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出版者:Newnes

作者:Darren Ashby

出品人:

页数:3984

译者:

出版时间:2008-03-14

价格:USD 104.00

装帧:CD-ROM

isbn号码:9780750687249

丛书系列:

图书标签:

• 电子设计
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• 电子工程
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《电子设计终极指南：从基础到前沿的全面解析》 一本深入、实用的电子工程参考手册 本指南汇集了当代电子设计领域最核心、最实用的知识体系，旨在为电子工程师、技术爱好者以及相关专业的学生提供一本全面、深入且高度实战性的参考资料。本书超越了简单的理论介绍，专注于将复杂的电子原理转化为可执行的设计方案和故障排除技巧。 第一部分：模拟电路设计基石与精进 本部分从最基本的电子元件特性入手，逐步深入到复杂的信号处理领域，为读者构建坚实的模拟设计基础。 1. 晶体管理论与应用进阶 (BJT, FET, MOSFET) 半导体物理基础回顾： 详细解析PN结、少数载流子行为、以及不同掺杂对材料电学特性的影响。 基本工作点确定： 探讨如何精确设置晶体管的静态工作点（Q点），确保其在线性放大区内稳定工作。 放大器配置精讲： 深入分析共源极、共基极、共集电极（及对应的BJT配置）的输入阻抗、输出阻抗、电压增益和电流增益的精确计算方法。着重讲解反馈在稳定增益和改善线性度中的作用。 开关模式应用： 阐述晶体管作为电子开关的动态特性，包括饱和区与截止区的界限，以及开关速度限制因素。 2. 运算放大器（Op-Amp）的深度剖析与非线性应用 理想化模型与非理想特性： 详细讨论开环增益、带宽积（GBWP）、输入失调电压、压摆率（Slew Rate）对实际电路性能的影响。 经典反馈拓扑： 详尽分析反相放大器、同相放大器、差分放大器、积分器和微分器的设计与误差分析。 高级运算放大器电路： 介绍如何构建精密整流器、对数放大器、电压-频率转换器（V-F Converter）以及精度受限的比较器（Schmitt Trigger的实现与滞回电压计算）。 滤波器设计实用指南： 重点讲解巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和椭圆（Elliptic）滤波器的参数选择、阶数确定、以及有源滤波器（如Sallen-Key结构）的具体实现步骤，并提供截止频率的精确计算公式。 3. 电源管理与线性稳压技术 线性稳压器（LDO）设计要点： 分析LDO的功耗预算、热阻计算、瞬态响应特性，以及如何选择合适的噪声抑制比（PSRR）。 参考源精度： 深入探讨并联式与串联式稳压参考源（如Zener二极管和带隙基准源）的精度漂移与温度系数优化。 热管理基础： 讲解如何通过散热片设计、热电冷却器（TEC）的控制，确保高功耗电路在安全温度范围内运行。 第二部分：数字逻辑与微控制器系统集成 本部分聚焦于现代电子系统的核心——数字处理能力，涵盖逻辑设计、接口协议以及嵌入式系统的构建。 4. 组合逻辑与时序逻辑电路设计 布尔代数与逻辑门优化： 使用卡诺图（K-map）和Quine-McCluskey算法进行逻辑函数化简，以减少元件数量和传播延迟。 组合逻辑实例： 详述加法器（半加、全加、超前加法器）、多路选择器、译码器和优先编码器的设计原理与实现。 时序电路分析： 深入讲解锁存器（Latch）与触发器（Flip-Flop，D, JK, T型）的建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）要求，以及亚稳态的预防。 