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出版者:机械工业

作者:钱建平

出品人:

页数:238

译者:

出版时间:2002-9

价格:20.00元

装帧:

isbn号码:9787111107040

丛书系列:

图书标签:

• 电路分析
• 电路原理
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• 电气工程
• 大学教材
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• 模拟电路
• 实践指导

《电子系统设计与实践》 书籍简介 本书深入探讨现代电子系统设计的核心原理与实践操作，旨在为读者提供一套全面、系统且与时俱进的知识体系。它不仅仅关注单一元器件的特性，更侧重于如何将这些元器件有机地组织、集成，最终构建出稳定、高效、可靠的复杂电子系统。全书结构严谨，逻辑清晰，从基础的信号处理理论入手，逐步过渡到复杂的系统架构设计、版图布局优化以及电磁兼容性（EMC）等关键工程问题。 第一部分：基础理论与信号完整性 本部分奠定了坚实的理论基础。首先，对模拟与数字信号在不同介质中传输的特性进行了深入分析，特别是针对高速数字电路中信号完整性（SI）面临的挑战，详细阐述了反射、串扰、时钟抖动等现象的物理成因及其量化模型。我们引入了传输线理论，并结合史密斯圆图工具，教授读者如何进行阻抗匹配设计，以确保信号在PCB走线上的清晰度和保真度。 模拟信号部分则聚焦于噪声分析与滤波技术。覆盖了从基本的RC滤波器到更复杂的有源滤波器设计，包括开关电容滤波器和低噪声放大器（LNA）的设计考量。对于电源完整性（PI），本书详细分析了去耦电容的选择、布局策略，以及如何通过优化电源分配网络（PDN）来抑制瞬态电流导致的电压跌落（IR Drop），这是确保系统稳定运行的基石。 第二部分：系统架构与模块化设计 本部分着重于从宏观角度审视电子系统的构建过程。我们将系统设计分解为可管理、可验证的模块，并探讨了模块间接口的设计原则，强调了标准化接口协议（如SPI, I2C, UART, PCIe等）的正确应用与时序控制。 系统架构设计部分引入了多种设计范式，例如流水线架构、并行处理架构以及混合信号系统中的隔离技术。书中通过多个实际案例，演示了如何根据系统需求（如功耗预算、实时性要求、成本限制）来权衡和选择最合适的架构方案。特别地，对于嵌入式系统，我们详细讲解了微处理器、DSP、FPGA等核心组件的选择标准、系统级互连（System Interconnect）的设计方法，以及如何有效地管理系统级功耗。 第三部分：高可靠性与电磁兼容性（EMC）工程 在现代电子产品中，可靠性与合规性是不可或缺的要素。本部分将EMC设计提升到与功能设计同等重要的地位。书中系统地介绍了电磁干扰的三个主要耦合路径——辐射、传导和辐射发射，以及抗扰度要求。 我们深入探讨了PCB布局中的“黄金法则”，例如，如何正确地处理地平面（Ground Plane）的划分与连接，如何实施屏蔽设计（Shielding），以及如何通过滤波和接地策略来满足FCC或CE等国际标准的要求。对于高频电路，还包含了共模抑制技术和差分信号的优化布局。 可靠性方面，本书讲解了热设计（Thermal Management）的重要性。通过有限元分析（FEA）的原理介绍，指导读者如何计算关键元器件的散热需求，如何设计有效的散热路径（包括热导管、散热片及风扇选型），以确保产品在规定的温度范围内长期稳定工作。 第四部分：设计验证与测试方法 理论设计必须经过严格的验证才能转化为可投入生产的产品。本部分详细介绍了设计验证流程（Design Verification Flow）。 首先，介绍了仿真技术，包括SPICE级电路仿真、信号完整性/电源完整性（SI/PI）的3D/2D场求解器仿真，以及系统级行为建模（如MATLAB/Simulink）。重点强调了如何建立仿真模型以准确反映实际物理现象，并指导读者如何从仿真结果中提取有效的设计改进信息。 在物理测试层面，本书详细介绍了关键的测试设备使用方法，如高性能示波器（高带宽、低噪声的设置）、矢量网络分析仪（VNA）在S参数测量中的应用，以及频谱分析仪在EMC预测试中的作用。我们提供了标准化的测试规范和故障排除指南，帮助工程师识别和解决原型板（Prototype Board）中常见的设计缺陷。 第五部分：前沿技术与设计趋势 最后，本书展望了电子系统设计领域的前沿发展方向。涵盖了先进封装技术（如2.5D/3D集成）、超低功耗设计技巧（如事件驱动架构和休眠模式管理）、以及物联网（IoT）系统中对无线连接（如RF前端设计基础）的要求。通过对这些新兴领域的探讨，帮助读者保持知识的更新，并为未来复杂异构系统的设计做好准备。 读者对象 本书面向电子工程、通信工程、自动化、计算机工程等相关专业的本科生、研究生，以及需要进行系统级设计和集成工作的工程师、技术人员。阅读本书需要具备基本的电路分析基础和熟悉基本的电子元器件知识。

