正版剛EDA技術與應用9787111242796陳新華 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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陳新華 著

圖書標籤:

• EDA
• 集成電路設計
• 數字電路
• 模擬電路
• Verilog
• VHDL
• FPGA
• ASIC
• 電子設計自動化
• 陳新華

店鋪： 溫文爾雅圖書專營店

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111242796

商品編碼：29759523220

包裝：平裝

齣版時間：2008-08-01

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基本信息

書名：EDA技術與應用

定價：36.00元

作者：陳新華

齣版社：機械工業齣版社

齣版日期：2008-08-01

ISBN：9787111242796

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.522kg

編輯推薦

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本書是針對當前電子設計自動化(EDA)技術發展日新月異，係統設計、芯片設計和電路設計中的應用軟件不斷升級，設計理念、設計手段不斷提高的情況而編寫的。在編寫上突齣理論與實踐相結閤的風格，由淺入深地介紹瞭EDA技術、各種設計仿真軟件的使用方法、可編程邏輯器件的概念和基本應用、EDA綜閤設計等內容。 本書是作者多年教學改革的成果，其內容已經在多門課程中得到瞭實踐，尤其是在山東省精品課程“數字電子技術”的教學中得到瞭充分的驗證，證明本書緊跟當前科技發展的需要，符閤普通高等院校電子電氣信息類各專業“EDA技術與應用”的教學要求。本書既可作為教材和參考書，也可作為電子行業工程技術人員的入門讀物和軟件操作手冊，讀者可以根據自己的需要對有關內容加以組閤和取捨。

內容提要

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本書為普通高等教育“十一五”規劃教材，主要內容包括：EDA技術；電路設計仿真軟件：PSpice、Multisim8的使用方法；可編程邏輯器件的工作原理、分類及應用；硬件描述語言Vetilog HDL的語法要點與設計實例；數字集成軟件QuartLts Ⅱ、仿真軟件ModelSim、綜閤軟件Synplify Pro等的使用方法及設計流程；EDA技術綜閤設計實例。
本書內容全麵，注重基礎，理論聯係實際，突齣實用性，並使用大量圖錶說明問題，編寫簡明精煉、針對性強，設計實例都通過瞭編譯，設計文件和參數選擇都經過驗證，便於讀者對內容的理解和掌握。
本書配有免費電子課件，歡迎選用本書作教材的老師登錄.cmpedu.下載或發郵件到wbj@cmpbook.索取。
本書可作為高等工科院校電子電氣信息類各專業“EDA技術與應用”方麵的教材或參考書，也可作為計算機仿真和計算機輔助設計的實訓課程教材，還可作為廣大電子設計人員的設計參考書或使用手冊。

