9787115246622 现代电子设计技术与综合应用 人民邮电出版社 成谢锋,孙科学, pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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成谢锋，孙科学，张学军著 著

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• 嵌入式系统
• 数字电路
• 模拟电路
• EDA
• 人民邮电出版社
• 谢锋

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出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115246622

商品编码：29591175594

包装：平装

出版时间：2011-03-01

基本信息

书名：现代电子设计技术与综合应用

定价：28.00元

作者：成谢锋,孙科学,张学军著

出版社：人民邮电出版社

出版日期：2011-03-01

ISBN：9787115246622

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.341kg

编辑推荐

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本书是配合江苏省省级精品课程《电工电子实验》的教学改革而编写的。通过本教材展现现代电子设计技术的发展过程，论述南京邮电大学省级电工电子实验中心EDA教学改革的一些成果，促进学生掌握电子电路计算机辅助分析与自动化设计的基本知识和基本方法，进一步培养学生的综合应用能力和实践能力，为今后从事本专业有关工程技术工作打下基础。

内容提要

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本书从实用的角度出发，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。
本书在内容上深入浅出，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。本书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

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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

作者介绍

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文摘

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序言

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现代电子设计技术与综合应用 内容概要 本书深入探讨了现代电子设计领域的核心概念、关键技术以及实际应用。内容涵盖从基础的电路原理到复杂的系统集成，旨在为读者提供一个全面而深入的电子设计知识体系。本书将理论知识与实践经验相结合，重点关注当前电子设计领域的热点和发展趋势，强调在实际工程项目中的应用价值。 第一部分：电子设计基础理论 1. 电子元器件及其特性： 电阻器： 详细介绍不同类型的电阻器（固定电阻、可变电阻、精密电阻等），包括其材料、结构、阻值精度、功率损耗、温度系数、频率特性等参数的意义和影响。讲解电阻在电路中的作用，如分压、限流、匹配等。 电容器： 阐述电容器的构成原理，分类（电解电容、陶瓷电容、薄膜电容、钽电容等），及其重要参数（电容量、耐压、漏电流、等效串联电阻ESR、等效串联电感ESL、温度特性、频率响应）。分析电容器在滤波、储能、耦合、旁路等电路中的应用。 电感器： 介绍电感器的结构、原理，常见类型（空心电感、铁芯电感、磁珠等），以及关键参数（电感量、品质因数Q值、直流电阻、饱和电流、自谐振频率）。讲解电感在储能、滤波、耦合、升压等电路中的作用。 半导体器件： 二极管： 深入剖析PN结原理，介绍不同类型的二极管（整流二极管、稳压二极管、肖特基二极管、发光二极管LED、光电二极管等）的特性、工作原理、选型依据及应用。 三极管（BJT）： 详细讲解双极结型晶体管（BJT）的结构、工作原理（共发射极、共集电极、共基极放大），理解其输入输出特性曲线、放大能力（电流放大系数β）、开关特性。介绍不同偏置方式及其对电路性能的影响。 场效应管（FET）： 深入理解场效应管（MOSFET、JFET）的工作原理，包括栅极控制、沟道形成、导电机制。分析其静态特性、动态特性、漏-源电阻、跨导等参数。重点讲解MOSFET的优势及其在开关电源、数字逻辑电路中的广泛应用。 