现代电子设计技术与综合应用/21世纪高等院校信息与通信工程规划教材·精品系列 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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成谢锋 等 著

图书标签:

• 电子设计
• 现代电子技术
• 信息与通信工程
• 电路分析
• 数字电路
• 模拟电路
• 嵌入式系统
• EDA
• 实践应用
• 高等教育教材

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115246622

版次：1

商品编码：10499830

包装：平装

开本：16开

出版时间：2011-03-01

用纸：胶版纸

页数：230

内容简介

《21世纪高等院校信息与通信工程规划教材·精品系列：现代电子设计技术与综合应用》从实用的角度出发，介绍了现代电子设计技术的基本理论和方法。全书共7章，内容包括现代电子设计技术概述、计算机辅助电路分析和电路仿真技术、印制电路板设计及应用、可编辑逻辑器件应用技术、集成电路制造工艺与专用集成电路设计、虚拟仪器系统及设计和现代电子电路设计范例。
《21世纪高等院校信息与通信工程规划教材·精品系列：现代电子设计技术与综合应用》在内容上深入浅出，注重实用性，兼顾理论教学和自学的需求，配备了大量的应用实例，使读者能在较短时间内掌握现代电子设计技术的基本理论和方法。
《21世纪高等院校信息与通信工程规划教材·精品系列：现代电子设计技术与综合应用》既可作为高等学校电子设计技术课程的教材，也可作为电子系统开发人员的技术参考书。

目录

第1章 现代电子设计技术概述
1.1 电子设计技术的发展历程
1.2 电子电路设计的一般方法
1.2.1 模拟电路的设计方法
1.2.2 数字电路的设计方法
1.3 体验EDA
1.3.1 EDA基本技术特征
1.3.2 EDA的应用范围
1.3.3 EDA的必要性
1.4 本书选用的EDA软件
习题一

第2章 计算机辅助电路分析和电路仿真
2.1 模拟电路仿真原理
2.1.1 输入方式
2.1.2 元器件模型
2.1.3 电路方程的建立与求解
2.1.4 图形的后处理
2.2 数字电路的模拟
2.2.1 数字电路模拟的过程
2.2.2 逻辑模拟的模型
2.2.3 逻辑模拟的算法
2.3 数模混合仿真技术
2.3.1 顺序模拟
2.3.2 混合模拟
2.4 常用的电路仿真工具
2.5 Multisim 10的基本操作
2.5.1 电原理图的创建
2.5.2 虚拟仪器的使用
2.5.3 基本分析方法
2.6 综合设计与仿真
2.6.1 反相比例运算电路分析
2.6.2 三路智力竞赛抢答器仿真设计
2.6.3 小时制多功能数字钟设计
习题二

第3章 印制电路板设计及应用
3.1 印制电路板基本知识
3.2 布局布线技术
3.2.1 PCB自动布线技术的步骤
3.2.2 元件的布局技术
3.2.3 元件的布线技术
3.3 Protel 99SE概述
3.3.1 Protel 99SE的发展与演变
3.3.2 Protel 99SE的设计组件
3.4 用Protel 99SE设计原理图
3.4.1 原理图设计过程
3.4.2 新建一个设计库
3.4.3 设置图纸大小和添加元件库
3.4.4 放置元件
3.4.5 连接线路与放置接点
3.4.6 电气规则检查
3.4.7 建立网络表
3.4.8 保存文件
3.5 用Protel 99SE设计印制电路板
3.5.1 印制电路板的设计步骤
3.5.2 创建PCB图文件
3.5.3 装载元件库
3.5.4 设置电路板工作层面
3.5.5 规划电路板
3.5.6 装入网络表与元件
3.5.7 元件布局
3.5.8 自动布线
3.5.9 给电路板添加标注
3.5.10 PCB图的打印输出
3.5.11 生成元件报表
3.6 综合应用举例
习题三

第4章 可编程逻辑器件应用技术
4.1 可编程逻辑器件概述
4.2 VHDL要素
4.2.1 VHDL文字
4.2.2 VHDL中的数据类型
4.2.3 VHDL数据对象
4.2.4 VHDL的运算操作符
4.2.5 VHDL的属性描述
4.3 数字电路设计基本组件及其VHDL模型
4.3.1 多路选择器和译码器的VHDL模型及相关语法
4.3.2 锁存器/触发器/寄存器的VHDL模型及相关语法
4.3.3 串并/并串转换电路的VHDL模型及相关语法
4.3.4 计数器的VHDL模型及相关语法
4.3.5 有限状态机的VHDL描述及相关语法
4.4 CPLD/FPGA的设计流程
4.5 用Quartus II完成CPLD/FPGA设计的实例
4.5.1 原理图、文本输入设计方法
4.5.2 原理图、文本混合输入方法
习题四

