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出版者:电子工业出版社

作者:胡学林 编

出品人:

页数:223

译者:

出版时间:2004-1

价格:20.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787120000882

丛书系列:

图书标签:

• PLC
• 可编程控制器
• 工业控制
• 自动化
• 编程
• 教程
• 电气工程
• 技术
• 入门
• 实操

《现代电子电路设计与实践》 内容概述： 本书深入剖析了现代电子电路设计的核心原理、关键技术与实用方法。它并非停留在基础理论的简单罗列，而是侧重于如何将这些理论转化为可靠、高效的实际产品。全书结构严谨，内容覆盖面广，旨在培养读者从系统级需求分析到具体元器件选型、电路调试与优化的全流程工程能力。 第一部分：模拟电路的精深解析 本部分首先回顾了经典模拟电路（如运算放大器、线性稳压器）的工作机制，但着重于现代高精度、高速应用中的挑战与解决方案。 1.1 高性能运算放大器的选择与应用： 详细探讨了低噪声、高增益带宽积（GBW）运放的选择标准，特别是针对跨阻放大器（TIA）在光电检测电路中的应用，包括噪声模型分析和失真抑制技术。分析了轨到轨输出（RRO）运放在有限供电电压下驱动后续电路的限制与优化策略。 1.2 滤波器设计进阶： 突破传统的巴特沃斯、切比雪夫设计，深入讲解了椭圆滤波器和贝塞尔滤波器的特性对比及其在特定信号处理链中的适用性。重点介绍了使用Spice仿真工具进行元件容差分析（Tolerance Analysis），确保电路在不同生产批次间的性能一致性。同时，探讨了主动滤波器（如Sallen-Key结构）在高Q值应用中，因元件参数漂移导致的稳定性和精度问题，并提供了补偿方法。 1.3 电源管理单元（PMU）的精密设计： 本章不再局限于简单的LDO（低压差线性稳压器）介绍，而是聚焦于开关电源（Buck, Boost, SEPIC）的瞬态响应优化。详细阐述了电流模式与电压模式控制的差异，并指导读者如何通过调整补偿网络（如Type II, Type III补偿器）来获得最佳的负载瞬态性能和环路稳定性。对于便携式设备，还详细分析了电源噪声耦合到敏感模拟信号路径的问题，以及高频去耦电容的优化布局。 第二部分：数字电路与高速信号完整性 本部分强调了在现代高频系统中，数字电路的设计必须与物理布局紧密结合。 2.1 CMOS逻辑的高级特性分析： 深入剖析了亚微米级别CMOS工艺下的器件延迟模型，探讨了时序违例（Setup/Hold Time Violations）的根本原因，并提供了跨时钟域信号（CDC）处理的可靠方法，如使用双触发器同步器和握手协议。 2.2 内存接口与总线设计： 详细介绍了DDRx内存的电气特性，包括飞行时间（T-off）、终端阻抗匹配和层叠（Stack-up）对信号反射的影响。讲解了Fly-by拓扑与点对点拓扑在高速信号传输中的应用场景，以及如何利用眼图（Eye Diagram）分析工具来量化信号质量。 2.3 信号完整性（SI）与电源完整性（PI）： 这是本书的核心难点突破部分。SI部分涵盖了串扰（Crosstalk）分析、反射抑制技术（如源端和负载端串联电阻的精确计算）。PI部分则深入讲解了地弹（Ground Bounce）现象的形成机理，并提出了多层板设计中去耦电容的优化放置策略，确保电源网络在高速开关时能提供稳定的参考电压。 第三部分：嵌入式系统硬件接口与通信协议 本部分聚焦于系统级的互联技术，强调了标准协议在实际工业和消费电子产品中的落地应用。 3.1 高速串行通信接口实现： 全面覆盖了USB 3.0/3.1、PCIe Gen3/4等主流接口的物理层（PHY）要求。重点讲解了差分信号对的阻抗控制、PCB走线匹配以及如何处理连接器带来的阻抗不连续性。 3.2 工业级现场总线协议： 详细介绍了RS-485、CAN FD的物理层驱动器的选型标准，特别关注了其在强电磁干扰环境下的可靠通信策略，包括总线终端和共模抑制技术。 3.3 传感器接口与数据采集： 讲解了如何设计低漂移、高线性的前端调理电路来适配不同类型的传感器（如热电偶、应变片）。重点分析了ADC（模数转换器）的选择——包括SAR、Sigma-Delta架构的优缺点，以及如何通过过采样和数字滤波技术来提高信噪比（SNR）。 第四部分：电路的物理实现与调试方法论 理论最终要落实到PCB上。本部分提供了从原理图到PCB布局的工程实践指导。 4.1 PCB布局的电磁兼容性（EMC）设计： 将EMC设计融入到布局的每一步。讨论了分割（Partitioning）、地平面处理（Solid Ground Plane）、关键信号的回流路径控制等核心策略。讲解了如何通过增加屏蔽罩和适当的接地技术来满足FCC/CE等标准的要求。 4.2 元器件的可靠性与热管理： 评估了不同封装（如BGA, QFN）的热阻系数（Rth），并指导读者使用热仿真工具评估关键芯片的温升。此外，还探讨了电解电容和钽电容在不同工作条件下的寿命预测模型。 4.3 系统级调试与故障排除： 提供了结构化的故障排除流程。教授如何使用高带宽示波器、逻辑分析仪和频谱分析仪进行系统级验证。例如，如何通过探头衰减、示波器带宽限制和探头负载效应来正确测量高速信号，以及如何利用示波器的抖动分析功能来诊断时序问题。 总结： 《现代电子电路设计与实践》旨在成为一本面向实践的工具书，它不仅教授“做什么”，更指导“如何做好”。通过对高级主题的深入探讨和工程实例的剖析，读者将能够设计出性能卓越、可靠性高且易于制造的复杂电子系统。

