9787115246622 現代電子設計技術與綜閤應用 人民郵電齣版社 成謝鋒,孫科學, pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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成謝鋒，孫科學，張學軍著 著

圖書標籤:

• 電子設計
• 現代電子技術
• 綜閤應用
• 電路設計
• 嵌入式係統
• 數字電路
• 模擬電路
• EDA
• 人民郵電齣版社
• 謝鋒

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齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115246622

商品編碼：29591175594

包裝：平裝

齣版時間：2011-03-01

基本信息

書名：現代電子設計技術與綜閤應用

定價：28.00元

作者：成謝鋒,孫科學,張學軍著

齣版社：人民郵電齣版社

齣版日期：2011-03-01

ISBN：9787115246622

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.341kg

編輯推薦

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本書是配閤江蘇省省級精品課程《電工電子實驗》的教學改革而編寫的。通過本教材展現現代電子設計技術的發展過程，論述南京郵電大學省級電工電子實驗中心EDA教學改革的一些成果，促進學生掌握電子電路計算機輔助分析與自動化設計的基本知識和基本方法，進一步培養學生的綜閤應用能力和實踐能力，為今後從事本專業有關工程技術工作打下基礎。

內容提要

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本書從實用的角度齣發，介紹瞭現代電子設計技術的基本理論和方法。全書共7章，內容包括現代電子設計技術概述、計算機輔助電路分析和電路仿真技術、印製電路闆設計及應用、可編輯邏輯器件應用技術、集成電路製造工藝與專用集成電路設計、虛擬儀器係統及設計和現代電子電路設計範例。
本書在內容上深入淺齣，注重實用性，兼顧理論教學和自學的需求，配備瞭大量的應用實例，使讀者能在較短時間內掌握現代電子設計技術的基本理論和方法。本書既可作為高等學校電子設計技術課程的教材，也可作為電子係統開發人員的技術參考書。

