编辑推荐
1. 采用“学习+测试”的写作模式。就是“一段学习内容+测试,再来一段学习内容+测试”的架构,新颖实用。
2. 网络支持。 “Hello,电子工程师—测试·学习”网络平台为每本图书读者群体提供一个统一的绿色测试通道,让读者作为一个群体在同一个竞争平台中进行竞争型学习和排名,提高学习热情和效率。
内容简介
《Hello,电子工程师·学习与测试·集成电路和自动保护电路分析:学习伴随测试》是《Hello,电子工程师·学习与测试》丛书中的一本,采用“学习+测试”模式,详细介绍了集成电路基础知识,集成电路基础电路工作原理,集成运放、555集成电路和三端稳压集成电路,集成音频放大电路和电平指示电路,微控制器及微控制器集成电路,最后分析了自动保护电路。全书采用“一段精细讲解+一段精准测试”写作形式,全书配套学习的各层次测试题200余题。
《Hello,电子工程师·学习与测试·集成电路和自动保护电路分析:学习伴随测试》适合于电子行业的零起点初学者、精细阅读的提高者以及想要快速掌握实用基础知识、提高集成电路分析能力和动手技能的电子爱好者及大专院校学生。
作者简介
胡斌,江苏大学,副教授,江苏大学副研究员,国内电子技术领域著名作家,著作等身,科研成果丰硕,长期从事电子技术基础教学、音频磁导技术研究工作,其以读者为本的写作风格深受读者欢迎。所著图书创下单本印刷39万册,重印13次的良好记录,曾荣获全国三等奖两次、北方十省市一等奖一次,其《直流磁供电和充电方法及其装置》等3项发明专利在大学得到了广泛的应用。
内页插图
目录
第1章 深入掌握集成电路的基础知识点
1.1 快速了解集成电路知识
1.1.1 集成电路应用电路识图方法
1.1.2 外形特征和电路符号
1.1.3 认识更多种类集成电路
1.1.4 集成电路的特点、优点和缺点
测试1.1
1.2 深入掌握集成电路型号识别方法和各类实用资料使用
1.2.1 集成电路型号命名方法
1.2.2 集成电路引脚作用资料使用方法
1.2.3 集成电路内电路方框图和内电路资料使用方法
1.2.4 集成电路引脚直流工作电压资料使用方法
1.2.5 引脚对地电阻值资料使用方法
1.2.6 引脚信号波形资料使用方法
1.2.7 集成电路SC1308L资料使用方法
1.2.8 集成电路封装形式
测试1.2
1.3 掌握集成电路引脚分布规律及识别方法
1.3.1 识别集成电路引脚号的实用意义
1.3.2 两种单列直插集成电路引脚分布规律及识别方法
1.3.3 三种类型双列集成电路引脚分布规律及识别方法
1.3.4 四列集成电路引脚分布规律及识别方法
1.3.5 金属封装和反向分布集成电路引脚分布规律及识别方法
测试1.3
第2章 深入掌握集成电路基础电路的工作原理
2.1 深入掌握集成电路的电源引脚和接地引脚电路的工作原理
2.1.1 掌握电源引脚和接地引脚外电路工作原理的目的
2.1.2 集成电路的典型电源电路及故障分析
2.1.3 其他多种集成电路电源引脚电路
2.1.4 数字集成电路电源引脚外电路
2.1.5 集成电路接地引脚外电路
2.1.6 集成电路其他4种接地引脚电路
测试2.1
2.2 深入掌握集成电路电源引脚和接地引脚四种组合电路工作原理
2.2.1 集成电路正电源引脚电路和接地引脚电路
2.2.2 集成电路负电源引脚和接地引脚电路
2.2.3 集成电路正、负电源引脚和接地引脚电路
2.2.4 另一种集成电路正、负电源引脚和接地引脚电路
2.2.5 集成电路电源引脚和接地引脚外电路特征小结
测试2.2
2.3 深入了解集成电路7种信号输入引脚外电路
2.3.1 掌握信号输入引脚和信号输出引脚外电路工作原理的目的
2.3.2 集成电路5种信号输入引脚及电路
2.3.3 音频前置放大器集成电路信号输入引脚外电路
2.3.4 特殊双声道音频前置放大器集成
电路信号输入引脚外电路
2.3.5 音频后级放大器集成电路信号输入引脚外电路
2.3.6 音频功率放大器集成电路信号输入引脚外电路
2.3.7 特殊音频功率放大器集成电路信号输入引脚外电路
2.3.8 三端稳压集成电路输入引脚外电路
2.3.9 开关集成电路输入引脚外电路