集成电路（IC）： 介绍集成电路的基本概念、分类（模拟IC、数字IC、混合信号IC）、制造工艺（单片集成、混合集成）。重点阐述运算放大器（Op-amp）的理想模型、实际特性、关键参数（开环增益、输入失调电压、输入偏置电流、共模抑制比CMRR、电源抑制比PSRR）及其在各种模拟电路（放大、滤波、积分、微分、比较器）中的经典应用。 2. 基本模拟电路设计： 放大电路： 详细讲解不同类型的放大电路（单级、多级）、组态（共射、共集、共基）及其特性。分析放大电路的增益、输入阻抗、输出阻抗、带宽、失真等参数。介绍负反馈和正反馈对放大电路性能的影响。 信号发生电路： 阐述正弦波、方波、三角波、锯齿波等基本波形信号的产生原理和设计方法。介绍振荡电路（RC振荡、LC振荡、晶体振荡）、多谐振荡器、函数发生器等。 滤波电路： 深入理解滤波器的基本概念，介绍不同类型的滤波器（低通、高通、带通、带阻）的幅频特性和相频特性。讲解无源滤波器（RC、RL、LC）和有源滤波器（基于运算放大器的滤波器）的设计方法，包括巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔等逼近逼近方法。 电源电路： 介绍稳压电源的设计原理，包括变压、整流、滤波、稳压等环节。重点讲解线性稳压器（如LDO）和开关稳压器（Buck、Boost、Buck-Boost）的工作原理、拓扑结构、效率、纹波抑制等。 3. 基本数字电路设计： 逻辑门和组合逻辑： 介绍基本的逻辑门（AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR）及其真值表。讲解布尔代数和逻辑函数的化简方法。深入分析组合逻辑电路的设计，如编码器、译码器、多路选择器、数据选择器、加法器、比较器等。 时序逻辑电路： 阐述触发器（RS、JK、D、T）的工作原理和状态转移特性。讲解基本时序电路模块，如寄存器、计数器（异步、同步）、移位寄存器等。 微处理器和微控制器基础： 介绍微处理器的基本结构（CPU、寄存器、ALU、控制单元），指令集架构。讲解微控制器的组成（CPU、存储器、I/O接口、定时器/计数器、中断控制器）及其在嵌入式系统中的作用。 第二部分：现代电子设计技术 1. PCB（印刷电路板）设计： PCB基本知识： 讲解PCB的构成材料（基板、铜箔、阻焊层、丝印层）、结构（单层、双层、多层板）及其工艺流程。 PCB布局布线原则： 强调高密度、高频、大功率PCB设计的关键原则，如元件布局的考虑、电源和地线的处理、信号完整性、热管理、电磁兼容性（EMC）等。 PCB设计工具： 介绍主流的PCB设计软件（如Altium Designer, PADS, Eagle, KiCad）的功能和使用技巧。 信号完整性（SI）和电源完整性（PI）： 深入探讨信号在PCB上传输时的反射、串扰、衰减等问题，以及如何通过阻抗匹配、走线拓扑、地平面设计等方法来保证信号完整性。分析电源分配网络的阻抗、瞬态响应，以及如何通过去耦电容、电源平面设计等来确保电源的稳定。 电磁兼容性（EMC）设计： 讲解EMC的基本概念（辐射发射、传导发射、抗扰度），以及如何在PCB设计阶段采取措施，如合理的接地、屏蔽、滤波、走线方式等，以满足EMC标准。 2. 嵌入式系统设计： 嵌入式系统架构： 介绍嵌入式系统的软硬件协同设计理念，包括处理器选型、存储器配置、外设接口设计。 嵌入式硬件开发： 讲解微控制器（MCU）、数字信号处理器（DSP）、现场可编程门阵列（FPGA）等嵌入式硬件平台的选型、开发板的使用、最小系统设计。 嵌入式软件开发： 介绍嵌入式C/C++编程，操作系统（RTOS）的应用，设备驱动程序开发，以及常用的开发工具链（编译器、调试器）。 通信接口设计： 详细介绍常见的嵌入式通信接口，如UART、SPI、I2C、CAN、USB、Ethernet等，包括其工作原理、协议、硬件连接和软件实现。 传感器与执行器接口： 讲解如何选择和连接各类传感器（温度、湿度、压力、光、声音、图像等）和执行器（电机、继电器、LED、LCD等），以及数据采集和控制方法的实现。 3. FPGA（现场可编程门阵列）设计： FPGA基本原理： 介绍FPGA的结构（CLB、IOB、Block RAM、DSP Slice等）和工作原理。 硬件描述语言（HDL）： 重点讲解Verilog或VHDL语言，包括语法、数据类型、行为级建模、结构级建模、数据流建模。 FPGA设计流程： 阐述从需求分析、RTL设计、仿真验证、综合、布局布线到比特流生成和下载的完整流程。 FPGA应用： 介绍FPGA在高速数据处理、数字信号处理、接口转换、逻辑控制等领域的典型应用。 4. 高速信号设计： 传输线理论： 讲解信号在PCB走线中的传输特性，包括特性阻抗、反射、衰减、时延。 阻抗匹配： 阐述各种阻抗匹配技术（终端匹配、源端匹配、串联/并联匹配）在降低信号反射、提高信号质量中的作用。 