內容簡介
《電子設計自動化技術(第3版)》是“十二五”職業教育國傢規劃教材,經全國職業教育教材審定委員會審定。電子設計自動化技術是將計算機技術應用於電子設計過程的一門新技術,為電子係統的設計帶來瞭革命性的變化。《電子設計自動化技術(第3版)》以工程項目設計為背景,著重介紹運用EDA技術進行電子係統設計的有關知識和相關EDA工具的應用,即如何應用Mul-tisim10、Protel99sE、QuartusⅡ等EDA工具及VHDL語言完成電路設計與仿真、印製電路闆設計、可編程序邏輯器件設計與應用等,從而使讀者對EDA技術有一個較全麵的瞭解。
《電子設計自動化技術(第3版)》緊密結閤高職高專特點,主動適應社會實際需要,以項目課程結構形式構建知識體係和能力體係,突齣應用性、針對性和可操作性,同時,重點突齣瞭開發工具的使用方法和應用實例,敘述上力求深入淺齣,將知識點與能力點有機結閤,注重培養學生的工程應用能力和解決現場實際問題的能力。內容編排力求簡潔明快、形式新穎、目標明確,利於促進學生的求知欲和學習的主動性。
為方便教學,《電子設計自動化技術(第3版)》配有免費電子課件等,凡選用《電子設計自動化技術(第3版)》作為授課教材的老師均可來電索取。
內頁插圖
目錄
前言
第一篇 電子電路仿真與分析
學習目標
項目一 晶體管放大電路設計
一、學習目標
二、工作任務
三、理論知識
(一)MIlltisim 10的基本界麵-
(二)電路構建的基本操作
(三)電路仿真操作
四、技能訓練
五、拓展知識
六、項目練習
項目二 交通信號燈自動定時控製係統設計
一、學習目標
二、工作任務
三、理論知識
四、技能訓練
(一)錶決電路設計
(二)集成可逆計數器的應用操作訓練
五、項目練習
項目三 單管放大電路仿真分析
一、學習目標
二、工作任務
三、理論知識
四、技能訓練
五、項目練習
第二篇 電子電路原理圖編輯
學習目標
項目一 晶體管放大電路編輯
一、學習目標
二、工作任務
三、理論知識
(一)Prtel 99 SE的基本界麵
(二)原理圖繪製入門
四、技能訓練
五、拓展知識
六、項目練習
項目二 單片機係統電路編輯
一、學習目標
二、工作任務
三、理論知識
(一)總綫與網絡標號的放置
(二)原理圖元器件的編輯與製作
四、技能訓練
(一)總綫操作訓練
(二)原理圖元器件的編輯與製作訓練
五、拓展知識
(一)層次式電路圖的設計工具
(二)層次式電路圖的設計方法
六、項目練習
項目三 單片機係統電氣規則檢測與原理圖輸齣
一、學習目標
二、工作任務
三、理論知識
(一)原理圖的電氣規則檢測
(二)原理圖報錶生成
(三)原理圖輸齣
四、技能訓練
五、拓展知識
六、項目練習
第三篇 印製電路闆設計
學習目標
項目一 功率放大器印製電路闆的手工設計
一、學習目標
二、工作任務
三、理論知識
(一)印製電路闆的概念
(二)印製電路闆的類型
(三)電子元器件的封裝
(四)印製電路闆的布局原則
(五)印製電路闆的布綫原則
(六)Protel 99 sE印製電路闆的
手工布綫
四、技能訓練
五、項目練習
項目二 二級放大器的PCB設計
一、學習目標
二、工作任務
三、理論知識
(一):Protel 99 sE的印製電路闆設計流程
(二)PCB設計的基本操作
(三)規則的設置
(四)自動布綫
(五)設計規則檢查
(六)網絡錶比較
四、技能訓練
五、項目練習
項目三 單片機係統的PCB設計與製作
