图表细说电子工程师识图速成手册

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出版者:电子工业
作者:胡斌
出品人:
页数:709
译者:
出版时间:2007-9
价格:69.00元
装帧:
isbn号码:9787121049750
丛书系列:
图书标签:
  • 电子技术
  • 硬件
  • 电路设计
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具体描述

《图表细说电子工程师识图速成手册》通过学习,读者会在掌握元器件主要特性的基础上,建立明确而具体的电路分析方法和思路,快速而有效地提高自己对电路的分析能力。

电子系统设计与调试实战指南:从原理到应用的完整脉络 本书定位: 聚焦于电子系统集成、调试与维护,旨在为具备一定电子学基础的工程师提供一套从设计思维、器件选型、电路实现到系统联调的实战方法论。 目标读者: 嵌入式系统工程师、硬件设计工程师、自动化控制领域的技术人员,以及致力于提升系统级调试能力的电子爱好者。 --- 第一部分:系统级设计思维与需求分析的艺术(约 350 字) 本部分深入探讨现代电子系统设计伊始的关键步骤,强调“以终为始”的设计哲学。 1. 需求解构与技术选型边界: 系统需求往往是模糊的,本书提供了一套结构化的需求分解框架,将高层功能目标拆解为可量化的电学指标(如功耗预算、EMI/EMC标准、实时性要求)。重点讲解如何平衡性能、成本和可靠性三要素之间的取舍,尤其是在资源受限的边缘计算场景中,如何进行关键器件(如MCU、FPGA、传感器接口)的初步技术选型和评估。 2. 架构的层次化构建: 阐述了模块化设计的重要性。介绍从功能块到子系统再到整机系统的层次化架构构建流程。详细分析了常见的系统架构模式,例如基于总线的集中式架构、分布式传感网络架构以及异构计算协同架构。通过案例分析,说明不同架构在系统可维护性、可扩展性和抗风险能力上的差异。 3. 功耗预算与热管理策略: 功耗不再是次要考虑因素,而是决定系统生命周期的核心指标。本章提供了精确的功耗建模方法,涵盖静态功耗、动态功耗的计算模型。同时,系统性地介绍了低功耗设计技巧,包括电源域划分、时钟门控策略,并深入讲解了无源散热(如导热垫、热管)和有源散热(如温控风扇)在不同功率密度下的应用准则。 --- 第二部分:高可靠性硬件实现与关键信号完整性(约 450 字) 本部分聚焦于电路板层面的物理实现,确保设计意图能够转化为稳定可靠的硬件实体。 1. 关键器件接口的匹配与驱动: 详细讲解了高速串行接口(如PCIe、USB 3.x、MIPI)的物理层设计要求,包括阻抗控制、终端匹配和回波损耗的仿真验证。对于低速但对噪声敏感的接口(如I2C、SPI、UART),重点分析了电平转换、下拉电阻的优化选择,以及如何有效隔离地线噪声。 2. 信号完整性(SI)的实践: 摒弃纯理论的阐述,直接进入实践层面。讨论了串扰的产生机理、串扰耦合路径的识别,以及如何通过线宽、间距和参考平面设计来抑制串扰。讲解了过冲和振铃的实际成因,并提供了PCB布局布线时应避免的“红线”清单。 3. 电源完整性(PI)的精细化设计: 强调电源的“地气”问题。深入剖析了去耦电容的选择和布局的“黄金法则”:电容的类型(陶瓷、电解、钽)、容值选择的频率响应匹配,以及多层板中去耦电容的有效旁路路径优化。讲解了电源平面(Power Plane)与地平面(Ground Plane)的分割与连接策略,以最小化电流回路面积。 4. 电磁兼容性(EMC/EMI)的源头控制: 将EMC视为设计的一部分而非后期测试项。重点讲解了辐射源(如开关电源、高速时钟源)的抑制技术,包括屏蔽罩的有效接地、滤波器(共模扼流圈、Y电容)的选择与放置,以及PCB层叠结构对共模辐射的影响。 --- 第三部分:系统联调、故障诊断与调试技巧(约 400 字) 本部分是本书的实战核心,指导工程师如何将设计从“能点亮”提升到“稳定运行”。 1. 调试流程的标准化: 提出一套三段式调试流程:单元级自检(Power-On Self-Test, POST)、子系统集成验证、整机级功能与压力测试。强调在每一步骤中记录和隔离变量的重要性。 2. 复杂电源故障的定位: 教授利用示波器和万用表进行多级电源的动态电压测量技巧。重点分析了电源“悬浮”现象、地弹噪声的捕获与分析,以及如何通过负载阶跃测试来评估LDO和DC-DC转换器的瞬态响应能力。 3. 软件与硬件的协同调试: 讲解了在无调试接口(如JTAG/SWD)或调试接口失效时的恢复策略。重点介绍如何利用GPIO点灯、串口打印(printf调试的替代方案)以及硬件逻辑分析仪来追踪底层初始化序列(如Bootloader、Firmware加载)中的时序错误。 4. 噪声注入与鲁棒性测试: 系统性地介绍了系统在恶劣环境下的鲁棒性测试方法,包括如何使用静电放电(ESD)枪模拟实际环境干扰,以及如何通过注入工频干扰来定位耦合路径,从而验证系统的抗扰度设计是否达标。 --- 第四部分:面向维护与升级的文档与生命周期管理(约 300 字) 本部分关注电子产品的长期价值和可维护性。 1. 设计文档的实用性: 强调文档应服务于“未来的自己”和维护工程师。详细说明了BOM(物料清单)的结构化管理(特别是替代件和生命周期预警)、原理图的注释规范(非功能性信息的清晰标注)以及PCB布局的层级化视图管理。 2. 版本控制与可追溯性: 介绍硬件设计版本控制(如Git LFS或专业EDA工具的版本管理插件)的重要性。如何建立一个从需求变更到设计冻结、再到生产批次的完整追溯链条,这对处理批次性缺陷至关重要。 3. 可测试性设计(DFT)的集成: 讲解如何在设计阶段嵌入测试点、边界扫描(Boundary Scan)接口,以及设计易于接入的诊断端口。这不仅加速了工厂的产线测试,也为现场维修提供了便利的入口。 4. 固件升级与现场维护机制: 讨论安全的远程固件升级(OTA)机制设计,包括双备份分区、校验和验证机制。并探讨在硬件层面如何设计看门狗(Watchdog)复位序列,以应对系统软件崩溃时的自动恢复能力。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的排版设计也非常人性化。它大量的留白,使得原本密集的图表和文字不会显得拥挤,阅读起来非常舒适。而且,重点内容往往会用不同的颜色或字体加粗来突出,方便我快速抓住关键信息。它还附带了大量的例题和练习,这些练习题的设计非常贴合实际,能够让我立刻检验自己对知识的掌握程度,并且在做题过程中,往往还能学到书本上没有详细展开的知识点。 我特别喜欢书中对一些“陷阱”的提醒,例如在识图过程中容易混淆的符号,或者容易被忽视的细节。它会专门列出这些点,并配以图示进行辨析,这大大减少了我学习过程中走弯路的几率。例如,它会提醒我们注意区分同相输入端和反相输入端,以及电源和信号线的接口等。这些细致的提醒,对于一个新手来说,简直是无价之宝。

