電工電子EDA實踐教程 第2版 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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孟濤 著

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• 電子技術
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齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111381662

商品編碼：29612261982

包裝：平裝

齣版時間：2012-06-01

基本信息

書名：電工電子EDA實踐教程 第2版

定價：30.00元

作者：孟濤

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2012-06-01

ISBN：9787111381662

字數：

頁碼：

版次：2

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.681kg

編輯推薦

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內容提要

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　　本書書由從事多年實踐教學的教師編寫，側重於對學生實踐操作能力及綜閤設計能力的培養。
　　本書主要內容包括電工、電子電路的計算機仿真，可編程邏輯器件及其編程軟件的仿真實踐。具體內容有OrCAD PSpice157軟件與電路仿真、Multisim 10軟件仿真應用、可編程邏輯器件及其編程軟件QuartusⅡ10.1介紹、基於OrCADPSpice的電路與電工學仿真實驗、電子技術的Multisim仿真實驗、基於QuartusⅡ軟件的可編程邏輯器件開發與設計實驗。
　　本書可作為高等院校電類和非電類本科生“電路”、“電子學”和“電工學”課程的實驗教材，也可供相關專業的工程技術及科研人員參考使用。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《電路設計與仿真：從原理到實戰》 內容概述 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的電路設計與仿真學習平颱，涵蓋瞭從基礎的模擬電路理論到復雜的數字邏輯設計，以及先進的EDA（電子設計自動化）工具在現代電子工程實踐中的應用。本書以“理論與實踐相結閤”為核心，通過清晰的原理講解、詳實的案例分析和豐富的仿真實驗，幫助讀者掌握構建、分析和優化電子電路的能力，為他們未來的電子工程學習和職業發展奠定堅實基礎。 第一部分：模擬電路基礎與設計 本部分將帶領讀者迴顧並深化模擬電路的核心概念，為後續的復雜設計打下堅實的基礎。 第一章：電路基本定律與元器件模型 內容詳述： 這一章將從最基本的歐姆定律、基爾霍夫電壓定律（KVL）和電流定律（KCL）入手，講解如何運用這些定律分析簡單的直流和交流電路。重點在於建立清晰的電路分析思維框架。 元器件模型： 詳細介紹電阻、電容、電感等基本元器件的理想模型與非理想模型，包括其在不同工作狀態下的行為特性（如溫度效應、寄生參數等）。 綫性與非綫性元件： 區分綫性與非綫性元件，並介紹二極管、三極管、場效應管等有源器件的基本I-V特性麯綫和其等效電路模型，為理解更復雜的電路打下基礎。 節點電壓法與網孔電流法： 係統講解這兩種普適性的電路分析方法，並配閤大量例題，指導讀者如何準確地列寫方程並求解電路參數。 疊加定理與戴維南/諾頓定理： 深入剖析這些重要的電路簡化和分析定理，演示如何利用它們快速求解復雜電路中的特定支路電流或節點電壓，以及等效電路的構建。 第二章：放大電路的設計與分析 內容詳述： 聚焦於電子係統中最重要的功能模塊——放大電路。本章將詳細講解不同類型的放大電路，包括共射放大器、共集放大器、共基放大器，以及它們在不同應用場景下的優缺點。 晶體管（BJT/MOSFET）放大器： 深入探討雙極結型晶體管（BJT）和金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）作為放大器件的工作原理，包括其偏置電路的設計（固定偏置、分壓偏置等），以確保器件工作在綫性區。 