测试2.3
2.4 深入了解集成电路多种信号输出引脚外电路特征和电路工作原理
2.4.1 集成电路信号输出引脚电路
2.4.2 OTL音频功率放大器集成电路信号输出引脚外电路
2.4.3 OCL音频功率放大器集成电路信号输出引脚外电路
2.4.4 BTL音频功率放大器集成电路信号输出引脚外电路
2.4.5 集成电路信号输入和信号输出引脚外电路分析小结和信号传输分析
测试2.4
2.5 了解集成电路内电路主要元器件和基本单元电路
2.5.1 集成电路内电路几种主要元器件
2.5.2 集成电路内电路中恒压源电路
2.5.3 集成电路内电路中恒流源电路
2.5.4 集成电路内电路中直流电平移位电路
测试2.5
2.6 深入掌握差分放大器
2.6.1 初步了解差分放大器
2.6.2 双端输入、双端输出式差分放大器
2.6.3 双端输入、单端输出式差分放大器
2.6.4 单端输入、单端输出式差分放大器
2.6.5 单端输入、双端输出式差分放大器
2.6.6 带恒流源差分放大器
2.6.7 具有零点校正差分放大器
2.6.8 多级差分放大器
测试2.6
第3章 集成运放、555集成电路和三端稳压集成电路
3.1 深入掌握集成运放应用电路工作原理
3.1.1 集成运放基础知识
3.1.2 集成电运放构成的正弦波振荡器
3.1.3 矩形脉冲转换为标准正弦波信号电路
3.1.4 集成运放构成的移相振荡器
3.1.5 集成运放构成的缓冲移相振荡器
3.1.6 集成运放构成的正交振荡器
3.1.7 Bubba振荡器
测试3.1
3.2 深入了解555集成电路应用电路工作原理
3.2.1 了解555集成电路
3.2.2 555集成电路构成的单稳电路
3.2.3 555集成电路构成的双稳态电路
3.2.4 555集成电路构成的无稳态电路
测试3.2
3.3 深入掌握三端稳压集成电路工作原理
3.3.1 固定式三端稳压集成电路基础知识
3.3.2 三端稳压集成电路典型应用电路
3.3.3 三端稳压集成电路输出电压调整电路
3.3.4 三端稳压集成电路增大输出电流电路
3.3.5 可调式稳压集成电路
测试3.3
第4章 集成音频放大电路和电平指示电路
4.1 深入掌握集成电路音频前置放大器电路工作原理
4.1.1 直流和交流电路
4.1.2 集成电路交流负反馈电路
测试4.1
4.2 深入掌握单声道OTL集成电路音频功率放大器电路工作原理
4.2.1 直流电路和交流电路
4.2.2 集成电路引脚外电路
测试4.2
4.3 深入掌握双声道OTL集成电路音频功率放大器电路工作原理
4.3.1 交流信号传输和放大分析
4.3.2 各引脚外电路分析
4.3.3 双联同轴音量电位器电路
测试4.3
4.4 深入掌握OCL和BTL音频功率放大器集成电路工作原理
4.4.1 单声道OCL音频功率放大器集成电路
4.4.2 采用两个单声道OCL集成电路构成BTL电路
4.4.3 单声道BTL音频功率放大器集成电路
4.4.4 BTL功率放大器的自倒相电路
测试4.4
4.5 了解电平指示器集成电路工作原理
4.5.1 五级单声道集成电路LB1403
4.5.2 九级单声道集成电路LB1409
4.5.3 五级双声道集成电路D7666P
测试4.5
4.6 了解降噪集成电路工作原理
4.6.1 专用静噪集成电路
4.6.2 动态降噪集成电路
4.6.3 杜比B型降噪集成电路LMl011N
测试4.6
第5章 微控制器及微控制器集成电路
5.1 深入了解微控制器组成
5.1.1 微控制器硬件基本结构
5.1.2 微控制器各部分电路作用
5.1.3 硬件和软件
5.1.4 指令系统、周期和寻址方式
5.1.5 微控制器小结
测试5.1
5.2 深入了解中央处理单元(CPU)
5.2.1 算术逻辑运算部件
5.2.2 控制逻辑部件
5.2.3 寄存器部件
5.2.4 总线
5.2.5 单CPU和多CPU控制系统
测试5.2
5.3 了解微控制器工作过程简介
5.3.1 微控制器基本操作
5.3.2 程序顺序执行过程简介
5.3.3 控制方式
5.3.4 程序非顺序执行中的中断
5.3.5 子程序调用与返回、堆栈