目錄

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章 現代電子設計技術概述
1.1 電子設計技術的發展曆程
1.2 電子電路設計的一般方法
1.2.1 模擬電路的設計方法
1.2.2 數字電路的設計方法
1.3 體驗EDA
1.3.1 EDA基本技術特徵
1.3.2 EDA的應用範圍
1.3.3 EDA的必要性
1.4 本書選用的EDA軟件
習題一
第2章 計算機輔助電路分析和電路仿真
2.1 模擬電路仿真原理
2.1.1 輸入方式
2.1.2 元器件模型
2.1.3 電路方程的建立與求解
2.1.4 圖形的後處理
2.2 數字電路的模擬
2.2.1 數字電路模擬的過程
2.2.2 邏輯模擬的模型
2.2.3 邏輯模擬的算法
2.3 數模混閤仿真技術
2.3.1 順序模擬
2.3.2 混閤模擬
2.4 常用的電路仿真工具
2.5 Multisim 10的基本操作
2.5.1 電原理圖的創建
2.5.2 虛擬儀器的使用
2.5.3 基本分析方法
2.6 綜閤設計與仿真
2.6.1 反相比例運算電路分析
2.6.2 三路智力競賽搶答器仿真設計
2.6.3 小時製多功能數字鍾設計
習題二
第3章 印製電路闆設計及應用
3.1 印製電路闆基本知識
3.2 布局布綫技術
3.2.1 PCB自動布綫技術的步驟
3.2.2 元件的布局技術
3.2.3 元件的布綫技術
3.3 Protel 99SE概述
3.3.1 Protel 99SE的發展與演變
3.3.2 Protel 99SE的設計組件
3.4 用Protel 99SE設計原理圖
3.4.1 原理圖設計過程
3.4.2 新建一個設計庫
3.4.3 設置圖紙大小和添加元件庫
3.4.4 放置元件
3.4.5 連接綫路與放置接點
3.4.6 電氣規則檢查
3.4.7 建立網絡錶
3.4.8 保存文件
3.5 用Protel 99SE設計印製電路闆
3.5.1 印製電路闆的設計步驟
3.5.2 創建PCB圖文件
3.5.3 裝載元件庫
3.5.4 設置電路闆工作層麵
3.5.5 規劃電路闆
3.5.6 裝入網絡錶與元件
3.5.7 元件布局
3.5.8 自動布綫
3.5.9 給電路闆添加標注
3.5.10 PCB圖的打印輸齣
3.5.11 生成元件報錶
3.6 綜閤應用舉例
習題三
第4章 可編程邏輯器件應用技術
4.1 可編程邏輯器件概述
4.2 VHDL要素
4.2.1 VHDL文字
4.2.2 VHDL中的數據類型
4.2.3 VHDL數據對象
4.2.4 VHDL的運算操作符
4.2.5 VHDL的屬性描述
4.3 數字電路設計基本組件及其VHDL模型
4.3.1 多路選擇器和譯碼器的VHDL模型及相關語法
4.3.2 鎖存器/觸發器/寄存器的VHDL模型及相關語法
4.3.3 串並/並串轉換電路的VHDL模型及相關語法
4.3.4 計數器的VHDL模型及相關語法
4.3.5 有限狀態機的VHDL描述及相關語法
4.4 CPLD/FPGA的設計流程
4.5 用Quartus II完成CPLD/FPGA設計的實例
4.5.1 原理圖、文本輸入設計方法
4.5.2 原理圖、文本混閤輸入方法
習題四
第5章 集成電路製造工藝與專用集成電路設計
5.1 集成電路製造工藝簡介
5.2 CMOS基本單元電路
5.3 專用集成電路設計
5.3.1 集成電路的設計路綫
5.3.2 全定製設計方法
5.3.3 半定製設計方法
5.4 專用集成電路設計的EDA技術
5.4.1 輸入的設計
5.4.2 設計驗證
5.4.3 設計綜閤
5.5 設計實例分析
5.5.1 可編程分頻器原理
5.5.2 可編程分頻器的後端設計
5.5.3 芯片驗證與測試
習題五
第6章 虛擬儀器係統及設計
6.1 虛擬儀器的發展狀況
6.1.1 虛擬儀器在國外的發展狀況
6.1.2 虛擬儀器在的發展狀況
6.2 虛擬儀器技術簡介
6.2.1 虛擬儀器概念
6.2.2 虛擬儀器係統組成
6.2.3 虛擬儀器與傳統儀器的比較
6.3 虛擬儀器的開發環境介紹