放大器性能指標： 詳細介紹衡量放大器性能的關鍵參數，如電壓增益、電流增益、輸入阻抗、輸齣阻抗、帶寬、頻率響應、失真（諧波失真、互調失真）等，並指導讀者如何在設計中權衡這些指標。 多級放大器： 講解如何將單級放大器進行級聯，以實現更高的增益或滿足特定的阻抗匹配要求。介紹不同級聯方式（直接耦閤、阻容耦閤、變壓器耦閤）的特點。 運算放大器（Op-Amp）基礎： 引入理想運算放大器的模型，講解其基本特性（高輸入阻抗、低輸齣阻抗、高開環增益）。詳細介紹運算放大器的基本應用電路，如同相比例放大器、反相比例放大器、差分放大器、加法器、減法器、積分器、微分器等，並分析它們的傳遞函數和性能。 實際運算放大器的局限性： 探討實際運算放大器與理想模型的差異，如輸入失調電壓、輸入偏置電流、有限的開環增益、有限的輸齣電壓擺幅、有限的帶寬、共模抑製比（CMRR）、電源抑製比（PSRR）等，以及這些因素對電路性能的影響。 第三章：信號處理與濾波電路 內容詳述： 這一章將深入探討電子電路在信號處理方麵的應用，重點關注濾波器的設計與分析，以及其他重要的信號處理模塊。 濾波器原理： 講解低通、高通、帶通、帶阻（陷波）等基本濾波器類型的工作原理，以及它們的頻率響應特性。 濾波器實現： 介紹電阻-電容（RC）濾波器、電感-電容（LC）濾波器以及有源濾波器（基於運算放大器）的電路結構和設計方法。 濾波器設計： 講解巴特沃斯、切比雪夫、貝塞爾等不同逼近函數（近似類型）的特點，以及如何根據實際需求選擇閤適的濾波器類型和設計濾波器參數（如截止頻率、阻帶衰減、通帶紋波）。 正弦波振蕩器： 介紹LC振蕩器（如哈特萊、科爾皮茲）、RC振蕩器（如韋恩橋、移相）和晶體振蕩器的工作原理，以及振蕩器設計的關鍵要素（如正反饋、幅值穩定）。 比較器與 Schmitt 觸發器： 講解比較器的工作原理及其在信號閾值檢測中的應用。詳細介紹 Schmitt 觸發器的滯後特性，以及它在信號整形、波形發生等方麵的作用。 第二部分：數字邏輯與係統設計 本部分將引領讀者進入數字世界的奧秘，掌握數字電路的設計、分析和係統構建方法。 第四章：數字邏輯基礎與邏輯門電路 內容詳述： 從最基礎的二進製數係統、邏輯運算（AND, OR, NOT, XOR, XNOR）開始，構建起數字邏輯的基石。 布爾代數與邏輯化簡： 係統介紹布爾代數的基本定律和定理，以及卡諾圖（Karnaugh Map）和奎因-麥剋拉斯基（Quine-McCluskey）等邏輯化簡方法，指導讀者如何優化邏輯函數，減少門電路數量，降低功耗和成本。 基本邏輯門電路： 詳細介紹 TTL（晶體管-晶體管邏輯）和 CMOS（互補金屬氧化物半導體）等主流邏輯係列門電路的內部結構、工作原理、電氣特性（如扇齣、傳播延遲、功耗）以及它們之間的互連規則。 組閤邏輯電路： 講解編碼器、譯碼器、多路復用器（MUX）、分路復用器（DEMUX）等常用組閤邏輯電路的功能和設計方法，以及它們在數據選擇、信號分配等方麵的應用。 加法器與減法器： 介紹半加器、全加器、多位加法器（行波進位、超前進位）以及實現減法功能的電路，為構建算術邏輯單元（ALU）打下基礎。 第五章：時序邏輯電路與狀態機 內容詳述： 引入“時間”的概念，講解具有記憶功能的時序邏輯電路。 觸發器： 詳細介紹 SR 觸發器、D 觸發器、JK 觸發器、T 觸發器等基本觸發器的構造、工作原理、狀態轉換圖和時序圖。重點講解它們如何存儲單個比特信息。 寄存器： 講解如何將多個觸發器組閤成寄存器，用於存儲多位數據。介紹移位寄存器（左移、右移、雙嚮移位）和並行/串行輸入輸齣寄存器，以及它們在數據存儲和傳輸中的應用。 計數器： 介紹異步計數器（行波計數器）和同步計數器（行波進位、數字鎖相環 PLL 相關計數器）的設計與工作原理。講解嚮上計數器、嚮下計數器、可預置計數器、二進製計數器、十進製計數器（BCD 計數器）等。 有限狀態機（FSM）： 深入講解 Moore 型和 Mealy 型有限狀態機的模型，包括狀態定義、狀態轉移、輸齣邏輯的設計。演示如何通過狀態機實現復雜的控製邏輯，如序列發生器、交通燈控製器、通信協議控製器等。 狀態機的硬件描述語言（HDL）實現： （雖然本書不包含具體EDA工具，但會提及概念）提及如何使用 Verilog 或 VHDL 等 HDL 語言描述狀態機，為後續的 EDA 工具實現打下概念基礎。 第六章：數字係統設計基礎 內容詳述： 將前麵學習的數字邏輯知識融會貫通，用於設計更大型、更復雜的數字係統。 存儲器： 介紹隨機存取存儲器（RAM）和隻讀存儲器（ROM）的基本結構和工作原理。區分 SRAM（靜態隨機存取存儲器）和 DRAM（動態隨機存取存儲器），以及 PROM（可編程隻讀存儲器）、EPROM（可擦寫可編程隻讀存儲器）、EEPROM（電可擦可寫隻讀存儲器）和 Flash 存儲器的特點。 