串扰抑制： 分析相邻走线之间的串扰机理，以及如何通过增加间距、采用差分走线、设置参考平面等方法来减小串扰。 时序分析： 讲解建立时间和保持时间的概念，时钟抖动和偏移的影响，以及如何进行时序约束和优化以确保数字电路的时序正确性。 5. 电源完整性（PI）设计： 电源分配网络（PDN）分析： 讲解PDN的阻抗特性，以及瞬态电流变化对电压轨的影响。 去耦电容设计： 阐述不同类型去耦电容（陶瓷、电解、钽电容）的选型和布局原则，以及如何利用去耦电容来降低PDN阻抗，提供瞬时电流。 电源完整性仿真： 介绍使用仿真工具对PDN进行分析和优化，以确保芯片工作时的电压稳定。 第三部分：综合应用与实践 1. 项目案例分析： 嵌入式产品开发实例： 详细分析一款智能家居设备、工业控制设备或消费电子产品的设计过程，包括需求分析、硬件选型、PCB设计、软件开发、系统集成和测试。 高速接口设计案例： 讲解高速通信接口（如USB 3.0, PCIe）在PCB设计和信号完整性保障方面的具体挑战和解决方案。 FPGA在通信或图像处理中的应用： 以具体的项目为例，展示FPGA如何实现高效的信号处理算法或通信协议。 2. 测试与调试技术： 常用测试仪器： 介绍示波器、逻辑分析仪、频谱分析仪、信号发生器、电源等常用电子测试仪器的原理、操作和应用。 电路故障诊断： 讲解系统性的故障查找方法，包括目检、通电测试、参数测量、替换法等。 软件调试技巧： 介绍在嵌入式开发中的代码调试方法，包括断点、单步执行、变量监视、内存查看等。 3. 设计流程与方法论： 系统级设计： 强调从系统需求出发，进行顶层设计和模块划分，以及模块之间的接口定义。 仿真与验证： 介绍各种仿真技术（SPICE、数字仿真、系统级仿真）在设计过程中的重要性，以及如何进行充分的仿真验证以降低后期风险。 可制造性设计（DFM）与可测试性设计（DFT）： 讲解在设计阶段考虑生产和测试的便利性，以提高产品质量和降低成本。 4. 前沿技术与发展趋势： 人工智能在电子设计中的应用： 探讨AI技术（如机器学习、深度学习）在电路优化、芯片设计、故障预测等方面的潜力。 物联网（IoT）设备设计： 介绍IoT设备的低功耗设计、无线通信技术（Wi-Fi, Bluetooth, LoRa）的选择和应用。 新兴材料与器件： 简要介绍半导体材料（如GaN, SiC）和新型电子器件在高性能应用中的前景。 先进封装技术： 概述3D封装、SiP（System-in-Package）等技术对集成度和性能提升的影响。 本书适合于电子工程、通信工程、计算机科学与技术等相关专业的学生、研究生，以及从事电子产品设计、嵌入式系统开发、集成电路设计的工程师和技术人员。通过学习本书，读者将能够掌握现代电子设计所需的核心技能，并能独立完成复杂的电子系统设计任务。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就给我一种非常扎实、严谨的感觉，那种深沉的蓝色调配上清晰的字体排版，让人一眼就能看出这不是一本浮夸的“入门”读物，更像是一部面向实践、面向工程的工具书。我本来对手头的几个电子项目一直有点瓶颈，总觉得理论和实际操作之间总隔着一层纱，尤其是在一些复杂的系统集成和信号处理环节，总是抓不住重点。所以，当我翻开这本书时，我关注的焦点立刻被吸引到了那些关于“综合应用”的部分。我期待它能像一个经验丰富的老工程师在旁边手把手地指导，不是那种空泛的理论说教，而是能提供具体的、可复现的案例分析，比如在某个特定的工控场景下，如何权衡功耗与性能，如何选择合适的传感器接口，以及在PCB布局上需要规避哪些常见的“陷阱”。如果这本书能在这方面给出深入的剖析，哪怕只是某个章节的深入讲解，对我来说价值都是巨大的。我特别希望看到它能讲解一些目前市场上主流的微控制器（MCU）或FPGA平台在实际项目中的优化技巧，而不是泛泛地介绍原理，毕竟，原理人人都能查到，但“怎么做得更好”才是核心竞争力所在。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节结构组织得非常紧凑，我注意到它似乎试图搭建一个从基础概念到高级系统设计的完整知识框架。初翻时，我留意到引言部分对当前电子设计领域发展趋势的概述，这让我对作者的视野和站位有了初步的判断——他们显然是站在行业前沿的，关注的不是过时的技术栈，而是那些正在驱动下一代产品迭代的关键技术。我个人对其中关于“低功耗设计”和“电磁兼容性（EMC）”的章节抱有极高的期待。这两个领域在实际产品设计中往往是决定成败的关键，一个小小的辐射干扰或者功耗失控，就能让一个设计原型流片失败。我希望书中能提供一些独到的见解，比如在多层板设计中如何通过合理的电源平面分割来有效抑制噪声耦合，或者在电池供电系统中，如何精确计算和管理各个模块的休眠电流，实现超长待机。如果书里能附带一些通过仿真工具（如Spice或HFSS）验证过的具体案例图表，那无疑能极大地增强说服力和实用性，让读者能快速将理论知识转化为实际的工程能力。