目錄

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前言
章 EDA技術
1.1 EDA技術簡介
1.1.1 EDA技術的起源
1.1.2 EDA技術的發展趨勢及特點
1.2 常用EDA軟件介紹
1.2.1 EDA軟件的分類
1.2.2 EDA軟件的發展趨勢
1.3 EDA工程的設計流程
1.4 EDA工程的設計方法
習題
第2章 電路設計仿真軟件PSpice及其應用
2.1 PSpice簡介
2.2 PSpice的有關要求和規定
2.3 PSpice中電路的描述
2.4 PSpice的主要分析仿真功能
2.5 PSpice 9.1仿真平颱操作及使用介紹
2.6 PSpice 9.1應用設計舉例
2.7 OrCAD Capture仿真平颱使用介紹
2.7.1 OrCAD PSpice繪製電路原理圖
2.7.2 OrCAD PSpice電路設計
2.8 OrCAD Capture仿真設計舉例
2.8.1 直流掃描分析的應用
2.8.2 BJT單管共射放大電路設計
2.8.3 CMOS單級放大電路
2.8.4 PSpice的兩級放大電路放大器分析
2.8.5 數字電路仿真分析
習題
第3章 電路設計仿真軟件Multisim8
3.1 Multisim8的特點
3.2 Multisim8的基本功能
3.3 Multisim8用戶界麵及操作
3.3.1 Muhisim8的主窗口界麵
3.3.2 主菜單欄
3.3.3 工具欄
3.4 Multisim8的元器件與元器件庫
3.5 Multisim8的虛擬儀器及其使用
3.6 電路的仿真與分析
3.6.1 Muhisim8界麵的設置
3.6.2 創建應用電路
3.6.3 電路仿真
3.6.4 電路基本分析方法
3.7 仿真電路的後處理
3.7.1 電路的統計信息報告
3.7.2 導入／導齣仿真電路的信息
3.7.3 後處理器
3.8 Multisim8設計仿真實例
3.8.1 電路原理驗證仿真實例
3.8.2 模擬電子電路驗證仿真實例
3.8.3 數字電子電路驗證仿真實例
習題
第4章 可編程邏輯器件
4.1 PLD簡介
4.1.1 PLD的發展
4.1.2 PLD的基本結構和特點
4.2 PLD的編程原理和方式
4.2.1 PLD的編程原理
4.2.2 PLD的編程方式
4.3 PLD的分類
4.3.1 根據“與”陣列和“或”陣列是否可編程分類
4.3.2 根據性能分類
4.4 CPLD和FPGA
4 4 1 CPLD
4.4.2 FPGA
4.4.3 CPLD和FPGA的差彆與特點
4.5 Ahera公司的PLD
4.5.1 Ahera公司的CPLD
4.5.2 Ahera公司的FPGA
習題
第5章 硬件描述語言Verilog HDL
5.1 Verilog HDL簡介
5.2 Verilog HDL的特點
5.3 Verilog HDL重要的功能和概念
5.4 Verilog HDL的語法規定與常規要素
5.5 Verilog HDL代碼的基本結構
5.6 Verilog HDL的結構說明語句
5.7 Verilog HDL語句的順序執行與並行執行
5.8 Verilog HDL模塊的種類和描述
5.9 Verilog HDL仿真語句
5.9.1 Verilog HDL仿真語句介紹
5.9.2 Verilog HDL仿真語句應用舉例
5.10 常用數字電路的Verilog HDL係統設計
5.10.1 組閤邏輯門電路係統設計
5.10.2 時序電路係統設計
習題
第6章 數字集成軟件Quartus Ⅱ及其應用
6.1 Quartus Ⅱ簡介
6.2 Quartus Ⅱ的設計流程
6.3 Quartus Ⅱ的設計應用
6.4 時序分析
6.5 基於PowerPlay Power Analyzer Tool的功耗估算
6.6 調用帶參數的庫元件
6.7 SignalTap Ⅱ嵌入邏輯分析儀
6.7.1 SignalTap Ⅱ的使用
6.7.2 SignalTap Ⅱ的設計舉例
6.7.3 波形仿真
6.7.4 使用SignalTap Ⅱ嵌入式邏輯分析儀進行實時測試
習題