6.3.1 LabVIEW簡介
6.3.2 LabVIEW創建VI的基本過程
6.3.3 利用LabVIEW創建VI的示例
6.3.4 利用LabVIEW創建VI的總結
6.4 虛擬儀器的綜閤應用舉例
6.4.1 智能心音檢測儀
6.4.2 基於LabVIEW的二階係統虛擬實驗平颱
習題六
第7章 現代電子電路設計範例
7.1 信號獲取電路
7.1.1 常用的物理傳感器及其特性
7.1.2 心音傳感器及放大電路
7.1.3 測量放大器
7.1.4 多路數據采集係統
7.2 信號輸入電路
7.2.1 鍵盤輸入電路
7.2.2 手寫字符輸入電路
7.3 信號顯示電路
7.3.1 數碼顯示電路
7.3.2 液晶顯示電路
7.4 信號轉換電路
7.4.1 數模D/A轉換電路
7.4.2 模數A/D轉換電路
7.5 信號閤成電路
7.5.1 直接數字閤成器
7.5.2 人工語音閤成電路
7.5.3 功率放大器
7.6 信號分解電路
7.6.1 同步數字信號復用分解電路
7.6.2 FPGA分頻器電路
7.6.3 FPGA濾波器電路
7.7 信號控製電路
7.7.1 可編程的交通信號燈控製電路
7.7.2 十六路循環彩燈控製電路
7.8 電源電路
7.8.1 直流可調穩壓電源的設計
7.8.2 串聯型開關穩壓電源
7.9 設計範例
7.9.1 數字式電纜對綫器
7.9.2 溫度測量儀
7.9.3 寬帶直流放大器設計
習題七
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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現代電子設計技術與綜閤應用 內容概要 本書深入探討瞭現代電子設計領域的核心概念、關鍵技術以及實際應用。內容涵蓋從基礎的電路原理到復雜的係統集成，旨在為讀者提供一個全麵而深入的電子設計知識體係。本書將理論知識與實踐經驗相結閤，重點關注當前電子設計領域的熱點和發展趨勢，強調在實際工程項目中的應用價值。 第一部分：電子設計基礎理論 1. 電子元器件及其特性： 電阻器： 詳細介紹不同類型的電阻器（固定電阻、可變電阻、精密電阻等），包括其材料、結構、阻值精度、功率損耗、溫度係數、頻率特性等參數的意義和影響。講解電阻在電路中的作用，如分壓、限流、匹配等。 電容器： 闡述電容器的構成原理，分類（電解電容、陶瓷電容、薄膜電容、鉭電容等），及其重要參數（電容量、耐壓、漏電流、等效串聯電阻ESR、等效串聯電感ESL、溫度特性、頻率響應）。分析電容器在濾波、儲能、耦閤、旁路等電路中的應用。 電感器： 介紹電感器的結構、原理，常見類型（空心電感、鐵芯電感、磁珠等），以及關鍵參數（電感量、品質因數Q值、直流電阻、飽和電流、自諧振頻率）。講解電感在儲能、濾波、耦閤、升壓等電路中的作用。 半導體器件： 二極管： 深入剖析PN結原理，介紹不同類型的二極管（整流二極管、穩壓二極管、肖特基二極管、發光二極管LED、光電二極管等）的特性、工作原理、選型依據及應用。 三極管（BJT）： 詳細講解雙極結型晶體管（BJT）的結構、工作原理（共發射極、共集電極、共基極放大），理解其輸入輸齣特性麯綫、放大能力（電流放大係數β）、開關特性。介紹不同偏置方式及其對電路性能的影響。 場效應管（FET）： 深入理解場效應管（MOSFET、JFET）的工作原理，包括柵極控製、溝道形成、導電機製。分析其靜態特性、動態特性、漏-源電阻、跨導等參數。重點講解MOSFET的優勢及其在開關電源、數字邏輯電路中的廣泛應用。 集成電路（IC）： 介紹集成電路的基本概念、分類（模擬IC、數字IC、混閤信號IC）、製造工藝（單片集成、混閤集成）。重點闡述運算放大器（Op-amp）的理想模型、實際特性、關鍵參數（開環增益、輸入失調電壓、輸入偏置電流、共模抑製比CMRR、電源抑製比PSRR）及其在各種模擬電路（放大、濾波、積分、微分、比較器）中的經典應用。 2. 基本模擬電路設計： 放大電路： 詳細講解不同類型的放大電路（單級、多級）、組態（共射、共集、共基）及其特性。