CPLD系统设计技术入门与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:电子工业出版社

作者:黄正谨

出品人:

页数:352

译者:

出版时间:2002-3-1

价格:40.00元

装帧:平装（带盘）

isbn号码:9787505375017

丛书系列:

图书标签:

• CPLD
• FPGA
• 数字逻辑
• 可编程逻辑器件
• 系统设计
• 嵌入式系统
• 硬件设计
• 电子工程
• 实践应用
• 入门教程

电子系统设计与实现：从基础理论到前沿实践 本书旨在为电子工程、微电子学及相关领域的学生和工程师提供一个全面、深入的指引，涵盖现代电子系统设计与实现的核心概念、关键技术及前沿应用。全书内容结构严谨，理论阐述详实，并结合大量工程实例进行分析，确保读者能够从理论高度理解设计原理，并掌握实际操作技能。 第一部分：基础理论与器件特性 本部分聚焦于电子系统设计所依赖的基础知识。我们将从半导体物理基础出发，回顾PN结、晶体管的工作原理，为后续的数字电路和模拟电路设计打下坚实基础。 半导体材料与器件基础： 详细介绍硅基材料的特性、掺杂技术，以及二极管和双极性晶体管（BJT）的I-V特性曲线分析。重点探讨MOSFET的沟道效应、阈值电压以及亚阈值区行为，这是现代集成电路设计的基础。 基础电子电路分析： 深入讲解等效电路法、节点电压法和网孔电流法在直流和交流电路分析中的应用。着重分析放大器的基本偏置电路，包括共源、共射极配置的增益、带宽和输入输出阻抗的计算与优化。 信号与系统理论： 介绍傅里叶分析在系统中的作用，拉普拉斯变换在瞬态响应分析中的应用。探讨线性时不变（LTI）系统的卷积特性，为滤波器和控制系统的设计提供数学工具。 第二部分：数字逻辑与微处理器架构 本部分转向数字世界的构建模块，内容覆盖组合逻辑、时序逻辑以及嵌入式系统的核心组成。 组合逻辑与布尔代数： 详细阐述布尔代数的基本公理与定理，卡诺图化简方法以及多值逻辑的应用。介绍各种标准逻辑门（如NAND, NOR）的扇入、扇出特性及噪声容限。 时序逻辑电路设计： 深入分析锁存器、触发器（D, JK, T型）的工作原理及其在同步和异步电路中的应用。重点讲解状态机的设计，包括有限状态机（FSM）的建模（Mealy和Moore模型）、状态分配与竞争冒险的消除。 微处理器系统架构： 剖析经典冯·诺依曼和哈佛架构的异同。详述指令集的RISC与CISC设计哲学，指令流水线的工作机制，中断处理流程与异常机制。内容涵盖Cache存储器层次结构、内存管理单元（MMU）的基本概念，为理解现代CPU性能瓶颈提供视角。 总线与接口技术： 介绍系统内数据传输的标准，包括并行总线（如PCIe的早期概念）和串行通信协议（如SPI, I2C, UART）的帧格式、时序要求和仲裁机制。 第三部分：模拟与混合信号电路设计 本部分聚焦于处理连续时间信号所需的关键电路模块，并探讨数字与模拟域的接口技术。 运算放大器（Op-Amp）的高级应用： 突破理想运放模型，讨论双极性和CMOS运放的内部结构（输入级、增益级、输出级）。分析实际运放的失调电压、共模抑制比（CMRR）和电源抑制比（PSRR）对电路性能的影响。 反馈与稳定性分析： 详细讲解负反馈对电路性能（增益、带宽、失真）的改善作用。运用波特图（Bode Plot）分析反馈系统的频率响应，并介绍相裕度和增益裕度概念，确保系统稳定工作。 数据转换器（ADC/DAC）： 深入探讨模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的结构与性能指标，如分辨率、采样率、积分非线性（INL）和微分非线性（DNL）。重点分析SAR型ADC和Sigma-Delta调制器的设计思路及其在不同应用场景下的适用性。 滤波器理论与实现： 区分模拟滤波器和数字滤波器的设计流程。详细介绍模拟滤波器设计中的巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）逼近法，并探讨其在有源RC电路中的具体实现。 第四部分：系统级设计与验证方法 本部分转向现代电子设计流程中至关重要的抽象、建模和验证环节。 硬件描述语言（HDL）实践： 详述VHDL和Verilog语言的核心语法结构，区分结构级、数据流级和行为级建模的适用场景。重点强调同步设计原则，并指导读者如何编写可综合（Synthesizable）的代码。 硬件系统级验证： 介绍仿真工具的使用，激励生成与测试平台搭建。讨论设计验证的穷举法局限性，引入随机测试、覆盖率分析（代码覆盖率、功能覆盖率）等高级验证技术。 系统级建模与仿真： 探讨如何使用高级抽象语言（如SystemC）对复杂的异构系统（CPU、内存、外设）进行快速架构探索和性能评估，以指导后续的RTL级具体设计。 低功耗设计策略： 介绍功耗在现代便携式和大规模集成电路中的重要性。分析动态功耗和静态功耗的来源，并详细阐述时钟门控、电压缩放、电源门控等主要的低功耗设计技术。 本书通过对上述四大模块的系统化讲解，旨在培养读者从器件层面到系统架构层面的全景式设计思维，为进入高集成度、高性能的电子产品开发领域做好充分准备。 ---

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