第7章 仿真軟件ModelSim及其應用
7.1 ModelSim簡介
7.2 ModelSim的特點
7.3 ModelSim仿真流程
7.4 ModelSim交互命令方式介紹
7.5 ModelSim批處理仿真文件和工作方式
7.6 ModelSim的Verilog HDL測試平颱設計
7.7 ModelSim仿真設計舉例
7.7.1 4位加法器的ModelSim仿真設計
7.7.2 十進製計數器的ModelSim功能仿真設計
7.7.3 十進製計數器的ModelSim時序仿真設計
習題
第8章 綜閤軟件Synplify Pro及其應用
8.1 Synplify Pro簡介
8.2 Synplify Pro的特點
8.3 Synplify Pro綜閤設計
8.4 十進製計數器的Synplify Pro綜閤設計應用舉例
8.4.1 十進製計數器前端設計
8.4.2 十進製計數器的Synplify Pro綜閤設計
8.4.3 十進製計數器後端設計
習題
第9章 EDA技術綜閤設計應用
9.1 Muhisim8設計仿真應用實例
9.1.1 模擬/數字混閤電路係統設計仿真實例
9.1.2 高頻電子電路設計仿真實例
9.2 基於多種EDA軟件的數字電路係統設計實例
9.2.1 模60計數器
9.2.2 交通燈控製器
9.2.3 UART數據接收發送器
9.2.4 FIFO數據緩存器
9.2.5 可編程並行接口8255芯片
習題
附錄
附錄A 基於PSpice的仿真分析實驗
附錄B 基於Multisim8的設計仿真實驗
附錄C 基於Quartus Ⅱ的設計實驗
附錄D 基於ModelSim和Synplify Pro的設計參考實驗
附錄E Trex-C1 FPGA開發闆引腳錶
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《集成電路設計與驗證：原理、方法與實踐》 引言 在信息爆炸、技術飛速迭代的時代，集成電路（Integrated Circuit, IC）作為現代電子係統的核心，其設計與製造的復雜性與日俱增。從掌上設備到超級計算機，從汽車電子到航空航天，無不依賴於高性能、低功耗、高可靠性的集成電路。然而，集成電路的設計過程絕非易事，它是一個高度專業化、係統化且極具挑戰性的工程領域。從最初的概念構思、係統級規劃，到詳細的邏輯設計、物理實現，再到最終的功能和性能驗證，每一個環節都需要精密的工具、嚴謹的方法和深厚的專業知識。 本書旨在深入探討集成電路設計的核心原理、先進方法以及在實際應用中的關鍵技術。我們期望通過係統的闡述，為讀者構建一個清晰、完整的集成電路設計知識體係，幫助他們理解從抽象的係統需求轉化為可製造的物理芯片的整個生命周期。本書不僅麵嚮初學者，希望為他們搭建堅實的理論基礎，也麵嚮有一定經驗的設計師，希望能提供更深入的洞察和前沿的技術參考。 第一部分：集成電路設計概述與流程 1. 集成電路的基本概念與演進： 摩爾定律的起源與解讀： 探討集成電路晶體管數量在一定時間內翻倍的現象，以及其對行業發展的驅動作用。 不同集成電路技術的比較： 詳細介紹模擬集成電路、數字集成電路、混閤信號集成電路的特點、應用領域及設計挑戰。 半導體工藝的發展： 概述從早期的平麵工藝到現代的FinFET、GAA等三維晶體管技術的演進，以及工藝參數（如綫寬、介質材料）對電路性能的影響。 集成電路設計流程概覽： 描繪一個典型的集成電路設計流程圖，包括需求分析、係統架構設計、功能模塊設計、邏輯綜閤、布局布綫、版圖設計、後仿真驗證、流片等關鍵階段。 2. 集成電路設計的挑戰與趨勢： 設計復雜度的指數級增長： 分析晶體管數量激增帶來的設計、驗證和功耗管理等方麵的挑戰。 功耗與性能的權衡： 探討如何在滿足性能需求的同時，有效降低芯片的功耗，以應對移動設備和綠色計算的需求。 可靠性與可製造性： 關注芯片在製造過程中和工作環境下的可靠性問題，如信號完整性、電源完整性、工藝變化的影響，以及如何設計可製造性良好的版圖。 新興設計範式： 介紹先進設計方法，如係統級設計（System-Level Design, SLD）、高級建模（High-Level Synthesis, HLS）、芯片lets（Chiplets）等，以及它們如何應對當前的設計挑戰。 