电工电子EDA实践教程 第2版 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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孟涛 著

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• 第二版

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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111381662

商品编码：29612261982

包装：平装

出版时间：2012-06-01

基本信息

书名：电工电子EDA实践教程 第2版

定价：30.00元

作者：孟涛

出版社：机械工业出版社

出版日期：2012-06-01

ISBN：9787111381662

字数：

页码：

版次：2

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.681kg

编辑推荐

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内容提要

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　　本书书由从事多年实践教学的教师编写，侧重于对学生实践操作能力及综合设计能力的培养。
　　本书主要内容包括电工、电子电路的计算机仿真，可编程逻辑器件及其编程软件的仿真实践。具体内容有OrCAD PSpice157软件与电路仿真、Multisim 10软件仿真应用、可编程逻辑器件及其编程软件QuartusⅡ10.1介绍、基于OrCADPSpice的电路与电工学仿真实验、电子技术的Multisim仿真实验、基于QuartusⅡ软件的可编程逻辑器件开发与设计实验。
　　本书可作为高等院校电类和非电类本科生“电路”、“电子学”和“电工学”课程的实验教材，也可供相关专业的工程技术及科研人员参考使用。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《电路设计与仿真：从原理到实战》 内容概述 本书旨在为读者提供一个全面而深入的电路设计与仿真学习平台，涵盖了从基础的模拟电路理论到复杂的数字逻辑设计，以及先进的EDA（电子设计自动化）工具在现代电子工程实践中的应用。本书以“理论与实践相结合”为核心，通过清晰的原理讲解、详实的案例分析和丰富的仿真实验，帮助读者掌握构建、分析和优化电子电路的能力，为他们未来的电子工程学习和职业发展奠定坚实基础。 第一部分：模拟电路基础与设计 本部分将带领读者回顾并深化模拟电路的核心概念，为后续的复杂设计打下坚实的基础。 第一章：电路基本定律与元器件模型 内容详述： 这一章将从最基本的欧姆定律、基尔霍夫电压定律（KVL）和电流定律（KCL）入手，讲解如何运用这些定律分析简单的直流和交流电路。重点在于建立清晰的电路分析思维框架。 元器件模型： 详细介绍电阻、电容、电感等基本元器件的理想模型与非理想模型，包括其在不同工作状态下的行为特性（如温度效应、寄生参数等）。 线性与非线性元件： 区分线性与非线性元件，并介绍二极管、三极管、场效应管等有源器件的基本I-V特性曲线和其等效电路模型，为理解更复杂的电路打下基础。 节点电压法与网孔电流法： 系统讲解这两种普适性的电路分析方法，并配合大量例题，指导读者如何准确地列写方程并求解电路参数。 叠加定理与戴维南/诺顿定理： 深入剖析这些重要的电路简化和分析定理，演示如何利用它们快速求解复杂电路中的特定支路电流或节点电压，以及等效电路的构建。 第二章：放大电路的设计与分析 内容详述： 聚焦于电子系统中最重要的功能模块——放大电路。本章将详细讲解不同类型的放大电路，包括共射放大器、共集放大器、共基放大器，以及它们在不同应用场景下的优缺点。 晶体管（BJT/MOSFET）放大器： 深入探讨双极结型晶体管（BJT）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）作为放大器件的工作原理，包括其偏置电路的设计（固定偏置、分压偏置等），以确保器件工作在线性区。 