第5章 集成电路制造工艺与专用集成电路设计
5.1 集成电路制造工艺简介
5.2 CMOS基本单元电路
5.3 专用集成电路设计
5.3.1 集成电路的设计路线
5.3.2 全定制设计方法
5.3.3 半定制设计方法
5.4 专用集成电路设计的EDA技术
5.4.1 输入的设计
5.4.2 设计验证
5.4.3 设计综合
5.5 设计实例分析
5.5.1 可编程分频器原理
5.5.2 可编程分频器的后端设计
5.5.3 芯片验证与测试
习题五

第6章 虚拟仪器系统及设计
6.1 虚拟仪器的发展状况
6.1.1 虚拟仪器在国外的发展状况
6.1.2 虚拟仪器在国内的发展状况
6.2 虚拟仪器技术简介
6.2.1 虚拟仪器概念
6.2.2 虚拟仪器系统组成
6.2.3 虚拟仪器与传统仪器的比较
6.3 虚拟仪器的开发环境介绍
6.3.1 LabVIEW简介
6.3.2 LabVIEW创建VI的基本过程
6.3.3 利用LabVIEW创建VI的示例
6.3.4 利用LabVIEW创建VI的总结
6.4 虚拟仪器的综合应用举例
6.4.1 智能心音检测仪
6.4.2 基于LabVIEW的二阶系统虚拟实验平台
习题六

第7章 现代电子电路设计范例
7.1 信号获取电路
7.1.1 常用的物理传感器及其特性
7.1.2 心音传感器及放大电路
7.1.3 测量放大器
7.1.4 多路数据采集系统
7.2 信号输入电路
7.2.1 键盘输入电路
7.2.2 手写字符输入电路
7.3 信号显示电路
7.3.1 数码显示电路
7.3.2 液晶显示电路
7.4 信号转换电路
7.4.1 数模D/A转换电路
7.4.2 模数A/D转换电路
7.5 信号合成电路
7.5.1 直接数字合成器
7.5.2 人工语音合成电路
7.5.3 功率放大器
7.6 信号分解电路
7.6.1 同步数字信号复用分解电路
7.6.2 FPGA分频器电路
7.6.3 FPGA滤波器电路
7.7 信号控制电路
7.7.1 可编程的交通信号灯控制电路
7.7.2 十六路循环彩灯控制电路
7.8 电源电路
7.8.1 直流可调稳压电源的设计
7.8.2 串联型开关稳压电源
7.9 设计范例
7.9.1 数字式电缆对线器
7.9.2 温度测量仪
7.9.3 宽带直流放大器设计
习题七

