正版刚EDA技术与应用9787111242796陈新华 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈新华 著

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• EDA
• 集成电路设计
• 数字电路
• 模拟电路
• Verilog
• VHDL
• FPGA
• ASIC
• 电子设计自动化
• 陈新华

店铺： 温文尔雅图书专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111242796

商品编码：29759523220

包装：平装

出版时间：2008-08-01

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基本信息

书名：EDA技术与应用

定价：36.00元

作者：陈新华

出版社：机械工业出版社

出版日期：2008-08-01

ISBN：9787111242796

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.522kg

编辑推荐

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本书是针对当前电子设计自动化(EDA)技术发展日新月异，系统设计、芯片设计和电路设计中的应用软件不断升级，设计理念、设计手段不断提高的情况而编写的。在编写上突出理论与实践相结合的风格，由浅入深地介绍了EDA技术、各种设计仿真软件的使用方法、可编程逻辑器件的概念和基本应用、EDA综合设计等内容。 本书是作者多年教学改革的成果，其内容已经在多门课程中得到了实践，尤其是在山东省精品课程“数字电子技术”的教学中得到了充分的验证，证明本书紧跟当前科技发展的需要，符合普通高等院校电子电气信息类各专业“EDA技术与应用”的教学要求。本书既可作为教材和参考书，也可作为电子行业工程技术人员的入门读物和软件操作手册，读者可以根据自己的需要对有关内容加以组合和取舍。

内容提要

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本书为普通高等教育“十一五”规划教材，主要内容包括：EDA技术；电路设计仿真软件：PSpice、Multisim8的使用方法；可编程逻辑器件的工作原理、分类及应用；硬件描述语言Vetilog HDL的语法要点与设计实例；数字集成软件QuartLts Ⅱ、仿真软件ModelSim、综合软件Synplify Pro等的使用方法及设计流程；EDA技术综合设计实例。
本书内容全面，注重基础，理论联系实际，突出实用性，并使用大量图表说明问题，编写简明精炼、针对性强，设计实例都通过了编译，设计文件和参数选择都经过验证，便于读者对内容的理解和掌握。
本书配有免费电子课件，欢迎选用本书作教材的老师登录.cmpedu.下载或发邮件到wbj@cmpbook.索取。
本书可作为高等工科院校电子电气信息类各专业“EDA技术与应用”方面的教材或参考书，也可作为计算机仿真和计算机辅助设计的实训课程教材，还可作为广大电子设计人员的设计参考书或使用手册。