时序分析与时钟域交叉（CDC）： 探讨跨越不同时钟域数据传输的同步机制，如使用双端口RAM或握手协议来避免毛刺和数据丢失。 5. 微控制器（MCU）架构与外设交互 MCU核心结构解析： 比较RISC与CISC架构的优劣，并分析流水线（Pipeline）技术如何影响指令执行时间。 内存寻址模式： 讲解直接寻址、间接寻址、基址加偏置寻址等在程序效率上的体现。 模数/数模转换（ADC/DAC）： 详细阐述逐次逼近型（SAR）ADC的工作原理、有效位数（ENOB）的计算，以及过采样技术在提高分辨率中的应用。 定时器/计数器应用： 讲解PWM（脉冲宽度调制）的精确生成与占空比控制，以及输入捕获模式在测量频率和脉冲宽度中的应用。 6. 通信协议与接口设计实践 串行通信标准深度解析： 详尽对比UART（异步串行）、SPI（同步串行）、I2C（两线总线）在速率、全双工/半双工、地址寻址方面的差异与适用场景。 现场总线技术： 介绍CAN（控制器局域网）在工业控制中的鲁棒性设计，包括仲裁机制和错误检测。 高速数据传输： 概述LVDS（低压差分信号）技术在长距离或高噪声环境下的信号完整性优势。 第三部分：射频（RF）与电磁兼容性（EMC） 本部分面向高频设计挑战，探讨信号在传输过程中的损耗、反射以及系统抗干扰能力。 7. 基础射频电路与阻抗匹配 史密斯圆图的实战运用： 彻底解析史密斯圆图的结构，并提供利用圆图进行无源元件匹配（L型网络、T型网络）的详细步骤，以实现最大功率传输。 传输线理论： 讲解特性阻抗（$Z_0$）、传输线上的电压驻波比（VSWR）与回波损耗（Return Loss）之间的关系，以及如何计算微带线和带状线的物理尺寸。 低噪声放大器（LNA）设计考虑： 介绍噪声因子（Noise Figure）的概念，以及如何选择合适的晶体管和匹配网络来优化系统的整体噪声性能。 8. 电磁兼容性（EMC）与信号完整性（SI） 辐射与传导发射控制： 识别主要的噪声源（如开关电源的快速dv/dt、时钟信号的谐波），并提供抑制策略。 PCB布局中的EMC策略： 详述地平面（Ground Plane）的连续性、参考平面的选择、电源去耦电容的布局位置（特别是高频旁路电容的有效性）。 串扰（Crosstalk）预防： 分析邻近走线之间的耦合机制，并给出走线间距（Spacing Rule）和“3W”原则的应用。 高速信号的端接： 区分串联端接、并联端接和AC端接，并根据信号边沿速率（Tr）和走线长度确定是否需要端接。 第四部分：高级设计工具与流程 本部分指导读者如何有效利用现代EDA工具链来加速和验证设计。 9. 电路仿真与建模技术 SPICE仿真深度应用： 掌握.MODEL语句的编写，以及如何进行瞬态分析（Transient Analysis）、交流分析（AC Analysis）和直流扫描（DC Sweep）。 参数提取与模型局限性： 讨论从PCB布局中提取寄生参数（如电感和电容）并将其导入仿真模型中进行后仿真（Post-Layout Simulation）的重要性。 噪声分析与蒙特卡洛模拟： 介绍如何使用统计方法来评估元件容差对电路性能（如中心频率、增益）的整体影响。 10. 固件与硬件的协同调试 JTAG/SWD接口调试： 讲解如何利用硬件调试器（Debugger）进行断点设置、寄存器查看和内存跟踪，以隔离硬件初始化失败或固件逻辑错误。 逻辑分析仪与示波器的有效联用： 阐述如何配置示波器捕获特定触发条件下的模拟波形，并利用逻辑分析仪同步采集多通道数字信号，以分析系统级时序关系。 故障注入与边界扫描： 介绍在测试阶段引入已知错误来验证系统恢复能力的测试方法。 本书旨在成为工程师工作台上的“瑞士军刀”，提供清晰的原理阐述、可靠的工程经验和最新的设计规范，确保读者能够自信地驾驭复杂的电子系统开发项目。