放大器性能指标： 详细介绍衡量放大器性能的关键参数，如电压增益、电流增益、输入阻抗、输出阻抗、带宽、频率响应、失真（谐波失真、互调失真）等，并指导读者如何在设计中权衡这些指标。 多级放大器： 讲解如何将单级放大器进行级联，以实现更高的增益或满足特定的阻抗匹配要求。介绍不同级联方式（直接耦合、阻容耦合、变压器耦合）的特点。 运算放大器（Op-Amp）基础： 引入理想运算放大器的模型，讲解其基本特性（高输入阻抗、低输出阻抗、高开环增益）。详细介绍运算放大器的基本应用电路，如同相比例放大器、反相比例放大器、差分放大器、加法器、减法器、积分器、微分器等，并分析它们的传递函数和性能。 实际运算放大器的局限性： 探讨实际运算放大器与理想模型的差异，如输入失调电压、输入偏置电流、有限的开环增益、有限的输出电压摆幅、有限的带宽、共模抑制比（CMRR）、电源抑制比（PSRR）等，以及这些因素对电路性能的影响。 第三章：信号处理与滤波电路 内容详述： 这一章将深入探讨电子电路在信号处理方面的应用，重点关注滤波器的设计与分析，以及其他重要的信号处理模块。 滤波器原理： 讲解低通、高通、带通、带阻（陷波）等基本滤波器类型的工作原理，以及它们的频率响应特性。 滤波器实现： 介绍电阻-电容（RC）滤波器、电感-电容（LC）滤波器以及有源滤波器（基于运算放大器）的电路结构和设计方法。 滤波器设计： 讲解巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔等不同逼近函数（近似类型）的特点，以及如何根据实际需求选择合适的滤波器类型和设计滤波器参数（如截止频率、阻带衰减、通带纹波）。 正弦波振荡器： 介绍LC振荡器（如哈特莱、科尔皮兹）、RC振荡器（如韦恩桥、移相）和晶体振荡器的工作原理，以及振荡器设计的关键要素（如正反馈、幅值稳定）。 比较器与 Schmitt 触发器： 讲解比较器的工作原理及其在信号阈值检测中的应用。详细介绍 Schmitt 触发器的滞后特性，以及它在信号整形、波形发生等方面的作用。 第二部分：数字逻辑与系统设计 本部分将引领读者进入数字世界的奥秘，掌握数字电路的设计、分析和系统构建方法。 第四章：数字逻辑基础与逻辑门电路 内容详述： 从最基础的二进制数系统、逻辑运算（AND, OR, NOT, XOR, XNOR）开始，构建起数字逻辑的基石。 布尔代数与逻辑化简： 系统介绍布尔代数的基本定律和定理，以及卡诺图（Karnaugh Map）和奎因-麦克拉斯基（Quine-McCluskey）等逻辑化简方法，指导读者如何优化逻辑函数，减少门电路数量，降低功耗和成本。 基本逻辑门电路： 详细介绍 TTL（晶体管-晶体管逻辑）和 CMOS（互补金属氧化物半导体）等主流逻辑系列门电路的内部结构、工作原理、电气特性（如扇出、传播延迟、功耗）以及它们之间的互连规则。 组合逻辑电路： 讲解编码器、译码器、多路复用器（MUX）、分路复用器（DEMUX）等常用组合逻辑电路的功能和设计方法，以及它们在数据选择、信号分配等方面的应用。 加法器与减法器： 介绍半加器、全加器、多位加法器（行波进位、超前进位）以及实现减法功能的电路，为构建算术逻辑单元（ALU）打下基础。 第五章：时序逻辑电路与状态机 内容详述： 引入“时间”的概念，讲解具有记忆功能的时序逻辑电路。 触发器： 详细介绍 SR 触发器、D 触发器、JK 触发器、T 触发器等基本触发器的构造、工作原理、状态转换图和时序图。重点讲解它们如何存储单个比特信息。 寄存器： 讲解如何将多个触发器组合成寄存器，用于存储多位数据。介绍移位寄存器（左移、右移、双向移位）和并行/串行输入输出寄存器，以及它们在数据存储和传输中的应用。 计数器： 介绍异步计数器（行波计数器）和同步计数器（行波进位、数字锁相环 PLL 相关计数器）的设计与工作原理。讲解向上计数器、向下计数器、可预置计数器、二进制计数器、十进制计数器（BCD 计数器）等。 有限状态机（FSM）： 深入讲解 Moore 型和 Mealy 型有限状态机的模型，包括状态定义、状态转移、输出逻辑的设计。演示如何通过状态机实现复杂的控制逻辑，如序列发生器、交通灯控制器、通信协议控制器等。 状态机的硬件描述语言（HDL）实现： （虽然本书不包含具体EDA工具，但会提及概念）提及如何使用 Verilog 或 VHDL 等 HDL 语言描述状态机，为后续的 EDA 工具实现打下概念基础。 第六章：数字系统设计基础 内容详述： 将前面学习的数字逻辑知识融会贯通，用于设计更大型、更复杂的数字系统。 