目录

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前言
章 EDA技术
1.1 EDA技术简介
1.1.1 EDA技术的起源
1.1.2 EDA技术的发展趋势及特点
1.2 常用EDA软件介绍
1.2.1 EDA软件的分类
1.2.2 EDA软件的发展趋势
1.3 EDA工程的设计流程
1.4 EDA工程的设计方法
习题
第2章 电路设计仿真软件PSpice及其应用
2.1 PSpice简介
2.2 PSpice的有关要求和规定
2.3 PSpice中电路的描述
2.4 PSpice的主要分析仿真功能
2.5 PSpice 9.1仿真平台操作及使用介绍
2.6 PSpice 9.1应用设计举例
2.7 OrCAD Capture仿真平台使用介绍
2.7.1 OrCAD PSpice绘制电路原理图
2.7.2 OrCAD PSpice电路设计
2.8 OrCAD Capture仿真设计举例
2.8.1 直流扫描分析的应用
2.8.2 BJT单管共射放大电路设计
2.8.3 CMOS单级放大电路
2.8.4 PSpice的两级放大电路放大器分析
2.8.5 数字电路仿真分析
习题
第3章 电路设计仿真软件Multisim8
3.1 Multisim8的特点
3.2 Multisim8的基本功能
3.3 Multisim8用户界面及操作
3.3.1 Muhisim8的主窗口界面
3.3.2 主菜单栏
3.3.3 工具栏
3.4 Multisim8的元器件与元器件库
3.5 Multisim8的虚拟仪器及其使用
3.6 电路的仿真与分析
3.6.1 Muhisim8界面的设置
3.6.2 创建应用电路
3.6.3 电路仿真
3.6.4 电路基本分析方法
3.7 仿真电路的后处理
3.7.1 电路的统计信息报告
3.7.2 导入／导出仿真电路的信息
3.7.3 后处理器
3.8 Multisim8设计仿真实例
3.8.1 电路原理验证仿真实例
3.8.2 模拟电子电路验证仿真实例
3.8.3 数字电子电路验证仿真实例
习题
第4章 可编程逻辑器件
4.1 PLD简介
4.1.1 PLD的发展
4.1.2 PLD的基本结构和特点
4.2 PLD的编程原理和方式
4.2.1 PLD的编程原理
4.2.2 PLD的编程方式
4.3 PLD的分类
4.3.1 根据“与”阵列和“或”阵列是否可编程分类
4.3.2 根据性能分类
4.4 CPLD和FPGA
4 4 1 CPLD
4.4.2 FPGA
4.4.3 CPLD和FPGA的差别与特点
4.5 Ahera公司的PLD
4.5.1 Ahera公司的CPLD
4.5.2 Ahera公司的FPGA
习题
第5章 硬件描述语言Verilog HDL
5.1 Verilog HDL简介
5.2 Verilog HDL的特点
5.3 Verilog HDL重要的功能和概念
5.4 Verilog HDL的语法规定与常规要素
5.5 Verilog HDL代码的基本结构
5.6 Verilog HDL的结构说明语句
5.7 Verilog HDL语句的顺序执行与并行执行
5.8 Verilog HDL模块的种类和描述
5.9 Verilog HDL仿真语句
5.9.1 Verilog HDL仿真语句介绍
5.9.2 Verilog HDL仿真语句应用举例
5.10 常用数字电路的Verilog HDL系统设计
5.10.1 组合逻辑门电路系统设计
5.10.2 时序电路系统设计
习题
第6章 数字集成软件Quartus Ⅱ及其应用
6.1 Quartus Ⅱ简介
6.2 Quartus Ⅱ的设计流程
6.3 Quartus Ⅱ的设计应用
6.4 时序分析
6.5 基于PowerPlay Power Analyzer Tool的功耗估算
6.6 调用带参数的库元件
6.7 SignalTap Ⅱ嵌入逻辑分析仪
6.7.1 SignalTap Ⅱ的使用
6.7.2 SignalTap Ⅱ的设计举例
6.7.3 波形仿真
6.7.4 使用SignalTap Ⅱ嵌入式逻辑分析仪进行实时测试
习题
第7章 仿真软件ModelSim及其应用
7.1 ModelSim简介
7.2 ModelSim的特点
7.3 ModelSim仿真流程
7.4 ModelSim交互命令方式介绍
7.5 ModelSim批处理仿真文件和工作方式