第二部分：數字集成電路設計 1. 數字邏輯設計基礎： 布爾代數與邏輯門： 迴顧邏輯門（AND, OR, NOT, XOR等）的工作原理，以及如何使用布爾代數進行邏輯化簡。 組閤邏輯與時序邏輯： 區分組閤邏輯（輸齣僅取決於當前輸入）和時序邏輯（輸齣取決於當前輸入和曆史狀態），並介紹基本的觸發器（Flip-Flop）和鎖存器（Latch）。 狀態機設計： 講解有限狀態機（Finite State Machine, FSM）的原理、設計方法（如Mealy型和Moore型），以及其在控製邏輯中的應用。 2. 硬件描述語言（HDL）： Verilog HDL： 介紹Verilog的基本語法、數據類型、運算符、模塊實例化、過程塊（`always`）、賦值語句（阻塞與非阻塞），以及如何描述組閤邏輯和時序邏輯。 VHDL： 介紹VHDL的結構、實體（Entity）、架構（Architecture）、信號、變量、進程（Process），以及如何實現邏輯功能。 HDL在設計流程中的作用： 闡述HDL如何作為描述電路結構和行為的通用語言，支撐從功能仿真到邏輯綜閤的整個流程。 3. 邏輯綜閤（Logic Synthesis）： 綜閤的基本原理： 解釋綜閤工具如何將HDL描述轉化為門級網錶（Netlist），以及優化目標（如麵積、速度、功耗）。 技術映射（Technology Mapping）： 介紹標準單元庫（Standard Cell Library）的概念，以及綜閤工具如何將邏輯功能映射到具體的標準單元。 綜閤工具的使用： 演示典型的綜閤工具（如Synopsys Design Compiler, Cadence Genus）的使用流程，包括約束文件的編寫、綜閤命令的執行和結果的查看。 4. 靜態時序分析（Static Timing Analysis, STA）： 時序約束的定義： 介紹時鍾周期、輸入/輸齣延遲、時鍾偏移（Clock Skew）等時序約束的概念。 建立時間（Setup Time）與保持時間（Hold Time）： 詳細解釋觸發器對數據穩定的要求，以及時序違例（Timing Violation）的産生原因。 STA的算法與工具： 闡述STA如何通過分析路徑上的延遲，判斷電路是否滿足時序要求，並介紹常見的STA工具。 第三部分：模擬集成電路設計 1. 模擬電路基礎： MOSFET器件模型： 介紹MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）的工作原理、不同工作區域（截止區、綫性區、飽和區）的電流-電壓特性，以及簡單的DC和AC模型。 基本模擬電路單元： 講解電流鏡（Current Mirror）、差分放大器（Differential Amplifier）、共源/共柵放大器（Common Source/Common Gate Amplifier）、運算放大器（Operational Amplifier）等基本模擬電路模塊的設計與分析。 噪聲與失真： 探討模擬電路中的噪聲來源（熱噪聲、閃爍噪聲等）和失真（諧波失真、互調失真），以及設計上如何抑製它們。 2. 模擬電路設計方法： 跨導（Transconductance）與增益（Gain）： 分析放大器增益的計算，以及如何通過器件尺寸和偏置電流來調整。 帶寬（Bandwidth）與頻率響應： 探討電路的頻率特性，如單位增益帶寬積（GBW），以及如何設計以滿足特定頻率響應要求。 電源抑製比（PSRR）與共模抑製比（CMRR）： 講解這些參數對模擬電路抗乾擾能力的重要性，以及如何通過電路結構來優化。 3. 模擬電路設計工具與仿真： 電路仿真器（SPICE）： 介紹SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）及其變種（如HSPICE, Spectre）在模擬電路設計中的作用，包括DC、AC、瞬態（Transient）仿真。 版圖生成與後仿真： 介紹如何在電路設計軟件中繪製版圖，以及利用提取參數進行寄生參數仿真（Parasitic Extraction and Post-Layout Simulation）。 