存储器： 介绍随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）的基本结构和工作原理。区分 SRAM（静态随机存取存储器）和 DRAM（动态随机存取存储器），以及 PROM（可编程只读存储器）、EPROM（可擦写可编程只读存储器）、EEPROM（电可擦可写只读存储器）和 Flash 存储器的特点。 A/D 转换器与 D/A 转换器（概念）： （为后续更深入的学习铺垫）简要介绍模数（A/D）转换器和数模（D/A）转换器在数字系统与现实世界接口中的重要性，以及它们的基本工作原理（如逐次逼近、双积分、脉冲编码调制等）。 可编程逻辑器件（PLD）概念： （为后续EDA工具的应用铺垫）简要介绍 CPLD（复杂可编程逻辑器件）和 FPGA（现场可编程门阵列）作为可实现复杂数字逻辑设计的硬件平台。 简单的数字系统实例： 通过一些具体的实例，如简单的数字时钟、电子骰子、小型数据采集系统等，引导读者将所学知识应用于实际的系统设计，理解各个模块的集成和协调工作。 第三部分：EDA工具应用与实践（理论基础） 本部分将侧重于介绍电子设计自动化（EDA）工具在现代电子工程中的关键作用，以及在这些工具背后所依赖的通用设计流程和方法论。虽然不直接教授具体软件操作，但会为读者理解和掌握任何一款 EDA 工具提供必要的理论支撑和概念框架。 第七章：EDA 工具概览与设计流程 内容详述： 介绍 EDA（Electronic Design Automation）的概念，即利用计算机软件来辅助电子产品设计、制造和验证的过程。 EDA 工具的功能分类： 讲解不同类型的 EDA 工具所承担的功能，包括： 原理图输入（Schematic Capture）： 用于绘制电路原理图，定义元器件及其连接关系。 仿真（Simulation）： 用于在设计阶段验证电路的功能和性能，检测错误，包括 SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）等模拟仿真器、逻辑仿真器（数字电路）。 布局布线（Layout and Routing）： 对于PCB（Printed Circuit Board）设计，用于将原理图转化为实际的印制电路板图形，包括元器件的放置和导线的连接。对于IC（Integrated Circuit）设计，则是物理版图的生成。 形式验证（Formal Verification）： 利用数学方法验证设计是否满足规范，无需仿真向量。 物理验证（Physical Verification）： 检查设计版图是否满足制造工艺规则（DRC - Design Rule Checking），以及提取电路参数（LVS - Layout Versus Schematic）。 PCB 设计工具： 专门用于印刷电路板的设计，从原理图输入到布局布线，再到生成制造文件。 FPGA/CPLD 设计工具： 用于将HDL代码综合、映射、布局布线到可编程逻辑器件上。 典型的电子产品设计流程： 详细阐述一个完整的电子产品开发周期，其中 EDA 工具是如何贯穿其中的： 需求分析与规格定义： 明确产品的功能、性能、接口等要求。 系统设计： 划分系统模块，确定整体架构。 详细设计（原理图设计）： 根据系统设计，绘制电路原理图，选择元器件。 仿真验证（前端验证）： 利用仿真工具验证原理图的功能正确性，进行参数调整。 PCB/IC 物理设计： 如果是PCB设计，则进行布局布线；如果是IC设计，则进行版图设计。 后端验证： 对物理设计进行验证，如DRC, LVS。 制造（Manufacturing）： 将设计文件交给代工厂生产PCB或IC。 测试与调试： 对实际制造出的产品进行测试，找出并修复问题。 产品发布与维护。 HDL（硬件描述语言）简介： 简要介绍 Verilog 和 VHDL 等硬件描述语言的基本概念。强调它们不是编程语言，而是用来描述硬件结构和行为的语言，用于综合到实际的硬件电路中。介绍 HDL 的基本语法和层次化设计思想。 第八章：电路仿真原理与方法 内容详述： 深入剖析电路仿真的核心原理，以及不同类型仿真器的作用。 SPICE 仿真基础： 介绍 SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）作为行业标准模拟电路仿真器的重要性。