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这本书的讲解方式简直是我的救星！我一直觉得电路理论太抽象，公式一大堆，根本不知道该怎么应用到实际问题中去。但是这本书，它用非常生活化的例子来解释那些复杂的概念，比如把电流比喻成水流，电压比喻成水压，一下子就让我明白了其中的关系。而且，它并没有停留在基础概念上，而是深入到了一些更高级的主题，比如各种滤波电路的设计和分析。最让我惊喜的是，书里有大量的动手实践环节，引导读者自己搭建电路，观察现象，这种“做中学”的过程，远比死记硬背公式有效得多。每完成一个实验，我都能清晰地看到书本知识是如何转化为实际功能的，那种成就感是无可比拟的。我强烈推荐给所有初学者和感觉自己在理论上卡住了的朋友们，它能帮你真正地建立起对电学世界的直观认识，让你不再惧怕那些复杂的电路图。作者的用心体现在每一个细节里，连那些容易混淆的术语都做了非常细致的区分和对比，读起来酣畅淋漓，完全没有枯燥感。

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我不得不说，这本书的排版设计简直是艺术品级别的。在众多技术类书籍中，它能做到如此清晰美观的排版，实属难得。图文的配合极其默契，每一个原理图的绘制都精准到位，线条的粗细、元件的标注都经过了深思熟虑，即便是第一次接触电路图的人，也能快速识别出各个部分的功能。更值得称赞的是，作者在关键的推导过程上采用了分步拆解的方式，大量的空白和恰当的间距，使得原本密集的数学推导过程变得呼吸顺畅，不再让人望而生畏。我发现自己可以非常放松地沉浸在阅读中，而不是忙于在密密麻麻的文字和符号中寻找方向。这本书的纸张质量也非常好，拿在手里有分量感，油墨清晰，长时间阅读也不会让眼睛感到疲劳。这种对阅读体验的极致追求，让学习过程本身成了一种享受，而不是一种负担。对于那些对视觉呈现有较高要求的读者来说，这本书绝对能带来超乎预期的愉悦感。

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这本书的结构逻辑性强到令人佩服，它仿佛为我的知识体系构建了一张坚固的骨架。它没有采用传统的章节线性推进，而是以“功能模块”为核心进行组织。例如，它会先集中讲解所有与“信号调理”相关的技术，包括放大、衰减和隔离，然后再过渡到“电源管理”模块。这种将功能聚类的方法，极大地帮助我将零散的知识点串联起来，形成了对一个完整电子系统架构的宏观认知。每一次翻阅，我都能迅速定位到我需要强化的那一类功能，而不是在厚厚的书中大海捞针。作者的思维跳跃性很高，但又总能用精妙的过渡语句将看似不相关的概念连接起来，这种高层次的概括能力，让阅读过程充满了启发性，促使我去思考不同电路模块之间的相互依赖关系。

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这本书的语言风格非常接地气，完全没有那种学院派的架子，读起来就像在和一位幽默风趣的导师面对面交流。作者似乎非常理解初学者在面对复杂概念时的心理障碍，因此在关键时刻总能适当地插入一些轻松的类比或者自嘲，有效地缓解了学习压力。我尤其喜欢他描述一些数学证明时的态度——不是冷冰冰的公式堆砌，而是带着一种探索未知的好奇心，一步步引导读者去“发现”这个结论的合理性。这种充满“人情味”的写作方式，让原本枯燥的理论学习过程变得生动有趣，让人愿意主动去探究深层原理，而不是仅仅满足于背诵结论。它成功地将电路学习从一项艰巨的任务，转化成了一场充满乐趣的智力冒险。

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作为一名资深工程师，我通常对市面上大部分入门级的教材持保留态度，觉得它们大多停留在理论的表面，缺乏对工程实践的深度挖掘。然而，这本书给我带来了惊喜。它不仅仅是教授“是什么”，更着重讲解了“为什么会这样”以及“在实际中应该怎么做”。尤其是在谈到元器件选型和容差分析时，作者毫不避讳地指出了理论模型与真实世界之间的差距，并提供了大量的实战技巧，比如如何处理寄生参数、如何进行噪声抑制等，这些内容往往只有在专业培训课程中才会涉及。书中还穿插了一些经典案例的“失败复盘”，分析了早期设计中可能出现的陷阱，这种前车之鉴的分享，对于提升读者的故障排查能力非常有价值。它不再是教科书，更像是一位经验丰富的前辈，在旁边手把手地指导你如何真正地“造出”一个可靠的系统。

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