A/D 轉換器與 D/A 轉換器（概念）： （為後續更深入的學習鋪墊）簡要介紹模數（A/D）轉換器和數模（D/A）轉換器在數字係統與現實世界接口中的重要性，以及它們的基本工作原理（如逐次逼近、雙積分、脈衝編碼調製等）。 可編程邏輯器件（PLD）概念： （為後續EDA工具的應用鋪墊）簡要介紹 CPLD（復雜可編程邏輯器件）和 FPGA（現場可編程門陣列）作為可實現復雜數字邏輯設計的硬件平颱。 簡單的數字係統實例： 通過一些具體的實例，如簡單的數字時鍾、電子骰子、小型數據采集係統等，引導讀者將所學知識應用於實際的係統設計，理解各個模塊的集成和協調工作。 第三部分：EDA工具應用與實踐（理論基礎） 本部分將側重於介紹電子設計自動化（EDA）工具在現代電子工程中的關鍵作用，以及在這些工具背後所依賴的通用設計流程和方法論。雖然不直接教授具體軟件操作，但會為讀者理解和掌握任何一款 EDA 工具提供必要的理論支撐和概念框架。 第七章：EDA 工具概覽與設計流程 內容詳述： 介紹 EDA（Electronic Design Automation）的概念，即利用計算機軟件來輔助電子産品設計、製造和驗證的過程。 EDA 工具的功能分類： 講解不同類型的 EDA 工具所承擔的功能，包括： 原理圖輸入（Schematic Capture）： 用於繪製電路原理圖，定義元器件及其連接關係。 仿真（Simulation）： 用於在設計階段驗證電路的功能和性能，檢測錯誤，包括 SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）等模擬仿真器、邏輯仿真器（數字電路）。 布局布綫（Layout and Routing）： 對於PCB（Printed Circuit Board）設計，用於將原理圖轉化為實際的印製電路闆圖形，包括元器件的放置和導綫的連接。對於IC（Integrated Circuit）設計，則是物理版圖的生成。 形式驗證（Formal Verification）： 利用數學方法驗證設計是否滿足規範，無需仿真嚮量。 物理驗證（Physical Verification）： 檢查設計版圖是否滿足製造工藝規則（DRC - Design Rule Checking），以及提取電路參數（LVS - Layout Versus Schematic）。 PCB 設計工具： 專門用於印刷電路闆的設計，從原理圖輸入到布局布綫，再到生成製造文件。 FPGA/CPLD 設計工具： 用於將HDL代碼綜閤、映射、布局布綫到可編程邏輯器件上。 典型的電子産品設計流程： 詳細闡述一個完整的電子産品開發周期，其中 EDA 工具是如何貫穿其中的： 需求分析與規格定義： 明確産品的功能、性能、接口等要求。 係統設計： 劃分係統模塊，確定整體架構。 詳細設計（原理圖設計）： 根據係統設計，繪製電路原理圖，選擇元器件。 仿真驗證（前端驗證）： 利用仿真工具驗證原理圖的功能正確性，進行參數調整。 PCB/IC 物理設計： 如果是PCB設計，則進行布局布綫；如果是IC設計，則進行版圖設計。 後端驗證： 對物理設計進行驗證，如DRC, LVS。 製造（Manufacturing）： 將設計文件交給代工廠生産PCB或IC。 測試與調試： 對實際製造齣的産品進行測試，找齣並修復問題。 産品發布與維護。 HDL（硬件描述語言）簡介： 簡要介紹 Verilog 和 VHDL 等硬件描述語言的基本概念。強調它們不是編程語言，而是用來描述硬件結構和行為的語言，用於綜閤到實際的硬件電路中。介紹 HDL 的基本語法和層次化設計思想。 第八章：電路仿真原理與方法 內容詳述： 深入剖析電路仿真的核心原理，以及不同類型仿真器的作用。 SPICE 仿真基礎： 介紹 SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）作為行業標準模擬電路仿真器的重要性。講解 SPICE 的基本工作原理，包括其如何將電路轉化為數學模型（節點方程、支路方程），並利用數值分析方法（如牛頓-拉夫遜法）求解這些方程，從而獲得電路的電壓、電流等參數。 SPICE 的分析類型： 詳細介紹 SPICE 支持的各種分析類型，並說明它們的應用場景： 工作點分析（Operating Point Analysis - .OP）： 求解電路的直流穩態工作點。 直流掃描分析（DC Sweep Analysis - .DC）： 掃描一個或多個直流電源的變化，觀察電路響應。 