讲解 SPICE 的基本工作原理，包括其如何将电路转化为数学模型（节点方程、支路方程），并利用数值分析方法（如牛顿-拉夫逊法）求解这些方程，从而获得电路的电压、电流等参数。 SPICE 的分析类型： 详细介绍 SPICE 支持的各种分析类型，并说明它们的应用场景： 工作点分析（Operating Point Analysis - .OP）： 求解电路的直流稳态工作点。 直流扫描分析（DC Sweep Analysis - .DC）： 扫描一个或多个直流电源的变化，观察电路响应。 瞬态分析（Transient Analysis - .TRAN）： 求解电路随时间变化的响应，用于分析信号的动态行为。 交流小信号分析（AC Small-Signal Analysis - .AC）： 求解电路在不同频率下的增益、相位等频率响应特性。 噪声分析（Noise Analysis - .NOISE）： 分析电路中的噪声源及其对输出信号的影响。 傅里叶分析（Fourier Analysis - .FOUR）： 分析信号的频谱成分。 数字逻辑仿真： 介绍数字逻辑仿真器的工作原理，它不直接求解微分方程，而是通过事件驱动（event-driven）的方式，根据输入信号的变化以及逻辑门的延迟模型，计算输出信号的变化。 仿真中的模型： 强调仿真结果的准确性严重依赖于所使用的元器件模型。介绍理想模型、基本参数模型（如晶体管的 Gummel-Poon 模型）以及更复杂的物理模型，以及它们在不同仿真场景下的适用性。 仿真前的准备工作： 指导读者在进行仿真前应做的准备，包括： 清晰的电路原理图： 确保连接关系和元器件参数设置正确。 合理的仿真设置： 选择合适的分析类型、仿真时间、步长等。 输入激励的设计： 根据待验证的功能，设计合适的输入信号（直流电压、交流信号、脉冲信号等）。 输出观测点的选择： 确定需要关注的节点电压和支路电流。 仿真结果的解读与分析： 教授读者如何正确解读仿真波形和数据，发现设计中的潜在问题，如： 功能错误： 输出信号不符合预期。 性能不足： 增益不够、带宽太窄、失真过大等。 稳定性问题： 振荡、不稳定等。 功耗过高： 尤其是在直流工作点或瞬态分析中。 信号完整性问题： 信号下降沿过缓、过冲、振铃等（在高速数字或PCB设计中尤为重要）。 仿真在设计中的作用： 强调仿真是在物理制造之前发现和解决问题的最经济有效的方式，能够极大地缩短产品开发周期，降低开发成本，提高产品质量。 本书特色： 理论体系完整： 涵盖了从基础模拟电路到数字逻辑，再到 EDA 工具的理论基础，构建了扎实的电子工程知识体系。 循序渐进，深入浅出： 每一章节都从基本概念讲起，逐步深入到复杂的设计与分析，适合不同水平的读者。 强调实践导向： 虽然不包含具体软件的截图和操作步骤，但通过详细的原理讲解和对仿真原理的深刻阐释，为读者掌握实际 EDA 工具的应用奠定了坚实的理论基础。读者可以根据本书的理论指导，自行选择并学习市面上主流的 EDA 软件。 注重工程思维： 引导读者理解电子电路的设计原理、性能指标权衡、以及 EDA 工具在整个设计流程中的作用，培养解决实际工程问题的能力。 内容新颖实用： 紧跟电子技术发展前沿，介绍的知识点和方法论在当前电子工程领域具有高度的实用价值。 适用读者： 高等院校电子信息工程、通信工程、自动化等相关专业的在校学生。 初级电子工程师、硬件开发人员，希望系统提升模拟电路、数字逻辑设计及 EDA 工具理论基础。 对电子技术感兴趣的业余爱好者，希望系统学习电子电路的设计与仿真技术。 从事相关领域研究的科研人员。 通过阅读本书，读者将能够建立起一套完整的电子电路设计与仿真思维模式，为未来在电子工程领域的学习、研发和创新打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我是一个对硬件描述语言（HDL）学习感到有些吃力的读者，特别是VHDL和Verilog的语法差异和底层逻辑转换总是让我头疼。然而，这本书在处理这部分内容时，采用了非常循序渐进的方式。它没有一下子就把所有复杂的语法抛出来，而是通过构建具体的功能模块，比如一个简单的状态机或一个计数器，来逐步引导读者理解HDL的精髓。更难得的是，它强调了综合（Synthesis）的概念，很多教程只教你写代码，却忽略了代码如何被转换成实际的硬件电路。这本书在这方面做得非常扎实，它展示了不同编码风格对最终硬件资源占用和时序性能的影响，这对于追求高效设计的工程师来说至关重要。我感觉自己对如何写出“可综合的”代码有了清晰的概念。