分析放大電路的增益、輸入阻抗、輸齣阻抗、帶寬、失真等參數。介紹負反饋和正反饋對放大電路性能的影響。 信號發生電路： 闡述正弦波、方波、三角波、鋸齒波等基本波形信號的産生原理和設計方法。介紹振蕩電路（RC振蕩、LC振蕩、晶體振蕩）、多諧振蕩器、函數發生器等。 濾波電路： 深入理解濾波器的基本概念，介紹不同類型的濾波器（低通、高通、帶通、帶阻）的幅頻特性和相頻特性。講解無源濾波器（RC、RL、LC）和有源濾波器（基於運算放大器的濾波器）的設計方法，包括巴特沃斯、切比雪夫、貝塞爾等逼近逼近方法。 電源電路： 介紹穩壓電源的設計原理，包括變壓、整流、濾波、穩壓等環節。重點講解綫性穩壓器（如LDO）和開關穩壓器（Buck、Boost、Buck-Boost）的工作原理、拓撲結構、效率、紋波抑製等。 3. 基本數字電路設計： 邏輯門和組閤邏輯： 介紹基本的邏輯門（AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR）及其真值錶。講解布爾代數和邏輯函數的化簡方法。深入分析組閤邏輯電路的設計，如編碼器、譯碼器、多路選擇器、數據選擇器、加法器、比較器等。 時序邏輯電路： 闡述觸發器（RS、JK、D、T）的工作原理和狀態轉移特性。講解基本時序電路模塊，如寄存器、計數器（異步、同步）、移位寄存器等。 微處理器和微控製器基礎： 介紹微處理器的基本結構（CPU、寄存器、ALU、控製單元），指令集架構。講解微控製器的組成（CPU、存儲器、I/O接口、定時器/計數器、中斷控製器）及其在嵌入式係統中的作用。 第二部分：現代電子設計技術 1. PCB（印刷電路闆）設計： PCB基本知識： 講解PCB的構成材料（基闆、銅箔、阻焊層、絲印層）、結構（單層、雙層、多層闆）及其工藝流程。 PCB布局布綫原則： 強調高密度、高頻、大功率PCB設計的關鍵原則，如元件布局的考慮、電源和地綫的處理、信號完整性、熱管理、電磁兼容性（EMC）等。 PCB設計工具： 介紹主流的PCB設計軟件（如Altium Designer, PADS, Eagle, KiCad）的功能和使用技巧。 信號完整性（SI）和電源完整性（PI）： 深入探討信號在PCB上傳輸時的反射、串擾、衰減等問題，以及如何通過阻抗匹配、走綫拓撲、地平麵設計等方法來保證信號完整性。分析電源分配網絡的阻抗、瞬態響應，以及如何通過去耦電容、電源平麵設計等來確保電源的穩定。 電磁兼容性（EMC）設計： 講解EMC的基本概念（輻射發射、傳導發射、抗擾度），以及如何在PCB設計階段采取措施，如閤理的接地、屏蔽、濾波、走綫方式等，以滿足EMC標準。 2. 嵌入式係統設計： 嵌入式係統架構： 介紹嵌入式係統的軟硬件協同設計理念，包括處理器選型、存儲器配置、外設接口設計。 嵌入式硬件開發： 講解微控製器（MCU）、數字信號處理器（DSP）、現場可編程門陣列（FPGA）等嵌入式硬件平颱的選型、開發闆的使用、最小係統設計。 嵌入式軟件開發： 介紹嵌入式C/C++編程，操作係統（RTOS）的應用，設備驅動程序開發，以及常用的開發工具鏈（編譯器、調試器）。 通信接口設計： 詳細介紹常見的嵌入式通信接口，如UART、SPI、I2C、CAN、USB、Ethernet等，包括其工作原理、協議、硬件連接和軟件實現。 傳感器與執行器接口： 講解如何選擇和連接各類傳感器（溫度、濕度、壓力、光、聲音、圖像等）和執行器（電機、繼電器、LED、LCD等），以及數據采集和控製方法的實現。 3. FPGA（現場可編程門陣列）設計： FPGA基本原理： 介紹FPGA的結構（CLB、IOB、Block RAM、DSP Slice等）和工作原理。 硬件描述語言（HDL）： 重點講解Verilog或VHDL語言，包括語法、數據類型、行為級建模、結構級建模、數據流建模。 FPGA設計流程： 闡述從需求分析、RTL設計、仿真驗證、綜閤、布局布綫到比特流生成和下載的完整流程。 FPGA應用： 介紹FPGA在高速數據處理、數字信號處理、接口轉換、邏輯控製等領域的典型應用。 4. 高速信號設計： 傳輸綫理論： 講解信號在PCB走綫中的傳輸特性，包括特性阻抗、反射、衰減、時延。 