7.6 ModelSim的Verilog HDL测试平台设计
7.7 ModelSim仿真设计举例
7.7.1 4位加法器的ModelSim仿真设计
7.7.2 十进制计数器的ModelSim功能仿真设计
7.7.3 十进制计数器的ModelSim时序仿真设计
习题
第8章 综合软件Synplify Pro及其应用
8.1 Synplify Pro简介
8.2 Synplify Pro的特点
8.3 Synplify Pro综合设计
8.4 十进制计数器的Synplify Pro综合设计应用举例
8.4.1 十进制计数器前端设计
8.4.2 十进制计数器的Synplify Pro综合设计
8.4.3 十进制计数器后端设计
习题
第9章 EDA技术综合设计应用
9.1 Muhisim8设计仿真应用实例
9.1.1 模拟/数字混合电路系统设计仿真实例
9.1.2 高频电子电路设计仿真实例
9.2 基于多种EDA软件的数字电路系统设计实例
9.2.1 模60计数器
9.2.2 交通灯控制器
9.2.3 UART数据接收发送器
9.2.4 FIFO数据缓存器
9.2.5 可编程并行接口8255芯片
习题
附录
附录A 基于PSpice的仿真分析实验
附录B 基于Multisim8的设计仿真实验
附录C 基于Quartus Ⅱ的设计实验
附录D 基于ModelSim和Synplify Pro的设计参考实验
附录E Trex-C1 FPGA开发板引脚表
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《集成电路设计与验证：原理、方法与实践》 引言 在信息爆炸、技术飞速迭代的时代，集成电路（Integrated Circuit, IC）作为现代电子系统的核心，其设计与制造的复杂性与日俱增。从掌上设备到超级计算机，从汽车电子到航空航天，无不依赖于高性能、低功耗、高可靠性的集成电路。然而，集成电路的设计过程绝非易事，它是一个高度专业化、系统化且极具挑战性的工程领域。从最初的概念构思、系统级规划，到详细的逻辑设计、物理实现，再到最终的功能和性能验证，每一个环节都需要精密的工具、严谨的方法和深厚的专业知识。 本书旨在深入探讨集成电路设计的核心原理、先进方法以及在实际应用中的关键技术。我们期望通过系统的阐述，为读者构建一个清晰、完整的集成电路设计知识体系，帮助他们理解从抽象的系统需求转化为可制造的物理芯片的整个生命周期。本书不仅面向初学者，希望为他们搭建坚实的理论基础，也面向有一定经验的设计师，希望能提供更深入的洞察和前沿的技术参考。 第一部分：集成电路设计概述与流程 1. 集成电路的基本概念与演进： 摩尔定律的起源与解读： 探讨集成电路晶体管数量在一定时间内翻倍的现象，以及其对行业发展的驱动作用。 不同集成电路技术的比较： 详细介绍模拟集成电路、数字集成电路、混合信号集成电路的特点、应用领域及设计挑战。 半导体工艺的发展： 概述从早期的平面工艺到现代的FinFET、GAA等三维晶体管技术的演进，以及工艺参数（如线宽、介质材料）对电路性能的影响。 集成电路设计流程概览： 描绘一个典型的集成电路设计流程图，包括需求分析、系统架构设计、功能模块设计、逻辑综合、布局布线、版图设计、后仿真验证、流片等关键阶段。 2. 集成电路设计的挑战与趋势： 设计复杂度的指数级增长： 分析晶体管数量激增带来的设计、验证和功耗管理等方面的挑战。 功耗与性能的权衡： 探讨如何在满足性能需求的同时，有效降低芯片的功耗，以应对移动设备和绿色计算的需求。 可靠性与可制造性： 关注芯片在制造过程中和工作环境下的可靠性问题，如信号完整性、电源完整性、工艺变化的影响，以及如何设计可制造性良好的版图。 新兴设计范式： 介绍先进设计方法，如系统级设计（System-Level Design, SLD）、高级建模（High-Level Synthesis, HLS）、芯片lets（Chiplets）等，以及它们如何应对当前的设计挑战。 第二部分：数字集成电路设计 1. 数字逻辑设计基础： 布尔代数与逻辑门： 回顾逻辑门（AND, OR, NOT, XOR等）的工作原理，以及如何使用布尔代数进行逻辑化简。 组合逻辑与时序逻辑： 区分组合逻辑（输出仅取决于当前输入）和时序逻辑（输出取决于当前输入和历史状态），并介绍基本的触发器（Flip-Flop）和锁存器（Latch）。 