具体描述
本书是为高等学校电子类、计算机类、自动化类、电气类及相近专业而编写的教材。本书分为两篇。第一篇主要介绍了数字逻辑基础、逻辑门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、脉冲信号的产生与整形、半导体存储器、可编程逻辑器件、数/模转换与模/数转换和数字系统的EDA设计的教学基本要求、内容综述、典型题精解及习题。第二篇主要介绍了模拟考题、近几年来全国重点大学部分高校研究生入学考题和综合设计。
根据教育部高等教育教学大纲的要求和多年来教育实践的体会，以及研究生入学考试和各类大学生电子设计竞赛的需要，本书不仅包括了《数字电子技术》教科书的基本知识和基本技能的训练，而且还编著了研究生入学考试模拟题、近几年来全国重点大学部分入学考试试题及全国大学生电子设计竞赛题。
本书可作为报考理工科硕士研究生的考生考前复习用书，也可作为大学生、专科生学习课程的辅导教材，还可以作为大学生参加各类电子设计制作大赛和电子类工程技术人员设计各类产品的参考书。
电子系统设计与应用：从理论到实践的全面解析 书籍信息： 书名： 电子系统设计与应用：从理论到实践的全面解析 作者： 行业资深工程师团队 页数： 约 700 页 开本： 大 16 开 定价： 128.00 元 ISBN： 978-7-111-xxxx-x --- 内容概述 本书旨在为电子工程、通信工程、自动化以及相关理工科专业的学生、初级工程师以及希望深入理解现代电子系统设计原理的专业人士提供一本全面、深入且极具实践指导意义的参考手册。它超越了基础元器件的简单介绍，聚焦于复杂电子系统的构建、分析与优化，覆盖了从底层信号处理到高级系统架构的完整技术链条。全书结构严谨，理论与实际应用紧密结合，致力于培养读者解决复杂工程问题的能力。 核心章节详述 本书内容被精心划分为六个核心部分，确保知识体系的逻辑性和完整性： 第一部分：高级模拟电路基础与信号调理（约 150 页） 本部分深入探讨了在现代高精度系统中至关重要的模拟前端设计。重点内容包括： 1. 精密运算放大器（Op-Amp）深度剖析： 不仅讲解了基础的反馈拓扑，更深入分析了噪声（热噪声、闪烁噪声、1/f 噪声）的建模与抑制技术，以及失调电压的校准方法。详细讨论了轨到轨（Rail-to-Rail）技术在低电压设计中的应用。 2. 有源滤波器设计与综合： 涵盖了巴特沃斯、切比雪夫、椭圆等各类滤波器的设计原理，并引入了现代软件工具（如 MATLAB/Simulink 或 Spice 仿真环境）进行参数提取和响应验证。特别关注了低通、高通、带通和带阻滤波器在实际电路中的布局与抗干扰设计。 3. 数据转换器原理与选择： 全面解析了模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的内部结构（如 SAR、流水线、Sigma-Delta 架构）。重点讲解了关键性能指标，如有效位数（ENOB）、积分非线性（INL）、微分非线性（DNL）的测试与优化，并指导读者根据采样率、分辨率和功耗要求进行器件选型。 第二部分：高速数字电路与信号完整性（SI）（约 180 页） 面对日益增长的数据速率，信号完整性成为系统成功的关键。本部分是本书的亮点之一： 1. 传输线理论的工程化应用： 从麦克斯韦方程组的简化模型出发，推导出了集总元件模型向分布元件模型的过渡。详细阐述了特性阻抗、反射、驻波比（VSWR）的概念及其在 PCB 设计中的控制方法。 2. 时序分析与抖动管理： 深入探讨了时钟抖动（Jitter）的分类（如周期性抖动、随机抖动），并介绍了眼图（Eye Diagram）的生成与判读。讲解了建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）的裕量分析，以及如何通过时钟抖动消除技术（如 CDR）来保障高速链路的可靠性。 3. 串扰（Crosstalk）与电磁兼容性（EMC）基础： 分析了串扰的耦合机制（容性、感性、串扰路径）。提供了隔离、屏蔽和差分走线设计等工程实践技巧，为后续的 EMC/EMI 设计奠定理论基础。 第三部分：嵌入式系统架构与实时操作系统（RTOS）（约 160 页） 本部分侧重于将硬件与软件高效结合，构建高性能的嵌入式控制核心： 1. 微控制器/微处理器选型与系统初始化： 对 ARM Cortex-M/R/A 系列的内核架构进行了对比分析。详细讲解了启动过程、内存映射（MMU/MPU）以及总线结构（如 AHB/AXI）对系统性能的影响。 2. 实时操作系统内核机制： 深入讲解了多任务调度算法（如固定优先级、轮转、优先级继承/天花板协议）。详细分析了任务切换、上下文保存、中断延迟以及同步与互斥机制（信号量、互斥锁、消息队列）的设计与陷阱。 3. 片上外设的高效驱动与中断管理： 提供了大量关于 DMA 控制器、定时器、串口通信（UART, SPI, I2C, CAN, Ethernet MAC）的高级应用案例，强调如何编写高效、低延迟的 ISR（中断服务程序）以满足严格的实时性要求。 第四部分：电源完整性（PI）与低噪声供电设计（约 110 页） 系统稳定运行的基石在于高质量的电源。本部分专注于电源设计中的关键挑战： 1. 开关电源（SMPS）拓扑分析： 详细比较了 Buck、Boost、Buck-Boost 变换器的原理、优缺点及瞬态响应特性。重点讲解了环路补偿技术（如 Type II/III 补偿器），以确保电源的稳定性和快速负载跟随能力。 2. 去耦与滤波策略： 阐述了 MLCC、电解电容、钽电容在不同频率范围内的等效电路模型。提供了多层 PCB 板的去耦电容布局黄金法则，以及如何利用地平面和电源平面来抑制高频噪声。 3. 低压差线性稳压器（LDO）的噪声抑制应用： 针对敏感模拟电路，分析了 LDO 的 PSRR（电源抑制比）特性，并介绍了如何通过外部元件优化 LDO 的噪声性能。 第五部分：通信协议栈与接口设计（约 100 页） 本部分聚焦于系统间的数据交换标准和实践： 1. 有线高速接口详解： 深入剖析了 USB 3.0/3.1、PCI Express（PCIe）的物理层（PHY）协议，包括差分对的阻抗匹配、眼图要求以及链路训练过程。 2. 工业控制总线： 详细介绍 RS-485 网络的拓扑设计、多节点通信的仲裁机制，并对比了 EtherCAT 和 PROFINET 在实时性、带宽和拓扑结构上的差异。 3. 无线通信前端概述： 概述了射频（RF）前端的基本模块（LNA, Mixer, PA），并讨论了阻抗匹配网络的设计（史密斯圆图的应用）以实现最大功率传输和最低噪声系数。 学习与应用价值 本书最大的特点在于其“工程化”视角。每一章节的理论阐述后，均附带有大量的“设计考量”和“故障排查案例”。例如，在讲解高速设计时，会直接展示一个因阻抗失配导致的信号反射波形，并给出修改走线宽度的具体计算步骤。 本书适合作为高等院校电子信息类专业课程（如《高级电路设计》、《嵌入式系统设计》、《信号完整性分析》）的参考教材，尤其适合需要快速掌握系统级设计技能的初级工程师，帮助他们弥合理论学习与实际产品开发之间的鸿沟。通过对本书内容的学习和实践，读者将能够自信地应对现代电子设备中复杂的信号处理、高速互联和高可靠性设计挑战。
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