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出版者:化学工业出版社

作者:曹保国

出品人:

页数:194

译者:

出版时间:2007-1

价格:28.00元

装帧:平装

isbn号码:9787502589660

丛书系列:

图书标签:

• UPS
• 不间断电源
• 电源技术
• 电力电子
• 应用电路
• 电力系统
• 应急电源
• 电源设计
• 工业电源
• 电子技术

《现代电子系统设计与调试实战》 本书简介 在当今高速发展的电子信息时代，电子系统的设计、实现与调试能力已成为衡量工程师核心竞争力的重要标准。《现代电子系统设计与调试实战》旨在为电子工程师、高级技术人员以及相关专业的学生提供一套全面、深入且高度实战化的技术指南。本书不涉及任何关于电源质量保障系统（如UPS）的特定应用技术，而是聚焦于电子系统从概念提出到最终稳定运行的整个生命周期中，必须掌握的核心设计原理、工具应用、工程实践与故障排除方法。 本书的结构经过精心设计，确保内容逻辑清晰、技术深度适中，力求将复杂的电子工程理论与实际项目需求紧密结合。全书共分为六大部分，涵盖了从基础理论到前沿技术的多个关键领域。 --- 第一部分：基础理论与系统建模 本部分首先为读者打下坚实的理论基础，这些基础知识是构建任何复杂电子系统的基石。 1.1 模拟电路的精深解析与高级应用 运放拓扑的深度剖析： 详细讲解跨导放大器（OTA）、电流反馈放大器（CFA）以及仪表放大器的非理想特性与噪声模型。重点分析在高速、高精度测量场景中，如何选择和配置这些关键组件以满足动态范围和失真指标要求。 滤波器设计的高级技巧： 不仅限于巴特沃斯、切比雪夫等经典滤波器，本书深入探讨了椭圆滤波器（Cauer）的优化设计，以及开关电容滤波器的应用场景，尤其是在低功耗、高集成度系统中的实现细节。 非线性系统的建模与分析： 介绍如何使用Volterra级数和Describing Function方法对系统中的非线性失真（如谐波失真、互调失真）进行量化分析，并提供补偿策略。 1.2 数字信号处理（DSP）基础与硬件加速 DSP算法在嵌入式中的映射： 阐述如何将数字滤波、快速傅里叶变换（FFT）等算法高效地映射到微控制器（MCU）或专用DSP芯片的指令集上，涉及定点与浮点运算的精度权衡。 硬件描述语言（HDL）与逻辑综合： 深入VHDL和Verilog的核心，重点介绍时序逻辑设计中的亚稳态处理、时钟域交叉（CDC）的最佳实践，以及如何利用综合工具优化资源利用率和满足时序约束。 1.3 电磁兼容性（EMC）的系统级考量 本书将EMC视为系统设计的一部分，而非后期的补救措施。详细讲解场域理论在PCB布局中的应用，包括信号完整性（SI）与电源完整性（PI）的相互影响，以及如何通过屏蔽、接地和滤波技术，确保产品在复杂电磁环境中稳定工作。 --- 第二部分：高速信号与互连技术 随着数据传输速率的不断提升，信号完整性成为系统可靠性的核心挑战。 2.1 传输线理论与阻抗匹配 微带线与带状线的参数计算： 提供实用的公式和仿真方法，用于精确计算PCB走线的特征阻抗和有效介电常数。 反射与串扰的抑制： 详细分析TDR（时域反射仪）的测试原理和波形解读，并对比串联电阻、并联端接（Thevenin/Miller）在抑制信号反射中的优劣。 2.2 串行与并行接口设计 高速串行总线（如PCIe/SATA）的物理层设计： 探讨差分对的耦合、长度匹配要求，以及眼图（Eye Diagram）的开眼率、抖动（Jitter）分析方法。 