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出版者:黑龙江哈尔滨工业大学

作者:刘贵栋

出品人:

页数:140

译者:

出版时间:2008-1

价格:18.00元

装帧:

isbn号码:9787560322988

丛书系列:

图书标签:

• Multisim
• 电路仿真
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• 电路分析

电子电路设计与应用进阶：从理论到实践的跨越 本书旨在为具有一定电子电路基础的学习者提供一个全面、深入的平台，以应对现代电子系统设计中日益复杂的挑战。 它不仅仅是知识的堆砌，更是一本引导读者构建完整设计思维和工程实践能力的实用指南。全书内容围绕电子系统的核心环节展开，从器件选型、基础模块构建、系统集成到前沿技术的应用探索，层层递进，确保读者能够扎实掌握从概念到成品的全过程。 第一部分：核心器件与基础理论的再审视 本部分着重于对电子学中最常用、最核心器件的深入理解，超越了基础教科书的介绍，侧重于器件的实际工作特性、非理想因素的影响以及在不同工作条件下的性能边界。 第一章：半导体器件的深度剖析 晶体管的精细化模型： 详细阐述了BJT和MOSFET在不同工作区域（饱和、线性、截止）的精确数学模型，重点讨论了高频效应（如米勒效应、栅极电荷限制）对开关速度和增益的影响。分析了先进工艺节点下器件的短沟道效应和漏致势垒降低（DIBL）等现象对电路性能的制约。 功率器件的散热与可靠性： 探讨了MOSFET和IGBT在功率转换电路中的应用，强调热阻、导通损耗、开关损耗的精确计算方法。引入热仿真概念，指导读者进行有效的散热设计，确保器件在长期高负荷运行下的可靠性。 新型器件展望： 简要介绍了宽禁带半导体（如SiC、GaN）的基本特性、驱动挑战及其在高效电源中的应用潜力，为读者开拓视野。 第二章：模拟信号处理的精度工程 运算放大器的非理想特性与噪声分析： 深入分析了运放的输入失调电压、共模抑制比（CMRR）、电源抑制比（PSRR）的实际影响。着重讲解了噪声模型（包括电压噪声密度和电流噪声密度），并指导读者如何通过噪声优化技术（如使用低噪声斩波稳定型运放）来设计高精度前端采集电路。 滤波器设计的综合技术： 不仅涵盖巴特沃斯、切比雪夫等经典滤波器，更侧重于有源滤波器（如Sallen-Key、多反馈结构）的元件容差敏感性分析。引入了格子滤波器和开关电容滤波器的概念，以应对对体积和集成度有较高要求的应用场景。 数据转换器的关键指标与选型： 详细解析了ADC（模数转换器）的有效位数（ENOB）、积分非线性（INL）、微分非线性（DNL）的实际意义。探讨了流水线、Σ-Δ、逐次逼近寄存器（SAR）等不同架构的优缺点及其在特定采样率和分辨率要求下的匹配策略。 第二部分：数字电路与高速信号完整性 本部分着眼于现代嵌入式系统和高速通信对电路设计的严苛要求，聚焦于信号的完整性、时序控制和功耗优化。 第三章：同步与异步逻辑的高效实现 先进的CMOS逻辑设计： 探讨了亚阈值工作、动态功耗与静态功耗的精确建模。讲解了低压差（LDO）与开关模式电源（SMPS）对数字电路噪声的影响，以及去耦电容网络的设计原则，以维持稳定的供电轨。 时序分析与约束： 深入讲解了建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）的裕量计算，重点分析了时钟偏移、时钟抖动（Jitter）对系统性能的破坏性影响。引入了时序报告的解读方法，指导读者进行静态时序分析（STA）。 有限状态机（FSM）的优化： 讨论了格雷码编码与独热编码在实现速度和功耗上的权衡，并探讨了流水线技术在提升FSM吞吐量中的应用。 第四章：高速信号完整性与电源完整性（SI/PI） 传输线理论的工程应用： 详细推导了特性阻抗的计算方法，分析了阻抗失配导致的反射问题。讲解了端接技术（串联、并联、戴维南端接）的选择原则，以及如何利用IBIS模型进行仿真验证。 串扰与电磁兼容性（EMC）： 阐述了近端串扰（NEXT）和远端串扰（FEXT）的机制。介绍了PCB布局中的黄金法则，如控制层与参考平面之间的距离、过孔的设计对信号质量的影响，以及屏蔽和滤波技术的有效应用。 电源完整性设计： 关注电源网络的去耦策略，包括高频、中频、低频电容的协同作用。引入了PDN（电源分配网络）的阻抗目标曲线概念，指导读者设计出低阻抗的电源平面，确保瞬态电流需求得到满足。 第三部分：系统集成与实验验证方法 本部分将理论知识转化为可执行的工程流程，强调设计、仿真、原型制作和调试的闭环验证。 第五章：模块化系统设计与接口协议 通用通信接口的物理层实现： 详细介绍了SPI、I2C、UART等常用串行接口的电气特性和时序规范。重点分析了LVDS、USB 2.0/3.0等高速差分信号接口的驱动器和接收器的设计考量，包括眼图的生成与解读。 反馈控制系统的设计与稳定性： 涵盖了PID控制器的参数整定方法（如Ziegler-Nichols法、根轨迹法）。讨论了数字控制器中量化对控制精度的影响，以及补偿网络（超前-滞后补偿）的设计，以优化系统的瞬态响应和稳态误差。 系统级的功耗预算与管理： 指导读者建立分层的功耗模型，识别电路中的主要耗电大户。介绍睡眠模式、时钟门控等低功耗设计技术在实际嵌入式系统中的应用。 第六章：原型制作、测试与故障诊断 PCB设计与制造流程的协同： 强调设计意图如何通过Gerber文件准确传递给制造商。讨论了阻抗控制布线、平面分割、以及层叠结构对整体性能的影响。 关键波形的测量与分析： 详细介绍示波器探头的选择（无源、有源、电流探头）及其对测量的影响。重点讲解如何正确地测量上升时间、抖动、电源纹波，并利用频谱分析仪评估EMI/EMC特性。 系统级故障排除策略： 提供一套系统化的调试流程，从电源自检到核心功能模块的隔离测试。传授利用逻辑分析仪追踪复杂协议时序错误和利用热成像仪定位过热器件的实用技巧。 本书的特色在于其强烈的实践导向，每一章节都融入了对实际工程问题的剖析和解决思路，旨在培养读者独立进行复杂电子系统设计的核心能力。

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