第四部分：混閤信號與係統級設計 1. 混閤信號集成電路： 模數轉換器（ADC）與數模轉換器（DAC）： 講解ADC和DAC的基本原理、不同類型（如逐次逼近型、Σ-Δ型、SAR型）的特點和應用，以及關鍵性能指標（分辨率、采樣率、綫性度）。 鎖相環（PLL）與延遲鎖定環（DLL）： 介紹PLL和DLL在時鍾生成、時鍾同步、抖動（Jitter）抑製等方麵的作用。 低功耗設計技術： 探討在混閤信號電路中實現低功耗的常用方法，如門控時鍾（Clock Gating）、電源門控（Power Gating）、動態電壓頻率調整（DVFS）等。 2. 係統級設計（System-Level Design, SLD）： 係統建模與仿真： 介紹使用高級抽象模型（如MATLAB/Simulink, SystemC）進行係統級功能驗證和性能評估。 接口設計與通信協議： 討論不同IP核（Intellectual Property Core）之間的接口標準（如AXI, AHB）和通信協議。 IP核復用與IP集成： 講解IP核的概念，以及如何在SoC（System-on-Chip）設計中高效地集成和驗證第三方IP。 3. 高級驗證方法： 功能仿真（Functional Simulation）： 介紹使用Testbench和仿真工具對HDL設計進行功能驗證。 形式驗證（Formal Verification）： 探討形式驗證技術如何通過數學方法證明設計的正確性，無需大量的測試嚮量。 覆蓋率分析（Coverage Analysis）： 解釋代碼覆蓋率、功能覆蓋率等概念，以及如何使用它們來評估驗證的完備性。 低功耗驗證： 關注在設計流程中如何對低功耗功能進行有效驗證。 第五部分：物理設計與製造 1. 布局（Placement）與時鍾樹綜閤（Clock Tree Synthesis, CTS）： 布局的目標與算法： 介紹如何將標準單元放置在芯片區域，以優化麵積、時序和功耗。 時鍾樹的構建： 闡述如何構建低偏斜（Low Skew）的時鍾樹，以保證時鍾信號同步到達所有寄存器。 2. 布綫（Routing）： 布綫的過程與挑戰： 介紹如何連接版圖中的引腳，以及布綫過程中遇到的信號完整性、擁塞（Congestion）等問題。 多層金屬布綫： 探討現代芯片設計中如何利用多層金屬層來完成復雜的布綫。 3. 版圖設計與物理驗證（Physical Verification, PV）： 版圖設計規則（Design Rule Check, DRC）： 介紹製造廠提齣的DRC規則，以及如何通過DRC檢查來確保版圖符閤可製造性要求。 寄生參數提取（Parasitic Extraction）： 解釋版圖提取齣的電阻和電容信息，以及其對仿真精度的重要性。 版圖與原理圖一緻性檢查（Layout Versus Schematic, LVS）： 闡述LVS如何驗證版圖與設計時的原理圖是否一緻。 設計可製造性（Design For Manufacturability, DFM）與設計可測試性（Design For Testability, DFT）： 探討在設計初期如何考慮製造和測試的因素。 4. 製造流程與封裝： 光刻、刻蝕、薄膜沉積等工藝： 簡要介紹集成電路製造的核心工藝步驟。 芯片測試與封裝： 闡述芯片製造完成後的最終測試和封裝過程。 結論 集成電路設計是一個集理論、技術與實踐於一體的復雜工程領域。本書從基礎概念齣發，係統地介紹瞭數字、模擬和混閤信號集成電路的設計流程、核心原理、關鍵技術和主流工具。通過深入學習本書內容，讀者將能夠： 理解集成電路設計的完整流程和各個環節的關鍵挑戰。 掌握數字邏輯設計、HDL編程、邏輯綜閤與靜態時序分析的基礎知識。 熟悉模擬電路設計的基本原理、常用模塊和仿真方法。 瞭解混閤信號電路設計的重要組成部分（ADC, DAC, PLL）及其設計考量。 認識係統級設計和高級驗證技術在現代SoC開發中的重要性。 初步瞭解物理設計、版圖驗證以及芯片製造的基本概念。 本書旨在成為讀者在集成電路設計領域探索的可靠夥伴，希望它能激發您對這一迷人領域的深入研究興趣，並為您的實際設計工作提供有力的支持。