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作为一个初入电子工程领域的学习者,我曾常常在面对海量的电路图和元件符号时感到无所适从,那些看似杂乱无章的线条和符号,在我眼中如同天书一般难以解读。市面上相关的书籍也不少,但很多要么过于理论化,要么过于碎片化,很难形成一个系统性的认知。就在我几乎要放弃的时候,我偶然发现了《图表细说电子工程师识图速成手册》。这本书,说实话,我一开始并没有抱太大的期望,毕竟“速成”这两个字常常带有营销的意味。然而,当我翻开第一页,那种扑面而来的清晰和直观,瞬间就改变了我的看法。 它不是简单地堆砌那些枯燥的定义和公式,而是巧妙地将抽象的电子概念具象化,通过精心设计的图表,让原本晦涩难懂的原理变得一目了然。我尤其喜欢它在介绍基本元件时,不仅仅给出了符号,还附带了实物图片、工作原理示意图,以及在实际电路中的应用案例。这种“图文并茂”的方式,极大地降低了我的学习门槛。例如,在讲解电阻时,它不只是告诉你R代表电阻,还用非常形象的比喻,比如水流中的“节流阀”,让你瞬间理解电阻在电路中“限制电流”的作用。而且,它对不同类型的电阻,如固定电阻、可变电阻、精密电阻等,都进行了详细的区分,并配以相应的图示,让我能够迅速辨别它们在电路图中的不同符号和意义。

