模拟 数字可编程器件与电路设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:

出品人:

页数:223

译者:

出版时间:2003-1

价格:22.00元

装帧:

isbn号码:9787030120083

丛书系列:

图书标签:

• 数字电路
• 模拟电路
• 可编程器件
• 电路设计
• FPGA
• CPLD
• VHDL
• Verilog
• 电子工程
• 集成电路

电子系统设计：从基础原理到前沿应用 图书简介 本书旨在为电子工程、计算机科学、自动化等领域的学习者和工程师提供一套全面、深入的电子系统设计理论与实践指南。全书内容涵盖了从基本的电路理论、半导体器件特性到复杂的系统集成与应用开发等多个层面，强调理论深度与工程实践的紧密结合。全书分为四个主要部分，共计十六章，循序渐进地构建读者对现代电子系统的认知框架。 --- 第一部分：电子电路基础与分析 (Fundamentals of Electronic Circuits and Analysis) 本部分是理解后续所有高级主题的基石，详细阐述了电路的基本定律、分析方法以及关键元器件的特性。 第一章：电路理论与元件模型 (Circuit Theory and Component Modeling) 本章深入探讨了基尔霍夫定律、节点电压法、网孔电流法等经典电路分析技术。重点在于建立对电阻、电容、电感等无源元件在时域和频域内的精确数学模型。此外，本章还引入了叠加定理、最大功率传输定理等重要的网络定理，并讨论了这些定理在实际电路优化中的应用。对非线性元件（如二极管）的理想模型与实际模型的差异进行了详细对比，为理解半导体器件的工作原理打下基础。 第二章：半导体器件基础 (Semiconductor Device Fundamentals) 本章聚焦于构成现代电子系统的核心——半导体器件。详细讲解了PN结的形成、能带理论，并深入分析了二极管的单向导电特性及其在整流、钳位电路中的应用。随后，本章转向晶体管的家族，首先介绍了双极性结型晶体管（BJT）的工作原理，包括不同工作区（截止、放大、饱和）的电流和电压关系，以及晶体管的等效电路模型。接着，对场效应晶体管（FET），特别是MOSFET的结构、工作特性和重要参数（如阈值电压、跨导）进行了细致的剖析，为后续的数字电路设计奠定了器件层面的理解。 第三章：线性放大电路分析 (Analysis of Linear Amplification Circuits) 本章专注于模拟信号处理的核心——放大器。从单级BJT和MOSFET放大器的基本配置（共源、共集、共基/共集、共基）入手，系统地分析了它们的电压增益、输入阻抗和输出阻抗。重点讲解了偏置电路的设计，确保晶体管工作在所需的线性放大区。此外，本章还详细讨论了多级放大器的设计、频率响应分析（包括高频和低频特性）以及负反馈理论在提高放大器性能（如线性度、稳定性）中的关键作用。 --- 第二部分：模拟系统与信号调理 (Analog Systems and Signal Conditioning) 本部分将理论知识转化为实际的信号处理模块设计能力，涵盖了从精确信号获取到有效处理的整个流程。 第四章：运算放大器的高级应用 (Advanced Operational Amplifier Applications) 本章将运算放大器（Op-Amp）作为理想元件进行深入研究。除了标准的加法器、减法器、积分器和微分器外，本章详细介绍了滤波器设计中的关键拓扑结构，如巴特沃斯、切比雪夫和贝塞尔滤波器，并讨论了其在不同应用场景下的适用性。此外，本章还涉及精密测量电路，包括电压/电流转换器、仪表放大器（Instrumentation Amplifier）的结构与抗共模干扰能力分析，以及用于有源钳位和限幅的高性能应用。 第五章：数据转换技术 (Data Conversion Technologies) 数据转换是连接模拟世界与数字世界的桥梁。本章系统地介绍了模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的原理和性能指标（如分辨率、采样率、非线性度）。详细分析了不同类型的ADC结构，包括逐次逼近型（SAR）、双积分型和流水线型ADC，并讨论了采样保持电路在提高转换精度中的作用。DAC部分则重点介绍了电阻梯形和电流舵结构。 第六章：电源调节与管理 (Power Regulation and Management) 稳定的电源是所有电子系统的生命线。本章首先分析了线性稳压器（LDO）的设计与局限性，随后重点讲解了开关型稳压器（Switching Regulators）的拓扑结构，包括降压（Buck）、升压（Boost）和升降压（Buck-Boost）转换器的工作原理、开关模式控制以及环路补偿技术。本章还讨论了电池管理系统（BMS）中的关键考虑因素，如充电控制和电量估算。 --- 第三部分：数字逻辑与微控制器基础 (Digital Logic and Microcontroller Fundamentals) 本部分转向处理离散信号的数字领域，为系统控制和数据处理奠定基础。 