参考文献

前言/序言

《现代电子设计技术与综合应用》 教材概述 《现代电子设计技术与综合应用》是一部面向21世纪高等院校信息与通信工程专业的规划教材，旨在为学生构建扎实的电子设计理论基础，并培养其在复杂工程项目中的实践应用能力。本书紧密跟踪电子信息技术发展的最新前沿，深入浅出地阐述了现代电子系统设计的关键技术、方法与工具，并结合大量典型应用案例，引导学生将理论知识转化为解决实际工程问题的能力。本书内容丰富，结构清晰，逻辑严谨，既适合作为信息与通信工程、电子科学与技术、自动化等相关专业本科生和研究生的主干课程教材，也能够为从事电子产品研发、系统集成、工程设计等工作的工程师提供有益的参考。 内容构成与特色 本书的内容设计充分考虑了信息与通信工程学科的特点及其在现代社会中的重要地位，力求涵盖从基础概念到高级应用的完整体系。 第一部分：电子设计基础理论与方法 本部分奠定了电子设计工作的理论基石，为后续的深入学习和实践打下坚实基础。 绪论： 介绍电子设计在现代科技和国民经济中的地位与作用，阐述电子信息产业的发展趋势，强调掌握现代电子设计技术的重要性。对本书的整体结构、学习目标和方法进行概述，帮助读者建立清晰的学习路线图。 模拟电子线路设计： 基本器件与模型： 深入讲解晶体管（BJT、MOSFET）、运算放大器等核心模拟器件的工作原理、等效电路模型以及在高频、大信号下的特性。 放大电路设计： 涵盖单级和多级放大电路的设计，包括偏置电路、频率响应分析、噪声分析与抑制。重点介绍差分放大器、共射、共集、共基等基本组态及其应用。 反馈与稳定： 详细阐述负反馈对放大电路性能的改善作用（增益、带宽、失真、输出阻抗等），以及反馈引起的振荡现象及其稳定判据（Bode图、Nyquist判据）。 滤波器设计： 介绍各种模拟滤波器（低通、高通、带通、带阻）的设计方法，包括Butterworth、Chebyshev、Bessel等逼近方法，以及有源滤波器的实现。 信号产生与处理： 讲解振荡器（LC、RC、晶体振荡器）的设计原理，以及信号发生器（正弦波、方波、三角波）的构成。介绍比较器、施密特触发器等模拟信号处理单元。 电源与基准电路： 涵盖线性稳压电源和开关稳压电源的设计，包括各种稳压电路拓扑，以及高精度基准电压源的设计。 数字电子线路设计： 逻辑代数与门电路： 回顾布尔代数、逻辑函数化简（卡诺图、Quine-McCluskey方法），介绍各种基本逻辑门（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR）的电路实现和时序特性。 组合逻辑电路： 讲解编码器、译码器、数据选择器、加法器、减法器等组合逻辑电路的设计与应用。 时序逻辑电路： 深入分析触发器（RS, JK, T, D, 主从JK）的工作原理和状态转移特性，介绍寄存器、计数器（同步、异步、移位）、移位寄存器等时序逻辑电路的设计。 状态机设计： 讲解有限状态机（Mealy型、Moore型）的设计方法，包括状态图、状态表、状态分配，以及硬件描述语言（HDL）在状态机设计中的应用。 可编程逻辑器件（PLD/FPGA）： 介绍CPLD和FPGA的基本结构、编程模型、开发流程，以及如何利用HDL（Verilog/VHDL）实现复杂的数字逻辑功能。 模数混合信号系统设计： 数模转换器（DAC）与模数转换器（ADC）： 详细讲解DAC和ADC的原理、类型（R-2R、权电阻、逐次逼近、Σ-Δ、流水线等）、关键参数（分辨率、转换速率、线性度、噪声），以及在实际系统中的选型与应用。 采样与保持电路： 分析采样保持电路的工作原理及其对信号保真度的影响。 信号调理电路： 介绍用于ADC前端的信号调理技术，如放大、滤波、电平迁移等。 第二部分：现代电子设计技术与工具 本部分聚焦于现代电子设计过程中不可或缺的关键技术和先进工具。 PCB设计技术： PCB布局与布线规则： 讲解信号完整性、电源完整性、电磁兼容性（EMC）在PCB设计中的重要性，以及相应的布局布线原则，如走线宽度、间距、过孔、差分对、屏蔽等。 高速PCB设计： 介绍高速数字信号传输的挑战，如反射、串扰、时序抖动，以及相应的处理技术。 多层PCB设计： 讲解四层、六层及以上PCB的电源、地平面设计、信号层与电源/地层间的耦合等。 PCB制造工艺与可靠性： 简述PCB的制造流程，以及影响PCB可靠性的关键因素。 EDA工具在PCB设计中的应用： 介绍主流的PCB设计软件（如Altium Designer, PADS, Cadence Allegro）的基本操作和高级功能，包括原理图绘制、PCB布局、自动/手动布线、DRC/LVS检查、 Gerber文件生成等。 嵌入式系统设计： 嵌入式微处理器与微控制器： 介绍ARM、MIPS、RISC-V等主流嵌入式处理器架构，以及AVR、PIC、STM32等典型微控制器。讲解CPU、内存、外设接口（GPIO, UART, SPI, I2C, ADC, DAC）的工作原理。 嵌入式软件开发： 涵盖嵌入式C/C++编程、中断处理、实时操作系统（RTOS）的应用（如FreeRTOS, RT-Thread），以及驱动程序开发。 