評分☆☆☆☆☆

作者在對前沿技術進行展望和討論時，展現齣一種難得的老練和審慎。很多技術書籍為瞭追求“新穎”，會過度誇大尚未成熟的技術潛力，給讀者帶來不切實際的期望。但這本書的處理方式則非常成熟：它既不會迴避那些新興的概念，但同時也會明確指齣當前技術成熟度（T.R.L.）的限製，並對未來可能遇到的挑戰進行瞭冷靜的預判。例如，在討論下一代架構的潛力時，作者花瞭相當大的篇幅去分析潛在的功耗瓶頸和算法復雜性問題，而不是一味地歌頌未來。這種不盲從、重實證的態度，讓讀者在保持對新技術好奇心的同時，也能腳踏實地地規劃自己的學習和研發路徑。讀到這些部分，我感受到的不是一個急於求成的布道者，而是一位深諳技術發展規律的智者，他的每一句告誡都擲地有聲，充滿瞭經驗的重量。

評分☆☆☆☆☆

這本書在案例分析部分的詳盡程度，絕對是超齣瞭我的預期。我通常對理論書籍持謹慎態度，因為很多時候理論和實踐之間總有一道難以逾越的鴻溝。然而，這本書提供的那些詳盡的、貼近工業界實際的案例，簡直就是一座寶藏。它不僅僅是展示瞭“怎麼做”，更深入地剖析瞭“為什麼這樣做”，甚至是“做錯後如何修正”。我特彆對比瞭書中對某一特定設計流程的優化方案，它列齣瞭三種不同的實現路徑，並從資源消耗、運行效率和可維護性等多個維度進行瞭量化的比較。這種嚴謹的對比分析，讓我對如何權衡技術決策有瞭更清晰的認識。對於我日常工作中遇到的瓶頸問題，這本書裏提供的思路和參考架構，直接就給瞭我解決問題的靈感和方嚮，極大地提高瞭我的工作效率。這種實戰指導的力度，是很多同類書籍望塵莫及的。

評分☆☆☆☆☆

從語言風格上看，這本書的行文流暢度非常高，即便是處理那些極其復雜的邏輯關係和數學推導時，作者也總能找到一種優雅的錶達方式。它不是那種枯燥乏味的教科書腔調，而是帶著一種知識分享的熱情。我發現，即便是那些需要反復推敲的概念，作者也能通過巧妙的比喻或類比，迅速將其“接地氣”。比如，書中對某一復雜數據結構進行解釋時，竟然引用瞭古典園林的設計哲學，一下子就讓晦澀的結構變得具象化和可理解。這種跨領域的聯想能力，極大地豐富瞭閱讀體驗。對於我這種需要通過多種感官去吸收知識的學習者來說，這種富有文采和洞察力的文字，是保證閱讀興趣持久不衰的關鍵要素。它不僅是知識的傳遞，更是一種思維方式的啓迪，讓人在學習技術的同時，也體會到文字本身的魅力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計著實讓人眼前一亮，封麵那種深邃的藍色調，配上簡潔的白色字體，透露著一種沉穩和專業的氣息。拿到手裏，紙張的質感也相當不錯，那種微微啞光的觸感，讀起來非常舒服，長時間閱讀也不會感到眼睛疲勞。我尤其欣賞它在排版上的用心，章節之間的過渡自然流暢，圖文並茂的地方更是恰到好處，沒有那種為瞭湊版麵而堆砌圖錶的生硬感。對於我這種需要經常查閱技術細節的讀者來說，清晰的索引和詳盡的術語錶簡直是福音，能迅速定位到想要的內容。整體來看，齣版方的用心程度是顯而易見的，這不僅僅是一本工具書，更像是一件精心打磨的工藝品，讓人願意把它擺在書架上，時不時地翻閱和品味。這種對細節的極緻追求，在當前的科技類圖書中，是比較少見的，也從側麵反映瞭內容本身的厚度和價值。

評分☆☆☆☆☆

初讀這本書的緒論部分，我就被作者那種抽絲剝繭般的敘事方式所吸引。它並沒有直接跳入復雜的技術名詞泥潭，而是非常耐心地從基礎概念講起，仿佛一位經驗豐富的大師，牽著初學者的手，一步步領略這門領域的宏大圖景。尤其是對於那些跨學科背景的讀者而言，作者構建的知識體係非常有邏輯性，每一個新的知識點都會巧妙地與前麵已經學到的內容建立聯係，形成一個堅固的知識網絡。我記得其中有一章專門探討瞭曆史演進的脈絡，通過對比不同發展階段的技術路徑，讀者可以深刻理解當前主流技術方案的必然性。這種曆史的縱深感，讓原本抽象的技術原理變得生動起來，不再是孤立的公式和算法，而是人類智慧不斷探索和突破的結晶。讀完這一部分，我感覺自己對整個技術領域的“大局觀”有瞭極大的提升，不再滿足於解決眼前的小問題，而是開始思考更深層次的設計哲學。