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这本书的行文风格真是让人耳目一新，它没有那种传统技术书籍的刻板和晦涩，反而像是一位经验丰富的老工程师在跟你手把手地讲解。特别是对于初学者来说，作者在介绍基础概念时，总是能巧妙地结合实际的工业场景，让人能立刻理解“为什么需要这个”以及“它在实际中是如何运作的”。比如，讲解数字量输入模块时，不是简单地罗列端口定义，而是通过一个模拟的生产线故障排除案例，详细说明了传感器信号如何被正确地采集和转化为控制器可以理解的逻辑状态。这种代入感极强，让你感觉不是在“学知识”，而是在“解决问题”。书中的图示也做得非常用心，复杂的功能块和时序逻辑图都被分解成了易于理解的小块，即便是面对第一次接触的复杂算法，也能顺着图示的引导一步步理清脉络。唯一稍微遗憾的地方是，在某些前沿的通信协议部分，篇幅略显不足，如果能再增加一些关于工业以太网在大型分布式系统中的应用实例，那就堪称完美了。不过总的来说，这本书在打扎实基础方面做得无可挑剔，是入门阶段的绝佳向导。

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这本书的编排结构遵循了一种非常清晰的螺旋上升模式，内容组织得犹如精心设计的程序逻辑，层层递进，没有跳跃感。从最基础的继电器逻辑开始，平滑过渡到浮点运算和数据处理，随后自然地引入了运动控制的基本概念。我特别喜欢它在讲解数据类型转换时的处理方式。在许多其他教材中，这部分往往被简化成一个简单的表格，但在本书中，作者通过一个实际的配料混合系统案例，详细演示了模拟量信号如何从传感器（如压力变送器）采集，经过A/D转换，在控制器内部进行Scaling、限幅，最终输出到执行器，每一步的数据精度和单位换算都交代得明明白白。这对于处理实际生产中的数据偏差问题至关重要。此外，书中的习题设计也很有启发性，它们大多是开放式的，鼓励读者去思考不止一种解决方案，而不是死记硬背标准答案。读完后，我感觉对PLC编程的全局观有了显著提升，不再仅仅是关注单个程序的实现，而是开始思考如何构建一个健壮、可维护的整个控制系统。

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这是一本真正从“应用者”角度出发编写的书籍，它深刻理解读者在实际工作中遇到的痛点。它没有过分沉溺于晦涩的理论公式推导，而是聚焦于如何高效地解决实际工程问题。例如，在介绍结构化编程时，它立刻引入了“子程序”和“功能块”的概念，并通过一个多泵切换逻辑的例子，清晰展示了如何通过封装来避免代码冗余，提高程序的可读性和后期维护性。这一点在大型项目中尤其宝贵。更难能可贵的是，书中对不同品牌的兼容性处理保持了一种中立而务实的态度，它讲解的是通用的控制思想和编程规范，而不是某一特定厂商的私有语法。这使得读者无论未来接触到哪种主流控制器，都能快速上手。这本书更像是一个“工具箱”，它不仅给了你锤子（基础语法），更重要的是教你如何判断该用哪种力道和角度去敲击钉子，真正实现了从“会编程”到“会设计”的飞跃。

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这本书的语言风格有一种沉稳的、注重细节的工程美学。它用词精准，很少出现模棱两可的描述，这在需要精确执行的领域至关重要。我可以感受到作者在撰写过程中对每一个技术细节都进行了反复推敲。例如，在讲解定时器和计数器时，它不仅区分了TON（通电延时）和TOF（断电延时）的基本功能，还特别指出了在不同硬件平台中，这些指令的内部刷新周期和精度差异，以及这在高速运动控制中可能引发的时序错误。这种对“精度”和“边界条件”的关注，是教科书级的典范。它迫使读者去思考软件的局限性以及硬件的特性是如何影响程序行为的。书中的案例代码清晰、注释详尽，即便是那些涉及中断服务程序的复杂代码块，也能通过流程图和伪代码的辅助理解，大大降低了初次接触高级特性的学习曲线。对于追求严谨和高质量代码实践的读者来说，这本书无疑提供了极佳的范本。

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我花了很长时间寻找一本能够真正 bridging 理论与实践鸿沟的教材，市面上很多书要么过于偏重底层汇编或硬件细节，让人望而却步，要么就是纯粹的软件应用手册，缺乏对底层控制原理的深刻剖析。这本书的独特之处在于其对“控制思维”的培养。它不仅仅是告诉你某个指令怎么写，而是深入剖析了编写这个指令背后的控制逻辑和设计哲学。比如，在讨论PID参数整定时，作者并没有直接抛出各种公式，而是先通过一个水箱液位调节的动态过程演示，让读者直观感受到比例、积分、微分项对系统响应速度和稳定性的不同影响，这种“先感受，后量化”的教学方法非常高效。更让我欣赏的是，书中对于故障诊断和安全联锁的章节处理得非常细致和负责任。它强调了在工业控制领域，安全永远是第一位的，并提供了大量关于如何设计冗余和紧急停止回路的实际建议，这些内容在很多入门教材中是常常被一带而过的。这本书无疑是为那些想成为真正能独立负责系统维护和优化的工程师准备的。

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