一、學習目標
二、工作任務
三、理論知識
(一)PCB元器件的製作與編輯
(二)PCB的設計技巧
(三)印製電路闆版圖輸齣
(四)印製電路闆製作的基本流程
四、技能訓練
(一)元器件操作
(二)PCB設計與製作
五、項目練習
第四篇 QuartusⅡ操作入門與應用
學習目標
項目一 二輸入與門的設計
一、學習目標
二、工作任務
三、理論知識
四、技能訓練
(一)QuartusⅡ軟件的安裝
(二)QuartusⅡ軟件的授權
(三)用原理圖輸入法設計二輸入與門
五、項目練習
項目二 四位加法器的層次電路設計
一、學習目標
二、工作任務
三、理論知識
四、技能訓練
(一)為本項工程設計建立文件夾
(二)底層一位半加器的設計
(三)一位全加器的設計
(四)頂層四位加法器的設計
五、拓展知識
(一)計數譯碼電路頂層文件設計
(二)創建各模塊的下層設計文件
(三)設計項目的編譯仿真
六、項目練習
項目三 用LPM設計正弦波發生器
一、學習目標
二、工作任務
三、理論知識
四、技能訓練
五、拓展知識
六、項目練習
第五篇 VHDL程序設計基礎
學習目標
項目一 二輸入與非門的VHDL程序設計
一、學習目標
二、工作任務
三、理論知識
(一)VHDL程序的基本結構
(二)VHDL的文字規則
(三)VHDL的數據對象
(四)數據類型
(五)VHDL語言的運算操作符及
優先級
四、技能訓練
五、拓展知識
六、項目練習
項目二 七段顯示譯碼器的VHDL
程序設計
一、學習目標
二、工作任務
三、理論知識
(一)並行信號賦值語句
(二)進程語句
(三)塊語句
四、技能訓練
五、項目練習
項目三 四選一數據選擇器的VHDL
程序設計
一、學習目標
二、工作任務
三、理論知識
(一)IF語句
(二)CASE語句
(三)NULL語句
四、技能訓練
五、拓展知識
六、項目練習
項目四 四位二進製加法計數器的
VHDL程序設計
一、學習目標
二、工作任務
三、相關知識
(一)時序電路的時鍾信號和復位信號
(二)觸發器
(三)計數器
四、技能訓練
五、項目練習
附 錄
附錄A Multisim 10菜單
附錄B Sch 99菜單命令
附錄C 原理圖常用元器件圖形樣本
附錄D Protel 99 SE PCB編輯軟件 菜單命令
附錄E 常用PCB元器件封裝圖形樣本
附錄F 常用元器件非標符號與國標符號對照錶
附錄G GW48係列實驗開發係統簡介
參考文獻
前言/序言
《電子設計自動化技術第3版》是“十二五”職業教育國傢規劃教材、普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材。本教材在編寫的過程中參考瞭大量的國內外EDA技術已有的教科書和國內外相關廠傢提供的應用資料。
與以往教材相比,本教材采用瞭項目課程結構形式,緊密結閤高職高專特點,主動適應社會實際需要,突齣應用性、針對性和可操作性。內容敘述力求深入淺齣,將知識點與能力點有機結閤,注重培養學生的工程應用能力和解決現場實際問題的能力,內容編排力求簡潔明快、形式新穎、目標明確,利於促進學生的求知欲和學習的主動性。
本書著重介紹運用EDA技術進行電子係統設計的有關知識和相關EDA工具的應用,即如何應用EDA工具完成電路設計與仿真、印製電路闆設計、可編程序邏輯器件設計與應用等,從而使讀者對EDA技術有一個較全麵的瞭解。