第七章：组合逻辑与时序逻辑电路 (Combinational and Sequential Logic Circuits) 本章从布尔代数和逻辑门（AND, OR, NOT, XOR）开始，系统地介绍了组合逻辑电路的设计方法，包括卡诺图（Karnaugh Map）化简和多级逻辑网络的实现。随后，深入讲解了时序逻辑电路，包括锁存器（Latches）和触发器（Flip-Flops）的特性与转换。通过对寄存器、计数器和有限状态机（FSM）的设计案例分析，展示了如何使用基本逻辑单元构建复杂的控制器。 第八章：半导体存储器结构 (Semiconductor Memory Architectures) 本章探讨了现代计算系统中不可或缺的存储技术。详细介绍了SRAM和DRAM的基本存储单元结构及其读写时序。对于非易失性存储器，本章对比分析了ROM、EEPROM以及闪存（Flash Memory）的工作原理和特性，特别是NAND和NOR闪存的阵列结构和数据擦写机制。 第九章：微控制器结构与接口 (Microcontroller Architecture and Interfacing) 本章以典型的冯·诺依曼/哈佛结构微处理器为模型，剖析了CPU的核心组成部分，如算术逻辑单元（ALU）、程序计数器（PC）和指令寄存器。重点介绍了不同类型的寻址模式、指令集及其流水线操作。此外，本章还详述了微控制器常见的片上外设接口，包括通用定时器、中断控制器和串行通信接口（UART, SPI, I2C）的工作机制与编程范式。 --- 第四部分：系统集成与工程实践 (System Integration and Engineering Practice) 本部分着眼于如何将前三部分学到的知识整合起来，解决实际工程问题，并介绍现代系统设计中必须掌握的方法论。 第十章：信号完整性与电磁兼容性 (Signal Integrity and EMC) 在高速数字系统中，信号质量至关重要。本章详细分析了信号传输线理论，包括特征阻抗、反射和串扰现象。讲解了诸如终端匹配（串联、并联）、去耦电容布局等关键技术，以确保信号的完整性。在电磁兼容性（EMC）方面，本章探讨了辐射和传导干扰的产生机理，以及屏蔽、接地和滤波技术在设计阶段的应用，旨在满足工业标准。 第十一章：高速数据总线与互连 (High-Speed Data Buses and Interconnects) 本章侧重于系统级通信协议。详细解析了诸如PCI Express (PCIe) 和 USB 等主流高速串行总线的基本物理层和链路层协议。讨论了差分信号传输的优势及其在PCB布局中的布线规则。对于片上通信，本章也简要介绍了I2S在音频数据传输中的应用。 第十二章：嵌入式系统软件设计 (Embedded System Software Design) 成功的硬件需要高效的软件支撑。本章探讨了嵌入式C语言编程的关键特性，如位操作、中断服务程序（ISR）的编写规范和实时性要求。随后，引入了实时操作系统（RTOS）的概念，对比了不同任务调度算法（如固定优先级、轮转法）的优缺点，并演示了如何在有限资源下管理任务优先级和资源共享（如信号量、互斥锁）。 第十三章：传感器接口与数据采集系统 (Sensor Interfacing and Data Acquisition Systems) 本章关注如何有效地从物理世界获取数据。详细分析了电阻式、电容式和电感式传感器的工作原理及其输出特性。重点讲解了桥式电路在应变计应用中的平衡与调理方法，以及如何设计低噪声前端电路来放大微弱的传感器信号。此外，还讨论了传感器标定和漂移补偿的工程方法。 第十四章：可编程逻辑器件基础 (Fundamentals of Programmable Logic Devices) 本章提供了对可编程逻辑器件（PLD）家族的入门介绍。首先阐述了可编程只读存储器（PROM）、复杂可编程逻辑器件（CPLD）的结构特点。随后，详细介绍了现场可编程门阵列（FPGA）的基本单元——查找表（LUT）、可配置逻辑块（CLB）和布线资源。重点讲解了硬件描述语言（HDL，如VHDL或Verilog）在描述硬件行为和结构上的差异，以及综合与布局布线流程。 第十五章：系统级仿真与验证 (System-Level Simulation and Verification) 在复杂系统开发中，仿真和验证是不可或缺的环节。本章介绍了Spice仿真器在模拟电路分析中的应用，包括瞬态分析、直流扫描和蒙特卡洛分析。对于数字和混合信号系统，本章讲解了基于HDL的仿真流程，包括测试平台（Testbench）的构建和功能验证方法。强调了建立精确系统模型的重要性。 第十六章：可靠性与故障分析 (Reliability and Failure Analysis) 本章从工程的另一重要维度——系统可靠性——进行探讨。介绍了失效率、平均无故障时间（MTTF）等可靠性参数的计算。分析了常见器件失效模式（如热失效、电迁移）及其在电路设计中的预防措施。同时，本章还介绍了故障树分析（FTA）和FMEA（失效模式与影响分析）等系统工程工具在早期设计阶段识别和缓解潜在风险的方法。 --- 本书结构严谨，内容覆盖了现代电子系统设计的多个关键领域，旨在培养读者系统性的思维方式，使其能够胜任从器件选型到复杂系统集成的全方位工程任务。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

