内容简介
《电子设计自动化技术(第3版)》是“十二五”职业教育国家规划教材,经全国职业教育教材审定委员会审定。电子设计自动化技术是将计算机技术应用于电子设计过程的一门新技术,为电子系统的设计带来了革命性的变化。《电子设计自动化技术(第3版)》以工程项目设计为背景,着重介绍运用EDA技术进行电子系统设计的有关知识和相关EDA工具的应用,即如何应用Mul-tisim10、Protel99sE、QuartusⅡ等EDA工具及VHDL语言完成电路设计与仿真、印制电路板设计、可编程序逻辑器件设计与应用等,从而使读者对EDA技术有一个较全面的了解。
《电子设计自动化技术(第3版)》紧密结合高职高专特点,主动适应社会实际需要,以项目课程结构形式构建知识体系和能力体系,突出应用性、针对性和可操作性,同时,重点突出了开发工具的使用方法和应用实例,叙述上力求深入浅出,将知识点与能力点有机结合,注重培养学生的工程应用能力和解决现场实际问题的能力。内容编排力求简洁明快、形式新颖、目标明确,利于促进学生的求知欲和学习的主动性。
为方便教学,《电子设计自动化技术(第3版)》配有免费电子课件等,凡选用《电子设计自动化技术(第3版)》作为授课教材的老师均可来电索取。
内页插图
目录
前言
第一篇 电子电路仿真与分析
学习目标
项目一 晶体管放大电路设计
一、学习目标
二、工作任务
三、理论知识
(一)MIlltisim 10的基本界面-
(二)电路构建的基本操作
(三)电路仿真操作
四、技能训练
五、拓展知识
六、项目练习
项目二 交通信号灯自动定时控制系统设计
一、学习目标
二、工作任务
三、理论知识
四、技能训练
(一)表决电路设计
(二)集成可逆计数器的应用操作训练
五、项目练习
项目三 单管放大电路仿真分析
一、学习目标
二、工作任务
三、理论知识
四、技能训练
五、项目练习
第二篇 电子电路原理图编辑
学习目标
项目一 晶体管放大电路编辑
一、学习目标
二、工作任务
三、理论知识
(一)Prtel 99 SE的基本界面
(二)原理图绘制入门
四、技能训练
五、拓展知识
六、项目练习
项目二 单片机系统电路编辑
一、学习目标
二、工作任务
三、理论知识
(一)总线与网络标号的放置
(二)原理图元器件的编辑与制作
四、技能训练
(一)总线操作训练
(二)原理图元器件的编辑与制作训练
五、拓展知识
(一)层次式电路图的设计工具
(二)层次式电路图的设计方法
六、项目练习
项目三 单片机系统电气规则检测与原理图输出
一、学习目标
二、工作任务
三、理论知识
(一)原理图的电气规则检测
(二)原理图报表生成
(三)原理图输出
四、技能训练
五、拓展知识
六、项目练习
第三篇 印制电路板设计
学习目标
项目一 功率放大器印制电路板的手工设计
一、学习目标
二、工作任务
三、理论知识
(一)印制电路板的概念
(二)印制电路板的类型
(三)电子元器件的封装
(四)印制电路板的布局原则
(五)印制电路板的布线原则
(六)Protel 99 sE印制电路板的
手工布线
四、技能训练
五、项目练习
项目二 二级放大器的PCB设计
一、学习目标
二、工作任务
三、理论知识
(一):Protel 99 sE的印制电路板设计流程
(二)PCB设计的基本操作
(三)规则的设置
(四)自动布线
(五)设计规则检查
(六)网络表比较
四、技能训练
五、项目练习
项目三 单片机系统的PCB设计与制作
一、学习目标
二、工作任务
三、理论知识
(一)PCB元器件的制作与编辑
(二)PCB的设计技巧
(三)印制电路板版图输出
(四)印制电路板制作的基本流程
四、技能训练
(一)元器件操作
(二)PCB设计与制作
五、项目练习
第四篇 QuartusⅡ操作入门与应用
学习目标
项目一 二输入与门的设计
一、学习目标
二、工作任务
三、理论知识
四、技能训练
(一)QuartusⅡ软件的安装
(二)QuartusⅡ软件的授权
(三)用原理图输入法设计二输入与门
五、项目练习
项目二 四位加法器的层次电路设计
一、学习目标
二、工作任务
三、理论知识
四、技能训练
(一)为本项工程设计建立文件夹
(二)底层一位半加器的设计
(三)一位全加器的设计
(四)顶层四位加法器的设计
五、拓展知识
(一)计数译码电路顶层文件设计
(二)创建各模块的下层设计文件
(三)设计项目的编译仿真
六、项目练习
项目三 用LPM设计正弦波发生器
一、学习目标
二、工作任务
三、理论知识
四、技能训练
五、拓展知识
六、项目练习
第五篇 VHDL程序设计基础