阻抗匹配： 闡述各種阻抗匹配技術（終端匹配、源端匹配、串聯/並聯匹配）在降低信號反射、提高信號質量中的作用。 串擾抑製： 分析相鄰走綫之間的串擾機理，以及如何通過增加間距、采用差分走綫、設置參考平麵等方法來減小串擾。 時序分析： 講解建立時間和保持時間的概念，時鍾抖動和偏移的影響，以及如何進行時序約束和優化以確保數字電路的時序正確性。 5. 電源完整性（PI）設計： 電源分配網絡（PDN）分析： 講解PDN的阻抗特性，以及瞬態電流變化對電壓軌的影響。 去耦電容設計： 闡述不同類型去耦電容（陶瓷、電解、鉭電容）的選型和布局原則，以及如何利用去耦電容來降低PDN阻抗，提供瞬時電流。 電源完整性仿真： 介紹使用仿真工具對PDN進行分析和優化，以確保芯片工作時的電壓穩定。 第三部分：綜閤應用與實踐 1. 項目案例分析： 嵌入式産品開發實例： 詳細分析一款智能傢居設備、工業控製設備或消費電子産品的設計過程，包括需求分析、硬件選型、PCB設計、軟件開發、係統集成和測試。 高速接口設計案例： 講解高速通信接口（如USB 3.0, PCIe）在PCB設計和信號完整性保障方麵的具體挑戰和解決方案。 FPGA在通信或圖像處理中的應用： 以具體的項目為例，展示FPGA如何實現高效的信號處理算法或通信協議。 2. 測試與調試技術： 常用測試儀器： 介紹示波器、邏輯分析儀、頻譜分析儀、信號發生器、電源等常用電子測試儀器的原理、操作和應用。 電路故障診斷： 講解係統性的故障查找方法，包括目檢、通電測試、參數測量、替換法等。 軟件調試技巧： 介紹在嵌入式開發中的代碼調試方法，包括斷點、單步執行、變量監視、內存查看等。 3. 設計流程與方法論： 係統級設計： 強調從係統需求齣發，進行頂層設計和模塊劃分，以及模塊之間的接口定義。 仿真與驗證： 介紹各種仿真技術（SPICE、數字仿真、係統級仿真）在設計過程中的重要性，以及如何進行充分的仿真驗證以降低後期風險。 可製造性設計（DFM）與可測試性設計（DFT）： 講解在設計階段考慮生産和測試的便利性，以提高産品質量和降低成本。 4. 前沿技術與發展趨勢： 人工智能在電子設計中的應用： 探討AI技術（如機器學習、深度學習）在電路優化、芯片設計、故障預測等方麵的潛力。 物聯網（IoT）設備設計： 介紹IoT設備的低功耗設計、無綫通信技術（Wi-Fi, Bluetooth, LoRa）的選擇和應用。 新興材料與器件： 簡要介紹半導體材料（如GaN, SiC）和新型電子器件在高性能應用中的前景。 先進封裝技術： 概述3D封裝、SiP（System-in-Package）等技術對集成度和性能提升的影響。 本書適閤於電子工程、通信工程、計算機科學與技術等相關專業的學生、研究生，以及從事電子産品設計、嵌入式係統開發、集成電路設計的工程師和技術人員。通過學習本書，讀者將能夠掌握現代電子設計所需的核心技能，並能獨立完成復雜的電子係統設計任務。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就給我一種非常紮實、嚴謹的感覺，那種深沉的藍色調配上清晰的字體排版，讓人一眼就能看齣這不是一本浮誇的“入門”讀物，更像是一部麵嚮實踐、麵嚮工程的工具書。我本來對手頭的幾個電子項目一直有點瓶頸，總覺得理論和實際操作之間總隔著一層紗，尤其是在一些復雜的係統集成和信號處理環節，總是抓不住重點。所以，當我翻開這本書時，我關注的焦點立刻被吸引到瞭那些關於“綜閤應用”的部分。我期待它能像一個經驗豐富的老工程師在旁邊手把手地指導，不是那種空泛的理論說教，而是能提供具體的、可復現的案例分析，比如在某個特定的工控場景下，如何權衡功耗與性能，如何選擇閤適的傳感器接口，以及在PCB布局上需要規避哪些常見的“陷阱”。如果這本書能在這方麵給齣深入的剖析，哪怕隻是某個章節的深入講解，對我來說價值都是巨大的。我特彆希望看到它能講解一些目前市場上主流的微控製器（MCU）或FPGA平颱在實際項目中的優化技巧，而不是泛泛地介紹原理，畢竟，原理人人都能查到，但“怎麼做得更好”纔是核心競爭力所在。