状态机设计： 讲解有限状态机（Finite State Machine, FSM）的原理、设计方法（如Mealy型和Moore型），以及其在控制逻辑中的应用。 2. 硬件描述语言（HDL）： Verilog HDL： 介绍Verilog的基本语法、数据类型、运算符、模块实例化、过程块（`always`）、赋值语句（阻塞与非阻塞），以及如何描述组合逻辑和时序逻辑。 VHDL： 介绍VHDL的结构、实体（Entity）、架构（Architecture）、信号、变量、进程（Process），以及如何实现逻辑功能。 HDL在设计流程中的作用： 阐述HDL如何作为描述电路结构和行为的通用语言，支撑从功能仿真到逻辑综合的整个流程。 3. 逻辑综合（Logic Synthesis）： 综合的基本原理： 解释综合工具如何将HDL描述转化为门级网表（Netlist），以及优化目标（如面积、速度、功耗）。 技术映射（Technology Mapping）： 介绍标准单元库（Standard Cell Library）的概念，以及综合工具如何将逻辑功能映射到具体的标准单元。 综合工具的使用： 演示典型的综合工具（如Synopsys Design Compiler, Cadence Genus）的使用流程，包括约束文件的编写、综合命令的执行和结果的查看。 4. 静态时序分析（Static Timing Analysis, STA）： 时序约束的定义： 介绍时钟周期、输入/输出延迟、时钟偏移（Clock Skew）等时序约束的概念。 建立时间（Setup Time）与保持时间（Hold Time）： 详细解释触发器对数据稳定的要求，以及时序违例（Timing Violation）的产生原因。 STA的算法与工具： 阐述STA如何通过分析路径上的延迟，判断电路是否满足时序要求，并介绍常见的STA工具。 第三部分：模拟集成电路设计 1. 模拟电路基础： MOSFET器件模型： 介绍MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的工作原理、不同工作区域（截止区、线性区、饱和区）的电流-电压特性，以及简单的DC和AC模型。 基本模拟电路单元： 讲解电流镜（Current Mirror）、差分放大器（Differential Amplifier）、共源/共栅放大器（Common Source/Common Gate Amplifier）、运算放大器（Operational Amplifier）等基本模拟电路模块的设计与分析。 噪声与失真： 探讨模拟电路中的噪声来源（热噪声、闪烁噪声等）和失真（谐波失真、互调失真），以及设计上如何抑制它们。 2. 模拟电路设计方法： 跨导（Transconductance）与增益（Gain）： 分析放大器增益的计算，以及如何通过器件尺寸和偏置电流来调整。 带宽（Bandwidth）与频率响应： 探讨电路的频率特性，如单位增益带宽积（GBW），以及如何设计以满足特定频率响应要求。 电源抑制比（PSRR）与共模抑制比（CMRR）： 讲解这些参数对模拟电路抗干扰能力的重要性，以及如何通过电路结构来优化。 3. 模拟电路设计工具与仿真： 电路仿真器（SPICE）： 介绍SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）及其变种（如HSPICE, Spectre）在模拟电路设计中的作用，包括DC、AC、瞬态（Transient）仿真。 版图生成与后仿真： 介绍如何在电路设计软件中绘制版图，以及利用提取参数进行寄生参数仿真（Parasitic Extraction and Post-Layout Simulation）。 第四部分：混合信号与系统级设计 1. 混合信号集成电路： 模数转换器（ADC）与数模转换器（DAC）： 讲解ADC和DAC的基本原理、不同类型（如逐次逼近型、Σ-Δ型、SAR型）的特点和应用，以及关键性能指标（分辨率、采样率、线性度）。 锁相环（PLL）与延迟锁定环（DLL）： 介绍PLL和DLL在时钟生成、时钟同步、抖动（Jitter）抑制等方面的作用。 低功耗设计技术： 探讨在混合信号电路中实现低功耗的常用方法，如门控时钟（Clock Gating）、电源门控（Power Gating）、动态电压频率调整（DVFS）等。 2. 