评分☆☆☆☆☆

老实说，现在市面上的电子设计书籍太多了，很多都是拼凑式的，把不同时期、不同深度的资料简单地堆砌在一起，读起来非常跳跃和零散。因此，我对这本书的连贯性和逻辑性非常看重。我希望它能像一条精心编织的绳索，从前一个知识点平滑地过渡到下一个，而不是突然间就跳到了一个完全不相关的技术领域。特别是关于软件和硬件的接口部分，比如驱动程序的编写规范、中断服务子程序的优化策略，这些往往是新手最容易出错的地方。如果作者能结合他们自己的实际项目经验，分享一些“踩坑记录”和“避坑指南”，那就太棒了。比如，在一个实时性要求很高的系统中，如何确保数据采集的准确性和时序的稳定性，这背后涉及的不仅仅是代码技巧，更是一种对硬件时序特性的深刻理解。我期待这本书能提供一种系统化的思维方式，教我们如何像一个经验丰富的架构师那样去思考整个电子系统的协同工作，而不是停留在单个模块的修修补补上。

评分☆☆☆☆☆

从书名的“现代”二字来看，我推测这本书对前沿技术必然有所涵盖。如今的电子设计早已不是孤立的芯片堆砌，而是离不开网络连接、数据安全和智能化。我尤其好奇，书中对物联网（IoT）相关的设计挑战是否进行了深入探讨。例如，在设计一个嵌入式设备时，如何安全可靠地实现OTA（空中下载）固件升级？如何在资源极其有限的芯片上嵌入轻量级的安全加密算法？这些都是当前产品化过程中必须面对的实际问题。如果这本书能提供一些关于如何构建一个可扩展、易于维护的嵌入式软件架构的指导原则，那将远超一本单纯的硬件参考手册的价值。我希望它不仅仅是教你怎么把元件焊上去、怎么写出能运行的代码，而是要教你怎么设计一个能够持续迭代、适应未来需求变化的产品，从更宏观的生命周期管理的角度去审视电子设计这项工作。

评分☆☆☆☆☆

这本书的作者团队背景，让我对内容的专业度和深度充满了信心。成谢锋和孙科学这几个名字，在某些圈子里或许是很有分量的。因此，我希望这本书在讲解一些经典算法或理论时，能引入一些更贴近实际工程约束的讨论。比如，在讲解滤波器设计时，不要仅仅停留在理论公式推导上，而是要结合实际选用的元件的容差、温度漂移等非理想因素，分析它们对最终系统性能的影响，并给出工程上的权衡取舍方案。我期望看到的不是教科书式的标准答案，而是那种“在现实世界中，我们通常会怎么做”的经验总结。如果能有一些关于测试和验证流程的讨论就更好了——如何设计有效的测试用例来覆盖所有关键的边界条件，如何利用自动化测试工具来提高调试效率。毕竟，设计只是第一步，能够稳定、高效地通过严格的测试验证，才能真正称得上是一个“综合应用”的成功案例。