测试5.3
5.4 深入掌握微控制器集成电路主要引脚外电路
5.4.1 微控制器集成电路电源引脚电路
5.4.2 微控制器集成电路9种外接振荡元件引脚电路
5.4.3 微控制器集成电路复位引脚电路
5.4.4 微控制器集成电路其他引脚
测试5.4
第6章 自动保护电路
6.1 深入掌握音箱保护电路
6.1.1 保护电路基本形式
6.1.2 继电器知识
6.1.3 继电器触点常闭式扬声器保护电路
6.1.4 另一种实用继电器触点常闭式扬声器保护电路
6.1.5 继电器触点常开式音箱保护电路
测试6.1
6.2 深入掌握主功率放大器保护电路
6.2.1 过压保护电路
6.2.2 过载保护电路
测试6.2
6.3 其他保护电路
6.3.1 电视机视放管保护电路
6.3.2 电视机X射线保护电路
6.3.3 电源电路中压敏电阻过压保护电路
6.3.4 三极管过压保护电路
6.3.5 瞬态电压抑制二极管构成的过压保护电路
测试6.3
前言/序言
电子工程师的实践指南:从基础理论到前沿应用 本书是一本面向广大电子工程师、科研人员以及相关专业学生的实践性指导手册,旨在系统地梳理和深化电子工程领域的核心知识,并通过大量实际案例和测试方法,帮助读者提升工程实践能力,快速掌握电路设计、分析与优化的关键技能。我们将抛开枯燥的理论推导,聚焦于工程师在实际工作中会遇到的痛点与难点,提供一套行之有效、贴合实际的解决方案。 第一部分:嵌入式系统与传感器技术深度解析 随着物联网、智能制造的飞速发展,嵌入式系统已成为电子工程师绕不开的关键领域。本部分将从嵌入式系统的核心——微控制器(MCU)的选型与开发入手,详细介绍主流MCU架构(如ARM Cortex-M系列)的内部机制,包括指令集、中断响应、时钟系统、内存管理等。我们将深入讲解如何在嵌入式Linux环境下进行驱动开发、应用程序开发,并着重介绍RTOS(实时操作系统)在多任务调度、资源管理方面的应用,通过实例演示如何构建高效稳定的嵌入式应用。 在传感器技术方面,我们将聚焦于当前热门的传感器类型,如MEMS传感器(加速度计、陀螺仪、磁力计)、图像传感器、环境传感器(温度、湿度、气体传感器)等。本书不仅会介绍这些传感器的基本工作原理,更重要的是,会详细讲解它们在实际应用中的选型考量、接口协议(如I2C、SPI、UART)、数据采集与预处理技术。例如,在智能穿戴设备的设计中,如何准确采集心率、血氧等生理数据,如何利用滤波算法去除噪声,保证数据的可靠性。在工业自动化领域,如何选择合适的传感器进行温度、压力、流量的监测,并将其集成到自动化控制系统中。我们将提供一套从传感器选型、接口驱动编写到数据融合与分析的完整流程,让读者能够独立完成传感器集成项目。 第二部分:模拟电路与电源管理的设计与优化 模拟电路是电子系统的基石,尤其在信号调理、放大、滤波等方面,其重要性不言而喻。本部分将深入剖析运算放大器(Op-Amp)的各种实用电路,如同相放大器、反相放大器、差分放大器、积分器、微分器等,并重点讲解其在信号链设计中的应用,包括抗混叠滤波器的设计、仪表放大器的选型与应用、跨阻放大器在光电探测中的作用等。我们将通过详细的案例分析,展示如何根据信号的特性和要求,选择合适的运放芯片,并优化电路参数以达到最佳的性能指标。 电源管理是保障电子系统稳定运行的关键。本部分将详细讲解线性稳压器(LDO)和开关稳压器(DC-DC转换器)的设计与选型。我们将深入分析LDO的压差、效率、纹波抑制等参数,以及如何在不同负载和电源条件下选择最优的LDO。对于DC-DC转换器,我们将重点讲解Buck、Boost、Buck-Boost等拓扑的原理、效率曲线、纹波特性,并提供详细的PCB布局指南,强调电感、电容的选型以及关键布线的要求,以最大限度地降低EMI(电磁干扰)。此外,我们还会探讨电池管理系统(BMS)的设计,包括充放电控制、过充过放保护、电量计算法等,为便携式设备的设计提供参考。 第三部分:数字信号处理与通信接口的应用 数字信号处理(DSP)是现代电子工程中不可或缺的一部分。本部分将从DSP的基本概念出发,介绍采样定理、量化、傅里叶变换(FFT)等核心理论,并重点讲解数字滤波器(FIR、IIR)的设计与实现。