学习目标
项目一 二输入与非门的VHDL程序设计
一、学习目标
二、工作任务
三、理论知识
(一)VHDL程序的基本结构
(二)VHDL的文字规则
(三)VHDL的数据对象
(四)数据类型
(五)VHDL语言的运算操作符及
优先级
四、技能训练
五、拓展知识
六、项目练习
项目二 七段显示译码器的VHDL
程序设计
一、学习目标
二、工作任务
三、理论知识
(一)并行信号赋值语句
(二)进程语句
(三)块语句
四、技能训练
五、项目练习
项目三 四选一数据选择器的VHDL
程序设计
一、学习目标
二、工作任务
三、理论知识
(一)IF语句
(二)CASE语句
(三)NULL语句
四、技能训练
五、拓展知识
六、项目练习
项目四 四位二进制加法计数器的
VHDL程序设计
一、学习目标
二、工作任务
三、相关知识
(一)时序电路的时钟信号和复位信号
(二)触发器
(三)计数器
四、技能训练
五、项目练习
附 录
附录A Multisim 10菜单
附录B Sch 99菜单命令
附录C 原理图常用元器件图形样本
附录D Protel 99 SE PCB编辑软件 菜单命令
附录E 常用PCB元器件封装图形样本
附录F 常用元器件非标符号与国标符号对照表
附录G GW48系列实验开发系统简介
参考文献
前言/序言
《电子设计自动化技术第3版》是“十二五”职业教育国家规划教材、普通高等教育“十一五”国家级规划教材。本教材在编写的过程中参考了大量的国内外EDA技术已有的教科书和国内外相关厂家提供的应用资料。
与以往教材相比,本教材采用了项目课程结构形式,紧密结合高职高专特点,主动适应社会实际需要,突出应用性、针对性和可操作性。内容叙述力求深入浅出,将知识点与能力点有机结合,注重培养学生的工程应用能力和解决现场实际问题的能力,内容编排力求简洁明快、形式新颖、目标明确,利于促进学生的求知欲和学习的主动性。
本书着重介绍运用EDA技术进行电子系统设计的有关知识和相关EDA工具的应用,即如何应用EDA工具完成电路设计与仿真、印制电路板设计、可编程序逻辑器件设计与应用等,从而使读者对EDA技术有一个较全面的了解。
本书第一篇介绍如何应用Multisim10完成电路设计与仿真;第二篇、第三篇主要介绍如何利用Ptotel99SE进行电子原理图设计和印制电路板设计;第四篇主要介绍Altera公司的QUartusⅡ软件及其应用;第五篇主要介绍VHDL语言的编程与应用。全书以项目课程形式进行架构,重点突出了开发工具的实际工程应用,即突出了实用性和可操作性。
与第2版相比,本书第3版重点加强了学生技能训练的操作过程指导,特别是第三篇中的PCB制作和第四、第五篇中程序下载和验证。
本书由常州机电职业技术学院钱金法、朱小刚、乔宏哲编写,其中钱金法负责编写第一、二篇,朱小刚负责编写第三篇,乔宏哲负责编写第四、五篇。全书:由钱金法统稿。
本书中有些元器件符号及电路图采用的是EDA工具的符号标准,与国家标准不符,特提请读者注意。
本书由北京掌宇金仪科教仪器设备公司姜俊智经理担任主审,在此对他提出的许多中肯而宝贵的意见表示诚挚的谢意。
由于EDA技术发展快,更新快,加之作者水平有限,难免有疏漏或错误之处,敬请读者批评指正。
《电子设计自动化技术(第3版)》 书籍简介 在当今高度互联和数字化的世界中,电子设备的复杂性呈指数级增长。从智能手机、高性能计算到物联网设备和自动驾驶汽车,每一个革新性的电子产品背后,都离不开电子设计自动化(EDA)技术的强大支撑。EDA工具和流程已经成为现代电子产品研发不可或缺的核心环节,它们极大地提高了设计效率,缩短了上市时间,并确保了产品的质量和性能。 《电子设计自动化技术(第3版)》正是这样一本旨在全面、深入地剖析EDA技术精髓的权威著作。本书在继承前两版宝贵经验的基础上,紧跟行业发展的最新步伐,对EDA的理论基础、关键技术、典型流程以及前沿发展进行了系统性的梳理和阐述。它不仅为电子工程领域的学生、研究人员和行业从业者提供了一个坚实的知识框架,更提供了实践指导和深度洞察,帮助读者理解并掌握如何运用EDA工具解决实际的电子设计挑战。 本书的独特价值与内容概述: 一、 理论基石与核心概念的深度解析: 本书的开篇,就为读者构建了扎实的理论基础。我们首先会深入探讨数字逻辑设计的基本原理,从布尔代数、逻辑门电路出发,逐步过渡到组合逻辑和时序逻辑电路的设计。在此基础上,本书将详细介绍硬件描述语言(HDL),如Verilog和VHDL,这两种语言是现代数字设计和验证的核心工具。