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这本书最让我欣赏的一点是它的系统性和全面性。它并没有局限于某个特定的技术领域，而是覆盖了电子设计从基础到进阶的多个方面。我之所以这么说，是因为我之前在学习过程中，经常会遇到一些概念性的断层，比如我可能懂了某个单片机的编程，但却不理解它和外围电路的连接原理；或者我学会了某个模拟滤波器的设计，却不清楚它在整个系统中的作用。而这本书，就像一个精密的齿轮箱，将各种电子设计的知识点有机地结合在一起。它从最基础的半导体器件原理开始，逐步深入到数字逻辑、嵌入式系统、射频技术，甚至还涉及到了EDA工具的使用和项目管理。这种“前后贯通”的讲解方式，让我对整个电子设计流程有了更清晰的认识，也帮助我建立了一个更加完整的知识体系。我曾经尝试着按照书中的思路，从零开始设计一个小型智能设备，从硬件选型到软件开发，整个过程都得到了这本书的指引。它不是一本教你“死记硬背”的书，而是一本引导你“融会贯通”的宝典。

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这本书就像一位老朋友，虽然封面看起来朴实无华，但打开它的那一刻，你就会被它深厚的内涵所吸引。我印象最深刻的是它关于模拟电路设计的章节，作者用一种非常直观的方式解释了复杂的概念，比如运算放大器的反馈机制，以及滤波器的工作原理。书中提供的那些详细的图示和计算示例，简直是为我这样的初学者量身定做的。我记得当时为了理解一个关于低噪声放大器的设计，我反复看了好几遍，每一个参数的意义，每一个公式的推导，作者都讲得非常透彻，让我觉得不再是雾里看花。而且，书中并没有回避那些“丑陋”但实用的技巧，比如如何选择合适的元器件，如何进行PCB布局以减少寄生效应，这些都是在课堂上很难学到的宝贵经验。即使是一些我之前认为很基础的概念，通过这本书的讲解，我也发现了新的理解角度，仿佛重新认识了它们。总的来说，这本书给我一种“授人以渔”的感觉，它不只是告诉你“怎么做”，更重要的是让你理解“为什么这么做”，这种深入骨髓的理解，是任何速成教程都无法比拟的。

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说实话，我当初买这本书的初衷，更多是被它的“终极”二字所吸引，想着里面一定藏着什么我不知道的“黑科技”。结果呢，它并没有给我那些耸人听闻的“黑科技”，而是以一种更加实在、更加扎根的方式，为我打开了电子设计领域的大门。尤其是在数字电路和微控制器章节，作者的讲解方式非常接地气。他没有上来就抛出一大堆指令集和寄存器，而是先从最基本的逻辑门电路讲起，然后循序渐进地引入组合逻辑和时序逻辑。当他开始讲解微控制器的架构时，我才真正明白，原来我们常用的各种电子设备，其核心的“大脑”是这样工作的。书中那些关于嵌入式系统开发的小贴士，比如如何选择合适的开发工具，如何调试程序，以及如何优化代码以提高效率，都让我受益匪浅。我曾经花了好几天去调试一个简单的LED闪烁程序，最后发现问题出在一个不起眼的宏定义上，而这本书里关于代码风格和调试技巧的建议，如果我早点看到，或许就能省下不少时间。这本书的魅力就在于它的“细水长流”，它用最朴素的方式，告诉你最核心的道理。

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我一直认为，一本好的技术书籍，应该能够激发读者的兴趣，而不是让他们感到枯燥乏味。而这本《Newnes Electronic Design Ultimate CD》恰恰做到了这一点。特别是它关于射频（RF）电路设计的篇章，虽然这个领域我一直觉得很神秘，但作者用一种非常引人入胜的方式，将复杂的概念进行了拆解。我记得他用了一个非常形象的比喻来解释阻抗匹配的重要性，让我瞬间茅塞顿开。书中关于天线设计和射频滤波器设计的讲解，虽然涉及到一些高深的数学公式，但作者总是会配合清晰的图表和实际的应用场景，让你能够理解这些理论是如何转化为实际产品的。我曾经尝试过用这本书里的知识去设计一个简单的无线接收模块，虽然最终成品效果不是非常理想，但整个过程让我学到了很多关于信号传输、噪声抑制以及功耗管理的宝贵经验。更重要的是，它让我对这个领域产生了浓厚的兴趣，开始主动去查阅更多的资料，去尝试更多的实践。这本书就像一位耐心而博学的导师，它不会强迫你掌握所有内容，而是引导你一步一步地去探索，去发现。

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让我印象深刻的是，这本书的作者并没有止步于理论的讲解，而是非常注重实践和工程应用。在讲解电源设计的部分，他不仅仅列举了各种电源拓扑的优缺点，还深入探讨了实际应用中的各种挑战，比如电磁兼容性（EMC）问题、热管理以及可靠性设计。书中提供了大量的实际电路图和PCB布局建议，这些都是工程师在实际工作中经常会遇到的问题。我记得当时我为了解决一个项目中遇到的电源纹波问题，查阅了这本书的相关章节，作者详细解释了如何通过选择合适的滤波元件、优化PCB走线以及增加屏蔽措施来有效降低纹波。这种“贴地气”的讲解方式，让我觉得这本书的内容非常有价值，它不是纸上谈兵，而是真正能够解决实际工程问题。而且，书中也鼓励读者进行实验和验证，这对于我们这些希望将理论知识转化为实际技能的人来说，是非常重要的。这本书就像一个宝库，里面蕴含着无数实用的工程经验和智慧。

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