数字逻辑与数字系统设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:高等教育出版社

作者:张少敏、陈基禄、郑顾平、王保义/国别：

出品人:

页数:381

译者:

出版时间:2006-7

价格:30.50元

装帧:

isbn号码:9787040195859

丛书系列:

图书标签:

• 数字逻辑
• 数字系统设计
• 计算机组成原理
• 逻辑电路
• 可编程逻辑器件
• FPGA
• Verilog
• VHDL
• 数字电路
• 电子工程

《高级电路分析与应用》 第一章：电路理论基础的深度拓展 本章将深入探讨经典电路理论在复杂系统中的应用与延伸。我们将从电磁场与电路理论的耦合视角出发，重新审视基尔霍夫定律（KCL）和诺顿-塞文定理在非线性、时变系统中的适用性边界。重点内容包括：广义阻抗概念的引入，用于描述具有频率依赖性的无源元件；以及非线性元件的泰勒级数展开法，用以分析其在小信号工作点附近的动态特性。 1.1 复杂阻抗与网络拓扑分析 探讨电抗元件（电感与电容）在不同激励下的瞬态和稳态响应。特别关注传输线效应，从集总元件模型过渡到分布式元件模型，分析高频情况下元件和导线的寄生参数对电路性能的影响。引入S参数（散射参数）作为描述多端口网络特性的通用工具，并详细推导S参数与Z、Y、H参数之间的转换关系。 1.2 线性系统理论的深化 本章将电路分析提升到系统论的高度。对线性时不变（LTI）系统，我们将使用拉普拉斯变换和傅里叶变换作为核心分析工具，深入研究系统的频率响应函数。讨论系统的稳定性判据，包括奈奎斯特稳定判据和根轨迹法，这些方法对于设计反馈控制系统至关重要。同时，引入状态空间表示法，将电路模型转化为一组一阶微分方程组，为现代控制理论的引入奠定基础。 第二章：模拟集成电路设计与精细分析 本章聚焦于现代电子系统中的关键模拟模块，强调器件级建模与系统级性能优化的结合。 2.1 半导体器件的深层理解 超越基础的Ebers-Moll模型，本章详细剖析MOSFET和BJT在不同工作区间的物理工作机制，尤其是亚阈值区和高场效应区的行为。讨论短沟道效应、载流子迁移率饱和以及热效应如何影响器件的跨导和输出阻抗。对于CMOS工艺，深入分析栅极氧化层漏电和PN结反向漏电对低功耗设计的影响。 2.2 运算放大器（Op-Amp）的架构与优化 从最基本的差分放大器开始，逐步构建具有高开环增益、高共模抑制比（CMRR）和高电源抑制比（PSRR）的集成运算放大器。详细分析两级、三级放大器架构的优缺点。重点研究频率补偿技术，如密勒补偿和米勒效应，以确保反馈系统的稳定性。讨论零点和极点对系统瞬态响应的影响。 2.3 线性与开关稳压器设计 对比LDO（低压差线性稳压器）和开关模式电源（SMPS）的设计原理。在线性稳压器部分，侧重于误差放大器的设计和输出晶体管的饱和特性。在开关电源部分，详述PWM（脉冲宽度调制）的产生、电感和电容的精确选型，以及环路补偿的设计，以保证输出电压的快速瞬态响应和低纹波。 第三章：高级信号处理与滤波技术 本章专注于信号在模拟和离散时间域中的处理，重点是滤波器的设计与实现。 3.1 连续时间滤波器的设计 系统回顾巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和椭圆（Elliptic）滤波器的设计理论，比较它们在通带纹波、阻带衰减和相位线性度之间的权衡。引入Bessel滤波器，强调其对脉冲信号保持良好时域特性的重要性。详细讲解二阶滤波器（如Sallen-Key和Multiple Feedback）的元件值计算。 3.2 离散时间系统与数字滤波 从采样定理出发，探讨模拟信号到数字信号的转换过程中的关键问题，如混叠和量化噪声。深入分析IIR（无限脉冲响应）和FIR（有限脉冲响应）数字滤波器的结构。对于IIR滤波器，讨论双线性变换法将连续时间滤波器转换为离散时间滤波器的过程。重点分析FIR滤波器的线性相位特性，以及使用窗函数法（如汉宁窗、海明窗）设计FIR滤波器的具体步骤。 第四章：电磁兼容性（EMC）与噪声抑制 随着系统集成度的提高，电磁干扰和噪声问题日益突出。本章提供一套系统的EMC设计和分析方法。 4.1 噪声源、耦合路径与敏感度分析 识别电路中的主要噪声源，包括串扰、电源轨噪声和时钟辐射。系统分析三种主要的噪声耦合机制：传导耦合、辐射耦合和串扰。讨论信号的上升时间和阻抗失配如何增加辐射强度。 4.2 屏蔽、接地与滤波的实践 提供实际的PCB布局和系统集成建议来缓解EMC问题。详细讨论不同接地技术（单点接地、多点接地、混合接地）的适用场景和陷阱。讲解屏蔽罩（Shielding）的设计原则，包括穿孔的影响和缝隙电流的处理。引入共模扼流圈和铁氧体磁珠在抑制高频噪声中的应用原理。 第五章：集成电路的功耗管理与热设计 本章关注现代电子设备，尤其是便携式和高性能计算平台中，功耗和散热带来的设计挑战。 5.1 低功耗电路设计技术 系统阐述减少静态功耗和动态功耗的多种技术。动态功耗控制方面，分析降低工作电压（$V_{DD}$）对功耗的平方影响，并探讨亚阈值供电（Subthreshold biasing）在超低功耗应用中的潜力与局限。静态功耗方面，深入研究多阈值CMOS（Multi-Vt）技术在平衡速度和漏电方面的应用。 5.2 热管理与可靠性 介绍半导体器件的结温模型和散热路径分析。讨论热阻的概念及其在封装和PCB设计中的计算。阐述如何通过时序分析（Timing Analysis）和工作频率的动态调节（DVFS）来控制芯片的瞬时功耗，从而避免热失控，确保系统的长期可靠性。 本书旨在为电子工程专业的高年级学生和在职工程师提供一个从基础理论向复杂系统和前沿技术深入过渡的桥梁，强调理论的严谨性与工程实践的结合。

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