系统级设计（System-Level Design, SLD）： 系统建模与仿真： 介绍使用高级抽象模型（如MATLAB/Simulink, SystemC）进行系统级功能验证和性能评估。 接口设计与通信协议： 讨论不同IP核（Intellectual Property Core）之间的接口标准（如AXI, AHB）和通信协议。 IP核复用与IP集成： 讲解IP核的概念，以及如何在SoC（System-on-Chip）设计中高效地集成和验证第三方IP。 3. 高级验证方法： 功能仿真（Functional Simulation）： 介绍使用Testbench和仿真工具对HDL设计进行功能验证。 形式验证（Formal Verification）： 探讨形式验证技术如何通过数学方法证明设计的正确性，无需大量的测试向量。 覆盖率分析（Coverage Analysis）： 解释代码覆盖率、功能覆盖率等概念，以及如何使用它们来评估验证的完备性。 低功耗验证： 关注在设计流程中如何对低功耗功能进行有效验证。 第五部分：物理设计与制造 1. 布局（Placement）与时钟树综合（Clock Tree Synthesis, CTS）： 布局的目标与算法： 介绍如何将标准单元放置在芯片区域，以优化面积、时序和功耗。 时钟树的构建： 阐述如何构建低偏斜（Low Skew）的时钟树，以保证时钟信号同步到达所有寄存器。 2. 布线（Routing）： 布线的过程与挑战： 介绍如何连接版图中的引脚，以及布线过程中遇到的信号完整性、拥塞（Congestion）等问题。 多层金属布线： 探讨现代芯片设计中如何利用多层金属层来完成复杂的布线。 3. 版图设计与物理验证（Physical Verification, PV）： 版图设计规则（Design Rule Check, DRC）： 介绍制造厂提出的DRC规则，以及如何通过DRC检查来确保版图符合可制造性要求。 寄生参数提取（Parasitic Extraction）： 解释版图提取出的电阻和电容信息，以及其对仿真精度的重要性。 版图与原理图一致性检查（Layout Versus Schematic, LVS）： 阐述LVS如何验证版图与设计时的原理图是否一致。 设计可制造性（Design For Manufacturability, DFM）与设计可测试性（Design For Testability, DFT）： 探讨在设计初期如何考虑制造和测试的因素。 4. 制造流程与封装： 光刻、刻蚀、薄膜沉积等工艺： 简要介绍集成电路制造的核心工艺步骤。 芯片测试与封装： 阐述芯片制造完成后的最终测试和封装过程。 结论 集成电路设计是一个集理论、技术与实践于一体的复杂工程领域。本书从基础概念出发，系统地介绍了数字、模拟和混合信号集成电路的设计流程、核心原理、关键技术和主流工具。通过深入学习本书内容，读者将能够： 理解集成电路设计的完整流程和各个环节的关键挑战。 掌握数字逻辑设计、HDL编程、逻辑综合与静态时序分析的基础知识。 熟悉模拟电路设计的基本原理、常用模块和仿真方法。 了解混合信号电路设计的重要组成部分（ADC, DAC, PLL）及其设计考量。 认识系统级设计和高级验证技术在现代SoC开发中的重要性。 初步了解物理设计、版图验证以及芯片制造的基本概念。 本书旨在成为读者在集成电路设计领域探索的可靠伙伴，希望它能激发您对这一迷人领域的深入研究兴趣，并为您的实际设计工作提供有力的支持。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面那种深邃的蓝色调，配上简洁的白色字体，透露着一种沉稳和专业的气息。拿到手里，纸张的质感也相当不错，那种微微哑光的触感，读起来非常舒服，长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。我尤其欣赏它在排版上的用心，章节之间的过渡自然流畅，图文并茂的地方更是恰到好处，没有那种为了凑版面而堆砌图表的生硬感。对于我这种需要经常查阅技术细节的读者来说，清晰的索引和详尽的术语表简直是福音，能迅速定位到想要的内容。整体来看，出版方的用心程度是显而易见的，这不仅仅是一本工具书，更像是一件精心打磨的工艺品，让人愿意把它摆在书架上，时不时地翻阅和品味。这种对细节的极致追求，在当前的科技类图书中，是比较少见的，也从侧面反映了内容本身的厚度和价值。