我们将通过实际例子,展示如何设计一个滤波器来去除音频信号中的噪声,或者如何使用FFT分析信号的频谱特性。此外,我们还将深入讲解常见的通信接口,如UART、SPI、I2C、USB、Ethernet等。对于每种接口,我们不仅会讲解其物理层和协议层的工作原理,更重要的是,会提供详细的软件驱动开发示例,以及在实际项目中如何进行接口调试和故障排除。例如,如何使用示波器分析SPI信号的时序,如何编写Linux驱动程序实现USB设备的通信。 第四部分:射频(RF)电路基础与滤波器设计 射频电路是无线通信系统的核心。本部分将为读者构建坚实的RF电路基础。我们将从电磁波的传播特性、传输线理论入手,介绍阻抗匹配、驻波比(VSWR)、回波损耗(Return Loss)等关键概念,并讲解如何使用Smith Chart进行阻抗匹配设计。我们将详细分析射频功率放大器(PA)和低噪声放大器(LNA)的设计要点,包括增益、线性度、噪声系数等关键参数的优化。 滤波器的设计在RF系统中至关重要,本部分将重点讲解各种RF滤波器的原理与设计方法,包括低通、高通、带通、带阻滤波器。我们将介绍集中参数滤波器(如LC滤波器)和分布参数滤波器(如微带线滤波器)的设计思路。通过实际案例,我们将演示如何根据通信频段、带宽、插入损耗和阻带衰减的要求,设计一个符合标准的RF滤波器,并讲解其在PCB上的实现细节,包括元器件的选型、布局以及对测量精度的影响。 第五部分:嵌入式系统安全与可靠性设计 随着物联网设备的普及,系统安全问题日益凸显。本部分将聚焦于嵌入式系统的安全加固。我们将介绍硬件安全模块(HSM)和可信执行环境(TEE)的概念,讲解加密算法(如AES、RSA)在嵌入式系统中的应用,以及如何实现安全启动和固件更新。我们将探讨常见的安全威胁,如缓冲区溢出、侧信道攻击等,并提供相应的防御策略。 可靠性设计是保证电子系统长期稳定运行的关键。本部分将从元器件选型、PCB布局、热管理、EMC/EMI防护等多个维度,系统地讲解提高电子系统可靠性的方法。我们将深入分析元器件的老化机制和失效模式,并提供相应的选型建议。在PCB布局方面,我们将讲解如何优化电源和信号布线,避免串扰和耦合,以及如何进行接地设计。热管理方面,我们将讲解如何通过散热器、风扇、热导材料等方式,有效控制元器件的温度,延长其使用寿命。EMC/EMI防护方面,我们将介绍滤波、屏蔽、接地等技术,以满足相关电磁兼容标准的要求。 第六部分:故障诊断与调试技巧 在电子工程实践中,有效的故障诊断与调试能力至关重要。本部分将提供一套系统性的方法论,帮助工程师快速定位和解决电路问题。我们将详细介绍各种常用的测试仪器,如示波器、万用表、逻辑分析仪、频谱分析仪、信号发生器等,并讲解它们在不同场景下的使用技巧。我们将从“由表及里”的思路出发,讲解如何通过观察波形、测量电压电流等参数,逐步缩小故障范围。 本书将提供大量的实际故障案例分析,涵盖硬件故障(如元器件损坏、短路、开路)和软件故障(如程序死锁、驱动异常、通信错误)等。我们将针对每种故障,提供详细的诊断步骤、测试方法和修复建议。例如,如何使用示波器捕获偶发性信号异常,如何利用逻辑分析仪分析数字总线通信问题,如何通过断点调试定位软件bug。此外,我们还将分享一些高级调试技巧,如利用仿真工具进行预验证、使用内嵌式调试器进行在线调试等,帮助读者提升解决复杂问题的能力。 第七部分:前沿技术展望与学习资源推荐 在本书的最后部分,我们将对电子工程领域的前沿技术进行展望,包括人工智能在硬件设计中的应用、新型半导体材料、量子计算与电子工程的结合等,激发读者的学习兴趣和创新思维。同时,我们将精心推荐一系列高质量的学习资源,包括权威的在线课程、技术论坛、开源项目、学术期刊和行业标准,为读者提供持续学习和深入研究的路径。 本书强调理论与实践的结合,通过丰富的图表、实测数据和代码示例,力求将复杂的概念清晰地呈现给读者。我们希望通过这本书,能够帮助广大电子工程师不仅掌握“是什么”,更能理解“为什么”和“怎么做”,从而在不断发展的电子工程领域中,游刃有余地应对各种挑战,创造出更多优秀的电子产品和系统。