我得说，这本书的编排思路非常具有前瞻性。它不仅仅是停留在介绍现有的器件技术上，更着重于培养读者的设计思维和解决问题的能力。书中有一系列基于实际工程挑战的练习题，这些题目往往需要读者综合运用模拟电路基础、数字逻辑设计和HDL编程等多方面的知识才能完成。这迫使我们不能只停留在“会用工具”的层面，而是要思考“为什么这样设计最好”。特别是关于混合信号设计的部分，作者巧妙地将高速ADC/DAC的接口与FPGA的数字处理部分结合起来，讲解了系统级的噪声隔离和时钟域交叉处理的技巧。这种宏观视野的构建，对于提升一个工程师的整体素质至关重要。对于那些希望从基础知识迈向系统架构师的读者，这本书无疑是一份极佳的路线图。

评分☆☆☆☆☆

与其他一些强调特定厂商工具链的教材相比，这本书显得更加侧重于底层原理和通用设计方法论，这一点我非常欣赏。作者在描述可编程逻辑阵列（PLA）和复杂可编程逻辑器件（CPLD）的工作机制时，其逻辑推导过程清晰明了，完全没有被特定EDA工具的界面所限制。这使得读者在阅读时，能够专注于理解电路如何在物理上实现其功能，而不是仅仅学习如何点击菜单栏。我记得在讲解有限状态机（FSM）设计时，书中特意对比了同步和异步复位对系统时序的影响，并且给出了如何利用Verilog代码的结构来避免潜在的时序竞争问题的实例。这种对设计细节的极致关注，体现了作者深厚的工程经验，让这本书的价值远远超出了普通的教材范畴，更像是一本可以放在案头时常翻阅的“设计规范指南”。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书后，我最深刻的感受就是它在理论深度和工程实用性之间找到了一个绝佳的平衡点。很多教材往往要么过于偏重理论推导，读起来枯燥乏味，要么就是纯粹的代码堆砌，缺乏对底层原理的深入剖析。然而，这本书完全避开了这些弊端。它不仅详细介绍了各种可编程逻辑器件（PLD）的架构细节，如SRAM型、Flash型和EEPROM型的区别和应用场景，更重要的是，它没有止步于此。书中对于如何使用高级描述语言（HDL）进行高效的时序约束和综合优化，给出了非常详尽的指导。我个人最喜欢的是其中关于高速接口设计的那一章，作者通过实际的板级设计考量，讲解了信号完整性和电源完整性的关键技术，这些内容在一般的教科书中是很难找到的，对于想要从事高性能计算或通信系统设计的读者来说，这本书简直是如虎添翼的工具书。

评分☆☆☆☆☆

这本《模拟数字可编程器件与电路设计》的封面设计真是充满了工业气息，那种深沉的蓝色调和电路板的抽象线条，一下子就把人拉进了电子工程的专业世界。我拿到书的时候，首先被它厚重的质感吸引住了，感觉这不是一本轻飘飘的入门读物，而是实实在在的专业宝典。书中的图文排版非常清晰，大量的原理图和实验截图几乎是手把手地教你如何操作，对于初学者来说，这种直观性是极其重要的。我尤其欣赏作者在讲解复杂概念时所采用的类比手法，比如将FPGA的工作原理比作一个高度灵活的“数字积木盒”，这让抽象的逻辑结构变得容易理解和掌握。书中的案例分析部分也做得非常到位，从简单的逻辑门电路到复杂的信号处理模块，每一步都交代得清清楚楚，让人在实践中不断巩固理论知识。虽然有些章节的理论深度让人需要反复研读，但这恰恰说明了内容的扎实和内容的丰富性，绝对值得电子设计爱好者和工程师们细细品味。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验，坦白说，需要一定的耐心和扎实的预备知识。它不是那种可以让你快速入门、立刻做出简单效果的速成手册。它的内容密度非常高，几乎每一页都承载了大量信息。我花了很长时间才啃完关于高速并行接口设计的那几章，因为里面涉及到大量的时序分析和同步机制的深层探讨。但付出是值得的，当我尝试将书中的设计范例移植到实际开发板上时，我发现我能比以前更快地定位问题所在，并且能够自信地进行性能优化。特别是书中对于功耗管理和低功耗设计策略的论述，非常贴合当前便携式设备和嵌入式系统对能效日益增长的需求。总而言之，这是一本对有志于在可编程器件领域深耕的工程师们，能够带来实质性技能提升的重量级著作。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