本書第一篇介紹如何應用Multisim10完成電路設計與仿真;第二篇、第三篇主要介紹如何利用Ptotel99SE進行電子原理圖設計和印製電路闆設計;第四篇主要介紹Altera公司的QUartusⅡ軟件及其應用;第五篇主要介紹VHDL語言的編程與應用。全書以項目課程形式進行架構,重點突齣瞭開發工具的實際工程應用,即突齣瞭實用性和可操作性。
與第2版相比,本書第3版重點加強瞭學生技能訓練的操作過程指導,特彆是第三篇中的PCB製作和第四、第五篇中程序下載和驗證。
本書由常州機電職業技術學院錢金法、硃小剛、喬宏哲編寫,其中錢金法負責編寫第一、二篇,硃小剛負責編寫第三篇,喬宏哲負責編寫第四、五篇。全書:由錢金法統稿。
本書中有些元器件符號及電路圖采用的是EDA工具的符號標準,與國傢標準不符,特提請讀者注意。
本書由北京掌宇金儀科教儀器設備公司薑俊智經理擔任主審,在此對他提齣的許多中肯而寶貴的意見錶示誠摯的謝意。
由於EDA技術發展快,更新快,加之作者水平有限,難免有疏漏或錯誤之處,敬請讀者批評指正。
《電子設計自動化技術(第3版)》 書籍簡介 在當今高度互聯和數字化的世界中,電子設備的復雜性呈指數級增長。從智能手機、高性能計算到物聯網設備和自動駕駛汽車,每一個革新性的電子産品背後,都離不開電子設計自動化(EDA)技術的強大支撐。EDA工具和流程已經成為現代電子産品研發不可或缺的核心環節,它們極大地提高瞭設計效率,縮短瞭上市時間,並確保瞭産品的質量和性能。 《電子設計自動化技術(第3版)》正是這樣一本旨在全麵、深入地剖析EDA技術精髓的權威著作。本書在繼承前兩版寶貴經驗的基礎上,緊跟行業發展的最新步伐,對EDA的理論基礎、關鍵技術、典型流程以及前沿發展進行瞭係統性的梳理和闡述。它不僅為電子工程領域的學生、研究人員和行業從業者提供瞭一個堅實的知識框架,更提供瞭實踐指導和深度洞察,幫助讀者理解並掌握如何運用EDA工具解決實際的電子設計挑戰。 本書的獨特價值與內容概述: 一、 理論基石與核心概念的深度解析: 本書的開篇,就為讀者構建瞭紮實的理論基礎。我們首先會深入探討數字邏輯設計的基本原理,從布爾代數、邏輯門電路齣發,逐步過渡到組閤邏輯和時序邏輯電路的設計。在此基礎上,本書將詳細介紹硬件描述語言(HDL),如Verilog和VHDL,這兩種語言是現代數字設計和驗證的核心工具。讀者將學習到如何使用HDL進行抽象建模、功能描述以及行為級和寄存器傳輸級(RTL)的設計。 接著,本書會聚焦於EDA的核心應用領域——集成電路(IC)設計。我們將詳細闡述從概念到芯片的完整流程,包括: 邏輯綜閤(Logic Synthesis): 解釋如何將高層次的RTL描述轉化為門級網錶,以及各種綜閤優化技術,如麵積優化、時序優化和功耗優化。 物理設計(Physical Design): 這是將邏輯設計轉化為物理版圖的關鍵步驟。本書將詳盡介紹布局(Placement)、布綫(Routing)、時鍾樹綜閤(Clock Tree Synthesis, CTS)、時序分析(Static Timing Analysis, STA)等核心環節。理解這些步驟對於確保芯片在實際運行中的性能至關重要。 驗證(Verification): 軟件仿真、形式驗證、靜態驗證等是確保設計正確性的關鍵。本書將介紹不同的驗證方法和技術,幫助讀者理解如何有效地發現和修復設計中的錯誤。 物理驗證(Physical Verification): 包括設計規則檢查(DRC)、版圖與原理圖提取(LVS)等,確保最終版圖符閤製造工藝的要求。 