DDR存储器接口的挑战： 针对DDR3/DDR4/LPDDR的读写时序约束、Fly-by拓扑结构下的终端设置，以及源同步与时钟抖动对系统稳定性的影响进行专项讨论。 --- 第三部分：嵌入式系统架构与固件开发 本部分关注控制与数据采集系统的软硬件协同设计。 3.1 实时操作系统（RTOS）的选型与内核调优 对比FreeRTOS、VxWorks等主流RTOS在任务调度、中断延迟、内存管理机制上的差异。重点讲解如何通过调整调度策略（如优先级继承、互斥锁的使用）来避免死锁和优先级反转问题。 3.2 驱动程序与外设接口开发 中断处理机制的优化： 深入分析硬中断与软中断的划分，以及如何使用DMA（直接内存访问）减少CPU干预，提高数据吞吐效率。 通信协议栈的实现： 不涉及特定通信电源协议，而是聚焦于通用串行通信（UART, SPI, I2C）的底层驱动编写规范、错误校验（CRC）的实现，以及多主从设备仲裁机制。 --- 第四部分：电源完整性与去耦策略（非UPS特指） 本部分专注于电子设备内部的DC/DC转换和局部电源网络的稳定性。 4.1 开关电源（SMPS）的噪声分析与抑制 拓扑选择与环路稳定性： 详细分析Buck、Boost、Flyback等拓扑的传导发射特性，并使用波特图对电流模式和电压模式控制环路进行带宽和相频裕度设计。 去耦电容网络的优化布局： 介绍多层电容（低频大容量、中频陶瓷、高频MLCC）的有效并联模型，以及如何通过优化封装尺寸和放置位置，最小化电源路径的寄生电感（ESL）。 4.2 系统级噪声耦合与隔离 探讨开关噪声如何在地平面上产生纹波并耦合至敏感模拟电路。介绍如何利用虚拟地、分割地平面以及吸收网络（Snubber Circuit）来隔离数字开关噪声和模拟信号路径。 --- 第五部分：系统级测试、验证与故障诊断 本部分是工程实践的核心，教授如何使用专业工具发现和解决实际问题。 5.1 示波器的高级应用与测量技巧 探头选择与补偿： 深入讲解无源、有源（FET/EMOSA）探头的适用范围，以及探头补偿对高频测量的影响。 抖动与噪声的分解： 使用示波器的高级分析功能（如频谱分析模式、眼图模板），分离周期性抖动（RJ）与随机抖动（DJ），为系统优化提供量化依据。 5.2 硬件调试与故障定位 热成像与失效分析： 教授如何使用红外热像仪辅助定位功耗异常的热点，结合电流探针法对特定IC的瞬时功耗进行捕捉。 系统级调试流程： 建立从“系统不启动”到“特定功能模块不稳定”的系统化诊断流程，强调通过控制变量法缩小故障范围的工程思维。 --- 第六部分：面向可靠性的设计方法论 本部分强调在设计初期就融入可靠性思维。 6.1 元器件的选型与寿命评估 可靠性指标解读： 详细解释MTBF（平均故障间隔时间）、FIT率等指标的计算和应用，特别关注高温和高湿环境下的降额设计。 元器件的批次稳定性： 讨论不同制造商、不同批次元器件参数漂移对精密系统的潜在影响，并建立供应商管理标准。 6.2 软件与硬件的集成可靠性测试 环境应力筛选（ESS）： 介绍加速老化测试（HALT/HASS）的设计目的，包括温度循环、振动冲击试验对电子产品早期失效的发现作用。 代码健壮性与看门狗机制： 探讨软件层面的容错设计，以及如何设计多级硬件/软件看门狗，确保系统在极端条件下能自动复位并恢复到安全状态。 --- 《现代电子系统设计与调试实战》通过对这些关键领域——从底层物理层到上层软件控制，再到系统级可靠性验证——的详尽阐述，旨在帮助读者构建起一个全面、严谨的电子系统设计知识体系，确保所设计的系统不仅功能完备，而且性能卓越、经久耐用。本书内容聚焦于电子系统共性的工程挑战，而非特定负载或单一的保护技术领域。