評分☆☆☆☆☆

這本書的章節結構組織得非常緊湊，我注意到它似乎試圖搭建一個從基礎概念到高級係統設計的完整知識框架。初翻時，我留意到引言部分對當前電子設計領域發展趨勢的概述，這讓我對作者的視野和站位有瞭初步的判斷——他們顯然是站在行業前沿的，關注的不是過時的技術棧，而是那些正在驅動下一代産品迭代的關鍵技術。我個人對其中關於“低功耗設計”和“電磁兼容性（EMC）”的章節抱有極高的期待。這兩個領域在實際産品設計中往往是決定成敗的關鍵，一個小小的輻射乾擾或者功耗失控，就能讓一個設計原型流片失敗。我希望書中能提供一些獨到的見解，比如在多層闆設計中如何通過閤理的電源平麵分割來有效抑製噪聲耦閤，或者在電池供電係統中，如何精確計算和管理各個模塊的休眠電流，實現超長待機。如果書裏能附帶一些通過仿真工具（如Spice或HFSS）驗證過的具體案例圖錶，那無疑能極大地增強說服力和實用性，讓讀者能快速將理論知識轉化為實際的工程能力。

評分☆☆☆☆☆

老實說，現在市麵上的電子設計書籍太多瞭，很多都是拼湊式的，把不同時期、不同深度的資料簡單地堆砌在一起，讀起來非常跳躍和零散。因此，我對這本書的連貫性和邏輯性非常看重。我希望它能像一條精心編織的繩索，從前一個知識點平滑地過渡到下一個，而不是突然間就跳到瞭一個完全不相關的技術領域。特彆是關於軟件和硬件的接口部分，比如驅動程序的編寫規範、中斷服務子程序的優化策略，這些往往是新手最容易齣錯的地方。如果作者能結閤他們自己的實際項目經驗，分享一些“踩坑記錄”和“避坑指南”，那就太棒瞭。比如，在一個實時性要求很高的係統中，如何確保數據采集的準確性和時序的穩定性，這背後涉及的不僅僅是代碼技巧，更是一種對硬件時序特性的深刻理解。我期待這本書能提供一種係統化的思維方式，教我們如何像一個經驗豐富的架構師那樣去思考整個電子係統的協同工作，而不是停留在單個模塊的修修補補上。

評分☆☆☆☆☆

從書名的“現代”二字來看，我推測這本書對前沿技術必然有所涵蓋。如今的電子設計早已不是孤立的芯片堆砌，而是離不開網絡連接、數據安全和智能化。我尤其好奇，書中對物聯網（IoT）相關的設計挑戰是否進行瞭深入探討。例如，在設計一個嵌入式設備時，如何安全可靠地實現OTA（空中下載）固件升級？如何在資源極其有限的芯片上嵌入輕量級的安全加密算法？這些都是當前産品化過程中必須麵對的實際問題。如果這本書能提供一些關於如何構建一個可擴展、易於維護的嵌入式軟件架構的指導原則，那將遠超一本單純的硬件參考手冊的價值。我希望它不僅僅是教你怎麼把元件焊上去、怎麼寫齣能運行的代碼，而是要教你怎麼設計一個能夠持續迭代、適應未來需求變化的産品，從更宏觀的生命周期管理的角度去審視電子設計這項工作。

評分☆☆☆☆☆

這本書的作者團隊背景，讓我對內容的專業度和深度充滿瞭信心。成謝鋒和孫科學這幾個名字，在某些圈子裏或許是很有分量的。因此，我希望這本書在講解一些經典算法或理論時，能引入一些更貼近實際工程約束的討論。比如，在講解濾波器設計時，不要僅僅停留在理論公式推導上，而是要結閤實際選用的元件的容差、溫度漂移等非理想因素，分析它們對最終係統性能的影響，並給齣工程上的權衡取捨方案。我期望看到的不是教科書式的標準答案，而是那種“在現實世界中，我們通常會怎麼做”的經驗總結。如果能有一些關於測試和驗證流程的討論就更好瞭——如何設計有效的測試用例來覆蓋所有關鍵的邊界條件，如何利用自動化測試工具來提高調試效率。畢竟，設計隻是第一步，能夠穩定、高效地通過嚴格的測試驗證，纔能真正稱得上是一個“綜閤應用”的成功案例。