读者将学习到如何使用HDL进行抽象建模、功能描述以及行为级和寄存器传输级(RTL)的设计。 接着,本书会聚焦于EDA的核心应用领域——集成电路(IC)设计。我们将详细阐述从概念到芯片的完整流程,包括: 逻辑综合(Logic Synthesis): 解释如何将高层次的RTL描述转化为门级网表,以及各种综合优化技术,如面积优化、时序优化和功耗优化。 物理设计(Physical Design): 这是将逻辑设计转化为物理版图的关键步骤。本书将详尽介绍布局(Placement)、布线(Routing)、时钟树综合(Clock Tree Synthesis, CTS)、时序分析(Static Timing Analysis, STA)等核心环节。理解这些步骤对于确保芯片在实际运行中的性能至关重要。 验证(Verification): 软件仿真、形式验证、静态验证等是确保设计正确性的关键。本书将介绍不同的验证方法和技术,帮助读者理解如何有效地发现和修复设计中的错误。 物理验证(Physical Verification): 包括设计规则检查(DRC)、版图与原理图提取(LVS)等,确保最终版图符合制造工艺的要求。 二、 关键EDA工具与技术详解: 本书不仅仅停留在理论层面,更注重实际应用。我们将引导读者深入了解主流EDA工具的功能和使用方法,虽然不直接提供具体工具的教程,但会提炼出各类工具在设计流程中所扮演的角色和核心算法。例如,在逻辑综合部分,会介绍支持先进优化算法的综合器;在布局布线部分,会剖析不同算法在优化路径延迟、减少功耗、减小面积方面的权衡;在验证部分,会阐述基于约束的随机验证(CBV)和功能覆盖率(Functional Coverage)等先进验证方法。 本书还将重点关注以下关键技术: 低功耗设计(Low Power Design): 随着移动设备和物联网设备的普及,功耗成为关键的设计指标。本书将探讨各种低功耗设计技术,包括时钟门控、电源门控、动态电压频率调整(DVFS)等。 形式化方法(Formal Methods): 介绍形式化验证的技术,它能够提供比传统仿真更强的验证完备性,在关键模块的验证中扮演越来越重要的角色。 新兴设计方法与技术: 紧随行业发展,本书还将触及一些前沿的EDA技术,如机器学习在EDA中的应用、高级性能分析技术、以及针对特定应用场景(如AI芯片、SoC设计)的EDA解决方案。 三、 完整的电子系统设计流程展示: 本书将以一个贯穿始终的案例或多个精选案例,展示一个典型的电子系统设计从概念提出、需求分析、架构设计、逻辑设计、物理实现到最终验证的完整流程。通过这种方式,读者能够更直观地理解各个EDA技术是如何协同工作,共同支撑起一个复杂电子产品的诞生。读者将看到RTL代码如何一步步转化为可制造的物理版图,以及在这个过程中遇到的各种挑战和解决方案。 四、 前沿技术与发展趋势展望: 电子设计自动化技术日新月异,本书将带领读者一同展望未来的发展趋势。我们将探讨: 先进工艺节点的挑战与EDA对策: 随着制造工艺进入纳米时代,寄生效应、信号完整性、功耗等问题愈发突出,EDA工具如何应对这些挑战。 片上系统(SoC)设计的复杂性与EDA解决方案: 如何高效地集成多个IP核,实现复杂的功能,以及EDA在SoC集成和验证中的作用。 人工智能与机器学习在EDA中的融合: AI如何赋能设计优化、验证效率提升、故障预测等。 EDA工具链的集成与智能化: 如何构建更高效、更智能的EDA工具链,实现流程自动化和智能化。 目标读者: 《电子设计自动化技术(第3版)》是为以下读者量身打造的: 高等院校电子工程、微电子学、计算机科学与技术等相关专业的学生: 为他们提供扎实的EDA理论知识和实践基础。 电子产品研发工程师: 帮助他们提升在数字逻辑设计、IC设计、系统验证等方面的专业技能。 EDA领域的研究人员: 提供前沿技术和研究方向的参考。 对电子设计自动化技术感兴趣的从业者: 帮助他们快速了解和掌握EDA的关键技术和应用。 学习本书将获得的收益: 通过学习本书,读者将能够: 深刻理解电子设计自动化的核心原理和方法。 掌握硬件描述语言(HDL)在设计中的应用。 熟悉集成电路设计从逻辑到物理实现的完整流程。 了解各种关键EDA技术及其优化策略。 掌握电子系统验证的关键方法和技术。 对EDA领域的最新发展和未来趋势有清晰的认识。 提升解决实际电子设计问题的能力。 《电子设计自动化技术(第3版)》不仅仅是一本教科书,更是一张通往先进电子设计世界的蓝图。我们相信,这本书将成为您在不断发展的电子设计领域中取得成功的宝贵伙伴。