二、 關鍵EDA工具與技術詳解: 本書不僅僅停留在理論層麵,更注重實際應用。我們將引導讀者深入瞭解主流EDA工具的功能和使用方法,雖然不直接提供具體工具的教程,但會提煉齣各類工具在設計流程中所扮演的角色和核心算法。例如,在邏輯綜閤部分,會介紹支持先進優化算法的綜閤器;在布局布綫部分,會剖析不同算法在優化路徑延遲、減少功耗、減小麵積方麵的權衡;在驗證部分,會闡述基於約束的隨機驗證(CBV)和功能覆蓋率(Functional Coverage)等先進驗證方法。 本書還將重點關注以下關鍵技術: 低功耗設計(Low Power Design): 隨著移動設備和物聯網設備的普及,功耗成為關鍵的設計指標。本書將探討各種低功耗設計技術,包括時鍾門控、電源門控、動態電壓頻率調整(DVFS)等。 形式化方法(Formal Methods): 介紹形式化驗證的技術,它能夠提供比傳統仿真更強的驗證完備性,在關鍵模塊的驗證中扮演越來越重要的角色。 新興設計方法與技術: 緊隨行業發展,本書還將觸及一些前沿的EDA技術,如機器學習在EDA中的應用、高級性能分析技術、以及針對特定應用場景(如AI芯片、SoC設計)的EDA解決方案。 三、 完整的電子係統設計流程展示: 本書將以一個貫穿始終的案例或多個精選案例,展示一個典型的電子係統設計從概念提齣、需求分析、架構設計、邏輯設計、物理實現到最終驗證的完整流程。通過這種方式,讀者能夠更直觀地理解各個EDA技術是如何協同工作,共同支撐起一個復雜電子産品的誕生。讀者將看到RTL代碼如何一步步轉化為可製造的物理版圖,以及在這個過程中遇到的各種挑戰和解決方案。 四、 前沿技術與發展趨勢展望: 電子設計自動化技術日新月異,本書將帶領讀者一同展望未來的發展趨勢。我們將探討: 先進工藝節點的挑戰與EDA對策: 隨著製造工藝進入納米時代,寄生效應、信號完整性、功耗等問題愈發突齣,EDA工具如何應對這些挑戰。 片上係統(SoC)設計的復雜性與EDA解決方案: 如何高效地集成多個IP核,實現復雜的功能,以及EDA在SoC集成和驗證中的作用。 人工智能與機器學習在EDA中的融閤: AI如何賦能設計優化、驗證效率提升、故障預測等。 EDA工具鏈的集成與智能化: 如何構建更高效、更智能的EDA工具鏈,實現流程自動化和智能化。 目標讀者: 《電子設計自動化技術(第3版)》是為以下讀者量身打造的: 高等院校電子工程、微電子學、計算機科學與技術等相關專業的學生: 為他們提供紮實的EDA理論知識和實踐基礎。 電子産品研發工程師: 幫助他們提升在數字邏輯設計、IC設計、係統驗證等方麵的專業技能。 EDA領域的研究人員: 提供前沿技術和研究方嚮的參考。 對電子設計自動化技術感興趣的從業者: 幫助他們快速瞭解和掌握EDA的關鍵技術和應用。 學習本書將獲得的收益: 通過學習本書,讀者將能夠: 深刻理解電子設計自動化的核心原理和方法。 掌握硬件描述語言(HDL)在設計中的應用。 熟悉集成電路設計從邏輯到物理實現的完整流程。 瞭解各種關鍵EDA技術及其優化策略。 掌握電子係統驗證的關鍵方法和技術。 對EDA領域的最新發展和未來趨勢有清晰的認識。 提升解決實際電子設計問題的能力。 《電子設計自動化技術(第3版)》不僅僅是一本教科書,更是一張通往先進電子設計世界的藍圖。我們相信,這本書將成為您在不斷發展的電子設計領域中取得成功的寶貴夥伴。