瞬態分析（Transient Analysis - .TRAN）： 求解電路隨時間變化的響應，用於分析信號的動態行為。 交流小信號分析（AC Small-Signal Analysis - .AC）： 求解電路在不同頻率下的增益、相位等頻率響應特性。 噪聲分析（Noise Analysis - .NOISE）： 分析電路中的噪聲源及其對輸齣信號的影響。 傅裏葉分析（Fourier Analysis - .FOUR）： 分析信號的頻譜成分。 數字邏輯仿真： 介紹數字邏輯仿真器的工作原理，它不直接求解微分方程，而是通過事件驅動（event-driven）的方式，根據輸入信號的變化以及邏輯門的延遲模型，計算輸齣信號的變化。 仿真中的模型： 強調仿真結果的準確性嚴重依賴於所使用的元器件模型。介紹理想模型、基本參數模型（如晶體管的 Gummel-Poon 模型）以及更復雜的物理模型，以及它們在不同仿真場景下的適用性。 仿真前的準備工作： 指導讀者在進行仿真前應做的準備，包括： 清晰的電路原理圖： 確保連接關係和元器件參數設置正確。 閤理的仿真設置： 選擇閤適的分析類型、仿真時間、步長等。 輸入激勵的設計： 根據待驗證的功能，設計閤適的輸入信號（直流電壓、交流信號、脈衝信號等）。 輸齣觀測點的選擇： 確定需要關注的節點電壓和支路電流。 仿真結果的解讀與分析： 教授讀者如何正確解讀仿真波形和數據，發現設計中的潛在問題，如： 功能錯誤： 輸齣信號不符閤預期。 性能不足： 增益不夠、帶寬太窄、失真過大等。 穩定性問題： 振蕩、不穩定等。 功耗過高： 尤其是在直流工作點或瞬態分析中。 信號完整性問題： 信號下降沿過緩、過衝、振鈴等（在高速數字或PCB設計中尤為重要）。 仿真在設計中的作用： 強調仿真是在物理製造之前發現和解決問題的最經濟有效的方式，能夠極大地縮短産品開發周期，降低開發成本，提高産品質量。 本書特色： 理論體係完整： 涵蓋瞭從基礎模擬電路到數字邏輯，再到 EDA 工具的理論基礎，構建瞭紮實的電子工程知識體係。 循序漸進，深入淺齣： 每一章節都從基本概念講起，逐步深入到復雜的設計與分析，適閤不同水平的讀者。 強調實踐導嚮： 雖然不包含具體軟件的截圖和操作步驟，但通過詳細的原理講解和對仿真原理的深刻闡釋，為讀者掌握實際 EDA 工具的應用奠定瞭堅實的理論基礎。讀者可以根據本書的理論指導，自行選擇並學習市麵上主流的 EDA 軟件。 注重工程思維： 引導讀者理解電子電路的設計原理、性能指標權衡、以及 EDA 工具在整個設計流程中的作用，培養解決實際工程問題的能力。 內容新穎實用： 緊跟電子技術發展前沿，介紹的知識點和方法論在當前電子工程領域具有高度的實用價值。 適用讀者： 高等院校電子信息工程、通信工程、自動化等相關專業的在校學生。 初級電子工程師、硬件開發人員，希望係統提升模擬電路、數字邏輯設計及 EDA 工具理論基礎。 對電子技術感興趣的業餘愛好者，希望係統學習電子電路的設計與仿真技術。 從事相關領域研究的科研人員。 通過閱讀本書，讀者將能夠建立起一套完整的電子電路設計與仿真思維模式，為未來在電子工程領域的學習、研發和創新打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我一直在尋找一本能係統介紹現代EDA流程中，從前端設計到後端布局布綫的工具鏈的書籍。市麵上的很多書要麼隻關注FPGA的邏輯實現，要麼隻聚焦於ASIC的設計流程，難以找到一個涵蓋全局的優秀參考。這本書在這方麵展現齣瞭極大的廣度和深度。它不僅涵蓋瞭基本的邏輯設計和仿真驗證，還涉及到瞭靜態時序分析（STA）、功耗估計以及物理實現的基本概念。雖然作為一本實踐教程，它不可能把所有工具的每一個菜單選項都講透，但它成功地建立瞭一個完整的知識框架，讓讀者明白在整個芯片設計鏈條中，不同階段的工作是如何相互銜接和影響的。特彆是對於那些想要從純軟件轉嚮硬件設計領域的工程師，這本書提供瞭一個非常寶貴的路綫圖。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和配圖質量高得驚人，這一點在技術書籍中往往是被忽視的細節，但對閱讀體驗影響巨大。我看到書中有大量的流程圖和時序圖，這些圖錶設計得非常清晰，邏輯關係一目瞭然。很多復雜的信號處理流程或狀態轉移邏輯，通過一張精美的圖就能瞬間理解，遠勝過冗長晦澀的文字描述。此外，書中的代碼示例都是經過精心挑選和格式化的，注釋清晰，變量命名規範，這使得讀者在閱讀和復現實驗時，能夠最大限度地減少因代碼理解障礙而浪費的時間。這種對細節的關注，體現瞭作者對教學質量的極高要求，也讓我對書中內容的可靠性更加信服。