评分☆☆☆☆☆

这本关于电力电子和EDA实践的教材，真是让人眼前一亮。我一直觉得理论和实践结合得太少，很多书要么过于晦涩难懂，要么就是一堆枯燥的代码和仿真结果。但这本书不一样，它在讲解电路原理的同时，非常注重实际操作的环节。书中的案例设计得很贴合实际工程需求，比如如何用EDA工具实现一个简单的电源管理系统，或者如何验证一个新型功率器件的性能。作者在介绍仿真流程和结果分析时，给出了非常详尽的步骤和解读，这对于初学者来说简直是福音。我尤其欣赏它在讲解仿真模型构建时的深度，不仅仅是停留在“拖拽”元件的层面，而是深入到模型的参数设置和背后原理的剖析。读完这部分内容，我感觉自己对数字和模拟混合仿真有了更深刻的认识，不再是简单地把模块连起来就万事大吉。

评分☆☆☆☆☆

我一直在寻找一本能系统介绍现代EDA流程中，从前端设计到后端布局布线的工具链的书籍。市面上的很多书要么只关注FPGA的逻辑实现，要么只聚焦于ASIC的设计流程，难以找到一个涵盖全局的优秀参考。这本书在这方面展现出了极大的广度和深度。它不仅涵盖了基本的逻辑设计和仿真验证，还涉及到了静态时序分析（STA）、功耗估计以及物理实现的基本概念。虽然作为一本实践教程，它不可能把所有工具的每一个菜单选项都讲透，但它成功地建立了一个完整的知识框架，让读者明白在整个芯片设计链条中，不同阶段的工作是如何相互衔接和影响的。特别是对于那些想要从纯软件转向硬件设计领域的工程师，这本书提供了一个非常宝贵的路线图。

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我感到惊喜的是，它并没有将“实践”局限于软件仿真，而是将理论知识与实际的硬件开发板结合起来。它介绍了一套完整的从原理图输入、代码编写、综合、到最终下载到目标芯片的闭环流程。书中针对某些特定硬件平台的操作指南非常实用，它没有使用过于笼统的语言，而是针对特定开发环境给出了具体的配置和调试技巧。例如，在处理I/O接口的时序约束时，它提供了具体的约束文件编写范例和调试中可能遇到的错误类型分析。这种将虚拟仿真与真实硬件世界打通的做法，极大地增强了学习的成就感，也让读者能够真正感受到自己设计的逻辑如何在物理世界中运行，这对于培养工程师的严谨态度是无可替代的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和配图质量高得惊人，这一点在技术书籍中往往是被忽视的细节，但对阅读体验影响巨大。我看到书中有大量的流程图和时序图，这些图表设计得非常清晰，逻辑关系一目了然。很多复杂的信号处理流程或状态转移逻辑，通过一张精美的图就能瞬间理解，远胜过冗长晦涩的文字描述。此外，书中的代码示例都是经过精心挑选和格式化的，注释清晰，变量命名规范，这使得读者在阅读和复现实验时，能够最大限度地减少因代码理解障碍而浪费的时间。这种对细节的关注，体现了作者对教学质量的极高要求，也让我对书中内容的可靠性更加信服。