实战讲解：灌电流分析短路的“烧鸡大法”
51211实战讲解：手机功耗优化
51212实战讲解：电量测不准、电量跳变的原因
51213实战讲解：手机研发流程介绍
第6章欲善其事必利其器：测试仪表与板级测试
61万用表基础
611如何测电路通断？如何高精度测量电压？
612万用表的DC档与AC档有什么差异？
62示波器基础
621示波器探头参数揭秘
622示波器参数揭秘
623示波器采样基础
624信号源与示波器的阻抗匹配
63电路测试实战案例讲解
631实战讲解：示波器的垂直分辨率有什么影响？
632实战讲解：怎么理解示波器探头的环路电感？
633实战讲解：为什么你测的信号不准？
634实战讲解：怎么测纹波？
635实战讲解：怎么测时序？
636实战讲解：电池电压为什么测不准？

在我刚参加工作时，领导和我说：要从用户的角度出发，设计出一款真正符合用户需求的、能让用户满意的好产品。
这句话，我一直铭记于心。
书也是产品，市面上关于硬件电路的书籍纷繁复杂，应该如何挑选？
有很多同学在公众号后台留言，希望我能推荐一本适合硬件工程师入门的书籍。同时，有太多的同学想深入学习电路设计，但苦于没有方向，在工作中挖掘不出学习的点，白白浪费了学习的契机。
基于上述两个原因，我策划了这本非常适合初级工程师和在校学生阅读的图书。但如何写一本符合读者需求、能让读者满意的好书，一直困扰着我，公众号的原创文章得到了业内广大读者的一致好评，这增加了我写好本书的信心。
本书虽然以介绍手机基带电路设计为主，但是消费类电子以手机设计为最难，手机涉及的电路也是其他硬件产品中常见的电路。“麻雀虽小，五脏俱全”，以手机电路设计为切入点来指导硬件设计实在是再合适不过了。因此，本书囊括了基本器件、常见的开关电源、线性电源等电源拓扑，还有模拟电路、信号完整性、电源完整性、传感器、测试仪表等重要内容，同时加入了大量的仿真和实际案例，它们都是笔者实际工作中的经验总结。
本书前后文联系非常紧密，在需要前后文关联的地方我都逐一进行了说明。书中避免出现过多烦琐的公式，对初级硬件工程师而言，可读性非常高，相信你认真看完此书后，很愿意分享给你的朋友。
以书会友，这也是我交朋友的一种方式。
其实，技术是一方面，方法是另一方面，作者希望各位读者仔细体会书中内容，要常常反问自己：为什么我没有发现这些问题？作者是怎么分析问题的？思维方式很重要，如果思路打不开，很快就会遇到职业瓶颈，会浪费宝贵的时间，抓不住学习的机会，后面想补救就很麻烦，所以学会如何学习很重要。
遇到过一些同学，只会操作设备而不理解测试指标的物理意义，只知道测试数值要在公司内部标准之内，而这个指标是什么含义却并不清楚。怎么优化电路、怎么整改PCB来达到指标，就更不知道了。明明有那么多东西可以去学、值得去学，却白白浪费了机会。
而高手的过人之处在于能看到工作中学习的机会，能看到哪些东西需要去学、值得去学，而不是等着别人告诉他去学什么、怎么学、学到什么程度。
我们和高手的差距，只有这一点点，而正是这一点点，会让我们的差距越来越大。
所以，看一个人的能力，不在于他现在能做多少事情，更在于他以后能做多少事情。
我总结为：深入一层看技术，上升一层看方法。因此建议读者在阅读本书时，认真揣摩本书的写作思想。
首次写书难免有不足之处，如有不妥之处请在公众号“工程师看海”后台留言。公众号回复：“硬件设计指南”，可以得到本书勘误。
本书的完成要感谢杨玉给予的鼓励和支持，并优化部分图片，感谢小米高级工程师陈宇、郭少伟和王重播等同行工程师对手机、信号完整性和PDN部分给出了诸多修改建议。感谢ADI工程师丁茹梦作为本书第一读者给出了优化方向。感谢艾为电子吕光临、奥微电子董永刚、韦尔半导体门淑芳提供部分素材，希望国内的产品设计越来越强大。
最后还要感谢家人、朋友、同事的鼓励和支持。
前言以初入职场时领导的语录为始，现在就以第一次离职时师父的寄语为终：尘世间，唯梦想不可辜负。
希望各位读者都能成长为一名优秀的工程师！

郑春厚（工程师看海）