嵌入式系统硬件集成： 讲解嵌入式系统硬件平台的搭建，包括处理器选型、外设连接、电源设计、时钟系统等。 嵌入式系统调试与测试： 介绍调试器（JTAG, SWD）、逻辑分析仪、示波器等调试工具的应用，以及单元测试、集成测试方法。 EDA工具在逻辑设计中的应用： 硬件描述语言（HDL）： 深入讲解Verilog和VHDL的语法、建模方式（行为级、寄存器传输级RTL、门级），以及如何使用HDL描述复杂的数字逻辑电路。 仿真与验证： 介绍仿真器的作用，如何编写测试平台（Testbench）对HDL设计进行功能仿真和时序仿真，以及验证方法的概念。 综合与实现： 讲解逻辑综合的基本原理，将RTL代码转化为门级网表，以及FPGA/ASIC的布局布线（Place & Route）过程。 主流EDA工具介绍： 介绍Xilinx Vivado, Intel Quartus Prime等FPGA开发套件，以及Synopsys, Cadence等ASIC设计流程中的关键工具。 射频（RF）与微波电子设计入门： 基础概念： 介绍射频与微波频段的特点，波的传播特性，阻抗匹配，S参数等基本概念。 关键器件： 讲解RF二极管、三极管、场效应管，以及各种无源器件（电阻、电容、电感）在RF/微波电路中的特殊考虑。 基础电路： 介绍低噪声放大器（LNA）、功率放大器（PA）、混频器（Mixer）、振荡器（VCO）等RF/微波电路的基本原理和设计要点。 传输线理论： 讲解传输线的阻抗、驻波比、损耗，以及短路/开路枝节的应用。 EDA工具应用： 介绍HFSS, ADS等RF/微波仿真软件的基本功能，如电磁场仿真、电路仿真。 第三部分：综合应用与前沿技术 本部分将前述理论与技术融会贯通，通过实际应用案例展示现代电子设计的强大能力，并展望未来发展方向。 通信系统中的电子设计： 基带与射频前端设计： 结合无线通信系统，讲解基带信号处理（如调制解调、编码解码）与射频前端（如滤波器、混频器、功放）的协同设计。 软件定义无线电（SDR）： 介绍SDR的概念、架构和优势，以及如何利用FPGA和DSP实现灵活的通信系统。 天线设计与电磁兼容： 讨论天线类型、阻抗匹配、增益、方向图等设计要素，以及通信设备中的EMC设计挑战。 嵌入式系统在物联网（IoT）中的应用： 传感器接口与数据采集： 讲解各类传感器的原理及其与微控制器的接口设计，包括模拟传感器（温度、湿度、光照）和数字传感器（加速度、陀螺仪）。 无线通信模块集成： 介绍Wi-Fi, Bluetooth, LoRa, NB-IoT等主流IoT通信技术及其在嵌入式系统中的应用。 功耗管理与低功耗设计： 探讨嵌入式设备在IoT场景下的功耗优化策略，如休眠模式、动态电压频率调整（DVFS）等。 IoT平台与云端交互： 简述IoT系统的整体架构，以及嵌入式设备如何与云平台进行数据上传和指令接收。 高速数字系统设计实践： 总线接口设计： 讲解PCIe, DDR, USB等高速总线的信号完整性、时序要求和设计挑战。 FPGA在高速数据处理中的应用： 演示如何利用FPGA实现高速ADC/DAC数据采集、图像处理、信号分析等高性能计算任务。 系统级功耗优化： 探讨在复杂高速系统中实现整体功耗的降低。 新兴技术与发展趋势： 人工智能（AI）与电子设计： 介绍AI在EDA工具（如自动化布局布线、智能仿真）、硬件加速器设计（如AI芯片）等方面的应用。 集成电路（IC）设计前沿： 简述先进工艺节点的挑战，3D IC, Chiplet等新形态集成方式，以及可重构计算。 量子计算的电子基础： 探讨实现量子比特的物理基础和控制电路的电子设计需求。 学习方法与建议 本书强调理论与实践的结合，建议读者在学习过程中： 1. 深入理解基本原理： 熟练掌握模拟和数字电路的基本工作原理，是后续复杂设计的基石。 2. 勤于动手实践： 利用EDA工具进行仿真设计，搭建实际电路进行验证，逐步提升工程实践能力。 3. 关注前沿动态： 电子技术日新月异，保持对新技术、新方法的学习热情。 4. 案例分析与项目驱动： 通过分析书中的综合应用案例，或参与实际项目，将所学知识融会贯通。 5. 培养良好的工程习惯： 注重设计的规范性、文档的完整性，以及对系统性能、功耗、可靠性的全面考虑。 本书的价值与意义 《现代电子设计技术与综合应用》的出版，旨在为培养新一代优秀的电子信息人才提供强有力的支撑。它不仅传授了学生必备的专业知识和技能，更重要的是，它塑造了学生解决复杂工程问题的思维方式和工程素养。通过对本书的学习，学生将能够： 掌握扎实的理论基础： 能够理解各类电子电路和系统的核心原理。 熟练运用现代设计工具： 能够高效地使用EDA软件进行电路仿真、PCB设计和FPGA开发。 具备系统设计能力： 能够将零散的器件和模块集成，设计出功能完整的电子系统。 适应产业发展需求： 能够应对当前和未来电子信息产业中出现的各种技术挑战。 培养创新精神与科研能力： 为进一步深造或从事前沿技术研发打下坚实基础。 本书的出版，将有助于提升高等院校信息与通信工程专业的教学质量，为我国电子信息产业的发展输送更多高素质的专业人才，具有重要的理论与实践意义。