评分☆☆☆☆☆

作者在对前沿技术进行展望和讨论时，展现出一种难得的老练和审慎。很多技术书籍为了追求“新颖”，会过度夸大尚未成熟的技术潜力，给读者带来不切实际的期望。但这本书的处理方式则非常成熟：它既不会回避那些新兴的概念，但同时也会明确指出当前技术成熟度（T.R.L.）的限制，并对未来可能遇到的挑战进行了冷静的预判。例如，在讨论下一代架构的潜力时，作者花了相当大的篇幅去分析潜在的功耗瓶颈和算法复杂性问题，而不是一味地歌颂未来。这种不盲从、重实证的态度，让读者在保持对新技术好奇心的同时，也能脚踏实地地规划自己的学习和研发路径。读到这些部分，我感受到的不是一个急于求成的布道者，而是一位深谙技术发展规律的智者，他的每一句告诫都掷地有声，充满了经验的重量。

评分☆☆☆☆☆

初读这本书的绪论部分，我就被作者那种抽丝剥茧般的叙事方式所吸引。它并没有直接跳入复杂的技术名词泥潭，而是非常耐心地从基础概念讲起，仿佛一位经验丰富的大师，牵着初学者的手，一步步领略这门领域的宏大图景。尤其是对于那些跨学科背景的读者而言，作者构建的知识体系非常有逻辑性，每一个新的知识点都会巧妙地与前面已经学到的内容建立联系，形成一个坚固的知识网络。我记得其中有一章专门探讨了历史演进的脉络，通过对比不同发展阶段的技术路径，读者可以深刻理解当前主流技术方案的必然性。这种历史的纵深感，让原本抽象的技术原理变得生动起来，不再是孤立的公式和算法，而是人类智慧不断探索和突破的结晶。读完这一部分，我感觉自己对整个技术领域的“大局观”有了极大的提升，不再满足于解决眼前的小问题，而是开始思考更深层次的设计哲学。

评分☆☆☆☆☆

从语言风格上看，这本书的行文流畅度非常高，即便是处理那些极其复杂的逻辑关系和数学推导时，作者也总能找到一种优雅的表达方式。它不是那种枯燥乏味的教科书腔调，而是带着一种知识分享的热情。我发现，即便是那些需要反复推敲的概念，作者也能通过巧妙的比喻或类比，迅速将其“接地气”。比如，书中对某一复杂数据结构进行解释时，竟然引用了古典园林的设计哲学，一下子就让晦涩的结构变得具象化和可理解。这种跨领域的联想能力，极大地丰富了阅读体验。对于我这种需要通过多种感官去吸收知识的学习者来说，这种富有文采和洞察力的文字，是保证阅读兴趣持久不衰的关键要素。它不仅是知识的传递，更是一种思维方式的启迪，让人在学习技术的同时，也体会到文字本身的魅力。

评分☆☆☆☆☆

这本书在案例分析部分的详尽程度，绝对是超出了我的预期。我通常对理论书籍持谨慎态度，因为很多时候理论和实践之间总有一道难以逾越的鸿沟。然而，这本书提供的那些详尽的、贴近工业界实际的案例，简直就是一座宝藏。它不仅仅是展示了“怎么做”，更深入地剖析了“为什么这样做”，甚至是“做错后如何修正”。我特别对比了书中对某一特定设计流程的优化方案，它列出了三种不同的实现路径，并从资源消耗、运行效率和可维护性等多个维度进行了量化的比较。这种严谨的对比分析，让我对如何权衡技术决策有了更清晰的认识。对于我日常工作中遇到的瓶颈问题，这本书里提供的思路和参考架构，直接就给了我解决问题的灵感和方向，极大地提高了我的工作效率。这种实战指导的力度，是很多同类书籍望尘莫及的。