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对于我这样在电子工程领域摸索的初学者来说,《图表细说电子工程师识图速成手册》就像一盏明灯,指引我走出识图的迷宫。它并没有回避那些看似复杂的概念,而是通过大量细致入微的图表,将它们分解成一个个易于理解的部分。我特别欣赏它在介绍逻辑门电路的部分,不仅仅给出了AND、OR、NOT等基本门电路的符号和真值表,还通过模拟开关的组合,非常直观地展示了这些逻辑门的工作原理,以及如何通过组合实现更复杂的逻辑功能。 书中的很多例子都取材于实际的电子设备,例如简单收音机、LED驱动电路、电源模块等,这些贴近实际的案例,让我能够将书本知识与现实应用联系起来,从而加深理解。在讲解信号流向时,它也使用了非常清晰的箭头和色彩区分,让我能够迅速把握信号在电路中的传递路径,这对于理解复杂电路的整体工作机制至关重要。而且,它还特别强调了在识图过程中需要注意的一些细节,比如引脚的顺序、元件的极性、接地方式等,这些看似微不足道的细节,却往往是导致电路工作异常的关键。

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这本书最大的亮点在于其“细说”二字,它并没有试图在一开始就将所有复杂的电路图一股脑地呈现在你面前,而是循序渐进,从最基础的直流电路开始,逐步过渡到交流电路,再到更复杂的数字逻辑电路和集成电路。这种循序渐进的教学方式,让我不会感到 overwhelmed。例如,在讲解串联和并联电路时,它通过非常生动的动态图示,展示了电流在不同路径下的分配和电压的传递,让我不再死记硬背公式,而是真正理解了其中的逻辑。 而且,它对各种常用符号的解析也非常详尽,不仅仅是常见的电阻、电容、电感,甚至包括了一些在专业领域才会接触到的特殊元件,如晶体管的各种型号(NPN、PNP、MOSFET等)在电路图中的不同表示方式,以及它们的内部结构示意图,让我能够清晰地分辨出它们的功能和用途。书中的表格也非常实用,将同类元件的参数、特点、符号以及常见应用场景都汇总在一起,方便我随时查阅和对比。我常常会把这本书放在手边,遇到不认识的符号,只需扫一眼,便能立刻获得清晰的解答,这极大地提高了我的学习效率。

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这本书的语言风格非常朴实易懂,没有过多的专业术语堆砌,而是尽量使用读者能够理解的语言来解释复杂的概念。即使遇到一些难以避免的专业术语,它也会在第一时间给出清晰的定义和解释,并且常常配以图示来辅助理解。这种“接地气”的写作方式,让我感觉非常亲切,仿佛在与一位经验丰富的工程师交流。 我尤其喜欢书中关于“坏点”的分析,也就是电路图中一些容易被忽略的细节,但这些细节往往是导致电路故障的关键。比如,它会提醒我们在识图时要注意元件的耐压值、额定电流,以及过孔的阻抗匹配等。这些细节的讲解,能够帮助我们在实际设计和调试中,避免一些潜在的问题,提高电路的稳定性和可靠性。

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总的来说,《图表细说电子工程师识图速成手册》不仅仅是一本识图的书,更是一本帮助我建立电子工程思维的书。它教会我的不仅仅是“看到”电路图,更是“读懂”电路图背后的逻辑和原理。这本书的价值,远超出了我最初的预期。我曾尝试过其他一些识图的书籍,但都没有像这本一样,让我感到如此的清晰、透彻和实用。 它就像一把钥匙,为我打开了电子工程世界的大门,让我能够自信地去探索和学习更复杂的知识。我还会继续将这本书作为我的案头常备,相信随着我的学习深入,我将从中发掘出更多宝贵的知识和技巧。对于任何想要在电子工程领域有所建树的初学者,或者希望提升自己识图能力的工程师,我都会毫不犹豫地推荐这本书。它所带来的,不仅仅是识图能力的提升,更是学习电子工程的信心和乐趣。