評分☆☆☆☆☆

這本關於電力電子和EDA實踐的教材，真是讓人眼前一亮。我一直覺得理論和實踐結閤得太少，很多書要麼過於晦澀難懂，要麼就是一堆枯燥的代碼和仿真結果。但這本書不一樣，它在講解電路原理的同時，非常注重實際操作的環節。書中的案例設計得很貼閤實際工程需求，比如如何用EDA工具實現一個簡單的電源管理係統，或者如何驗證一個新型功率器件的性能。作者在介紹仿真流程和結果分析時，給齣瞭非常詳盡的步驟和解讀，這對於初學者來說簡直是福音。我尤其欣賞它在講解仿真模型構建時的深度，不僅僅是停留在“拖拽”元件的層麵，而是深入到模型的參數設置和背後原理的剖析。讀完這部分內容，我感覺自己對數字和模擬混閤仿真有瞭更深刻的認識，不再是簡單地把模塊連起來就萬事大吉。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我是一個對硬件描述語言（HDL）學習感到有些吃力的讀者，特彆是VHDL和Verilog的語法差異和底層邏輯轉換總是讓我頭疼。然而，這本書在處理這部分內容時，采用瞭非常循序漸進的方式。它沒有一下子就把所有復雜的語法拋齣來，而是通過構建具體的功能模塊，比如一個簡單的狀態機或一個計數器，來逐步引導讀者理解HDL的精髓。更難得的是，它強調瞭綜閤（Synthesis）的概念，很多教程隻教你寫代碼，卻忽略瞭代碼如何被轉換成實際的硬件電路。這本書在這方麵做得非常紮實，它展示瞭不同編碼風格對最終硬件資源占用和時序性能的影響，這對於追求高效設計的工程師來說至關重要。我感覺自己對如何寫齣“可綜閤的”代碼有瞭清晰的概念。

評分☆☆☆☆☆

這本書最讓我感到驚喜的是，它並沒有將“實踐”局限於軟件仿真，而是將理論知識與實際的硬件開發闆結閤起來。它介紹瞭一套完整的從原理圖輸入、代碼編寫、綜閤、到最終下載到目標芯片的閉環流程。書中針對某些特定硬件平颱的操作指南非常實用，它沒有使用過於籠統的語言，而是針對特定開發環境給齣瞭具體的配置和調試技巧。例如，在處理I/O接口的時序約束時，它提供瞭具體的約束文件編寫範例和調試中可能遇到的錯誤類型分析。這種將虛擬仿真與真實硬件世界打通的做法，極大地增強瞭學習的成就感，也讓讀者能夠真正感受到自己設計的邏輯如何在物理世界中運行，這對於培養工程師的嚴謹態度是無可替代的。