评分☆☆☆☆☆

初次翻开这本《现代电子设计技术与综合应用》，我本来是抱着解决近期项目中遇到的一个棘手模拟信号处理问题的目的，但这本书所呈现的内容，却远远超出了我的初步预期，给我带来了意想不到的惊喜。它并没有直接抛出某个具体问题的解决方案，而是从一个更加宏观和基础的层面，深入浅出地剖析了现代电子设计背后的核心理念和方法论。例如，在讲解低功耗设计策略时，作者并没有停留在简单的开关技巧，而是花了大量篇幅去阐述不同工艺下的漏电流机理，以及如何从晶体管级别去优化，甚至还联系到了动态电压频率调整（DVFS）等系统级功耗管理技术。这种由微观到宏观、由理论到实践的讲解方式，让我对“低功耗”这个概念有了全新的认识，不再是简单的“少用电”的直观理解，而是形成了一套系统性的思维框架。

评分☆☆☆☆☆

这本书在数字逻辑设计的部分，更是让我大开眼界。我原以为自己对FPGA的开发流程已经相当熟悉，也掌握了一些常用的IP核。然而，在阅读到关于异步时钟域交叉（CDC）处理的章节时，我才意识到自己过去的做法可能存在不少潜在的风险。作者不仅详细解释了各种CDC问题的根源，例如亚稳态的产生，还给出了几种行之有效的解决方案，如握手信号、FIFO等，并对它们的优劣进行了深入的比较和分析。更重要的是，书中还涉及了一些高级的验证方法，比如形式化验证，这让我意识到，在追求高性能和高效率的同时，设计的鲁棒性和可靠性才是真正长远的考量。这本书真正教会我的是如何“聪明地”设计，而不是仅仅“快速地”实现。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我一直觉得EDA工具的使用技巧是一门“熟能生巧”的学问，往往需要大量的实践来摸索。然而，《现代电子设计技术与综合应用》在这方面也给了我耳目一新的感觉。它并没有像许多教程那样枯燥地罗列各种命令和界面操作，而是从EDA工具背后的算法和原理出发，解释了为什么某些操作会有这样的效果，以及在不同的设计场景下，应该如何选择最合适的工具和算法。例如，在讲解布局布线（Place and Route）时，作者就深入探讨了时序优化和功耗优化的权衡，以及各种启发式算法在其中的作用。这让我觉得，我对EDA工具的理解不再停留在“工具使用者”的层面，而是向“工具的理解者和优化者”迈进了一步，能够更深入地理解设计过程中的各种取舍。

评分☆☆☆☆☆

这本书的另一大亮点在于其对未来发展趋势的洞察。它并没有仅仅停留在当前主流的技术上，而是对人工智能在电子设计中的应用，以及一些新兴的计算架构，例如存内计算（In-memory Computing）等进行了前瞻性的探讨。虽然这些内容可能暂时还未完全普及，但它为我打开了新的视野，让我开始思考未来的电子设计将走向何方，以及我需要提前学习和准备哪些知识。这种前瞻性，让这本书不仅仅是一本学习技术的教材，更是一本能够激发思考和指引方向的指南。它让我意识到，电子设计的领域永远在进步，学习的步伐也不能停歇。

评分☆☆☆☆☆

在阅读这本书的过程中，我最大的感受是它对于“综合应用”这一概念的深刻体现。这本书并没有将不同的电子设计领域割裂开来，而是巧妙地将模拟、数字、低功耗、高频等技术融为一体，展现了现代电子系统设计的复杂性和相互依存性。例如，在讨论射频（RF）前端设计时，作者就将低噪声放大器（LNA）的匹配、数模转换器（ADC）的采样精度以及数字信号处理（DSP）算法的效率紧密地联系在一起。这种跨领域的知识整合，让我对整个电子系统的设计流程有了更全面和系统的认识，不再局限于某个单一的模块或技术，而是能够站在一个更高的维度去思考问题。