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这本书给我的感觉,与其说是一本教材,不如说是一位经验丰富的导师,耐心地手把手教你如何看懂电子世界的语言。它不是那种让你死记硬背的工具书,而是引导你主动思考,理解原理的书。我之所以这么说,是因为它在介绍一些进阶概念时,会先给出简化的模型,让你抓住核心,然后再逐渐引入细节和复杂性。例如,在讲解变压器时,它先从线圈的磁耦合效应入手,再介绍不同绕组的匝数比如何影响电压和电流的变换,最后再给出实际变压器的电路符号和应用场景。 书中对各种测量仪器的使用和解读也有涉及,比如示波器、万用表等,通过图示展示了如何连接仪器,以及如何从屏幕或表盘上解读出有用的信息。这对于我们在实际动手实践时非常有帮助,能够让我们避免一些常见的错误。而且,它在描述一些电路故障的排除方法时,也结合了识图的技巧,教你如何根据电路图来定位问题,这让我觉得这本书的学习成果可以立刻应用到实践中去。

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《图表细说电子工程师识图速成手册》在解释某些复杂的电路时,并没有直接给出最终的电路图,而是通过“分解”的方式,一步步引导读者构建出完整的电路。比如,在介绍振荡器电路时,它先从单个电感和电容的谐振原理讲起,再引入放大器反馈,最后才组合成一个完整的振荡电路。这种“由简入繁”的教学思路,让我能够真正理解电路的构成逻辑,而不是仅仅记住一个特定的电路图。 书中的一些图表,甚至运用了三维示意图,来展示元件在空间中的布局以及信号的传播路径,这比传统的二维图纸更能帮助我建立空间感和立体感,从而更好地理解复杂的电路结构。而且,它在介绍一些标准化的接口和连接方式时,也提供了非常清晰的图示,这对于我们在进行系统集成或硬件连接时,能够避免很多不必要的麻烦。

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说实话,在遇到《图表细说电子工程师识图速成手册》之前,我对自己的电子工程学习前景感到有些迷茫。我花了很长时间在各种论坛和资料中零散地搜集信息,但总觉得知识点之间缺乏联系,不成体系。这本书的出现,恰恰弥补了这一块的空白。它像一个精心设计的框架,将我之前零散的知识点都串联了起来,让我对整个电子工程的识图体系有了更清晰的认识。 我尤其赞赏它在介绍PCB(印刷电路板)布局图时的详细讲解。它不只是展示PCB的铜箔走线,还配以元件的封装信息,以及顶层和底层丝印层,让我能够将原理图与实际的PCB布局联系起来,这对于我们进行PCB设计或维修非常有指导意义。而且,它还提到了生产过程中一些常见的标记和符号,例如焊盘、过孔、防焊层等,这些细节的补充,让我的识图能力更上一层楼。

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这本书在讲解一些集成电路(IC)的应用时,非常注重实际的应用场景和接口定义。它不仅仅给出IC的型号和功能,还会详细展示其引脚的功能、电压等级、通信协议等,并通过实际的电路连接图,展示如何将这些IC集成到更大的系统中。我记得有一章专门讲解了各种传感器在电路图中的表示方法,以及如何将它们与微控制器连接,这对于我进行嵌入式系统的学习非常有帮助。 而且,它还包含了一些关于电源管理芯片和接口芯片的识图技巧,这些芯片虽然功能各异,但其在电路图中的表示方式和连接逻辑却有一些共性。通过这本书的讲解,我能够快速掌握这些共性,从而触类旁通,更快地理解更多不同类型的芯片。它还穿插了一些关于安规和EMC(电磁兼容性)设计的识图要点,这对于我们设计符合标准的电子产品至关重要。

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