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这本书给我最大的惊喜在于它对未来趋势的洞察力。在探讨现代数据中心供电解决方案时，作者非常前瞻性地引入了关于能源效率优化和智能电网集成的讨论，这部分内容让我深受启发。它没有固步自封于传统技术，而是积极拥抱物联网（IoT）和人工智能在电力监控与管理中的应用前景。书中对下一代电源保护技术的展望部分，简直是为我接下来的职业规划提供了明确的参考方向。作者的视野非常开阔，这种将“现在时”的技术与“将来时”的趋势紧密结合的写作手法，使得这本书的价值极高，它不仅是工具书，更是一本指引未来技术方向的灯塔。阅读过程中，我时常会停下来思考，这种对行业脉络的精准把握，是需要长期深厚积累才能形成的。

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这本书的装帧设计相当吸引人，封面采用了深邃的蓝色调，搭配醒目的橙色字体，立刻让人感受到一种专业而前沿的气息。拿到手里，纸张的质感也十分考究，印刷清晰锐利，即便是复杂的电路图和技术参数，也能看得一清二楚，长时间阅读下来眼睛也不会感到疲劳。我很欣赏作者在排版上的用心，章节之间的过渡自然流畅，不会让人感到突兀。尤其是一些关键概念的解释部分，图文并茂的呈现方式极大地降低了理解难度，这对于我这样刚接触这个领域的初学者来说，简直是福音。每一章的末尾都设置了总结性的回顾，帮助读者梳理知识点，这种循序渐进的教学方法，让我在阅读过程中始终保持着清晰的思路。这本书的整体逻辑构建得非常严密，从基础原理到高级应用，层层递进，让人感觉每翻开一页，都在稳步积累知识，而不是零散地接收信息。

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从语言风格上来说，这本书的叙事方式非常“克制”而又充满力量感。它没有使用花哨的比喻或煽情的语句，完全依靠事实、数据和逻辑来构建其权威性。阅读起来，就像在跟一位沉稳、博学、且一丝不苟的教授进行一对一的交流，他用最精炼的语言传达最复杂的信息。这种朴素而坚实的文风，反而建立起了一种极强的信赖感——你知道书中所写的每一个字都是经过反复推敲和验证的。这种对信息纯净度的坚持，在当前信息爆炸的时代显得尤为珍贵。它要求读者也必须保持专注和严谨的态度去对待这些知识，这是一种相互促进的学习过程。这本书真正做到了“内容为王”，所有的形式服务于知识的准确传递。

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坦白说，这本书的实操性非常强，这一点对于动手能力要求高的技术人员来说至关重要。它没有过多冗余的理论铺垫，而是直奔主题，提供了大量详实的操作指南和维护手册式的指导。比如，关于电池健康状态评估和替换流程的描述，详细到连工具的选择和安全规范都一一列举，这种“保姆式”的指导，极大地减少了实际操作中的试错成本。我尝试按照书中的步骤对一个老旧系统进行了维护升级，结果非常顺利，这完全归功于书中那些细致入微的操作步骤和注意事项。对我而言，这本书更像是一个经验丰富的老专家随时待命的“移动顾问”，每一次翻阅都能找到解决具体问题的‘金钥匙’，而不是晦涩难懂的学术论文。

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这本书的内容深度远超我的预期，它不仅仅停留在对基本操作流程的描述上，而是深入挖掘了底层的工作原理和各种复杂场景下的故障排查思路。我特别关注了其中关于并联和冗余系统设计的那几章，作者对不同拓扑结构的优缺点分析得鞭辟入里，结合实际工程案例进行的剖析，简直是教科书级别的示范。读完后，我立刻能将理论知识与我目前手头上的项目对接起来，找到了许多之前困惑我的技术难题的解决方向。文字的表述风格非常严谨，充满了工程师特有的精确性，每一个术语的使用都恰到好处，没有丝毫含糊不清的地方。当然，对于非技术背景的读者来说，可能初读时会略感吃力，但这恰恰说明了它面向的专业深度，绝对不是市面上那些泛泛而谈的普及读物可以比拟的。

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