电工电子基础实践教程（下册） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业

作者:曾建唐 编

出品人:

页数:203

译者:

出版时间:2004-7

价格:25.00元

装帧:

isbn号码:9787111115458

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《现代集成电路设计与应用》 （本书不包含《电工电子基础实践教程（下册）》中的任何内容） --- 绪论：微电子时代的基石 本册《现代集成电路设计与应用》旨在为读者构建一个全面且深入的现代半导体集成电路（IC）设计框架。随着信息技术的飞速发展，IC已成为驱动几乎所有电子系统的核心动力。本书将从半导体器件物理基础出发，逐步深入到复杂的电路设计方法论、先进的制造工艺以及实际的系统级应用。我们摒弃了传统教材中过于侧重基础元件原理的冗余叙述，而是将重点聚焦于如何利用当前主流的CMOS工艺平台，高效、可靠地实现高性能的模拟、数字及混合信号功能模块。 本书的结构设计充分考虑了工程实践的需求，强调理论与仿真工具（如Cadence Spectre/Virtuoso, HSPICE等）的结合应用，确保读者在掌握核心概念的同时，具备将设计转化为可制造芯片的能力。 第一部分：CMOS 器件与基础电路模型 本部分着重于现代CMOS工艺下晶体管的工作特性，这是后续所有IC设计的基础。 第一章：MOSFET 晶体管的精细化模型 详细阐述了亚微米及纳米尺度下NMOS和PMOS晶体管的物理效应，包括短沟道效应、载流子速度饱和、阈值电压的精确控制（多晶硅栅厚度、源/漏掺杂对Vt的影响）。重点讲解了BSIM（Berkeley Short-channel IGFET Model）等业界标准模型在SPICE仿真中的应用，以及如何通过参数提取来精确预测晶体管在不同偏置点下的行为。分析了沟道长度调制、亚阈值导通等对低功耗设计的影响。 第二章：CMOS 基础逻辑门与功耗分析 深入探讨了标准单元库（Standard Cell Library）的设计哲学。详细推导并分析了各种静态CMOS逻辑门（如反相器、NAND、NOR）的静态和动态性能指标，包括延迟时间（$t_{pd}$）、扇出能力（Fanout）。区别于简单的开关理论，本书将重点分析亚阈值泄漏电流（Subthreshold Leakage）、栅极氧化层泄漏（Gate Oxide Tunneling）以及热载流子效应（HCI）对现代低电压、深亚微米工艺中功耗预算的决定性影响。引入了逻辑综合（Logic Synthesis）的基础概念，说明如何将高层级描述（如Verilog）映射到实际的晶体管网络。 第三章：CMOS 静态电路技术与可靠性 本章侧重于提高电路可靠性和性能的结构性技术。详细介绍了传输门（Transmission Gates）和基于差分对（Differential Pairs）的逻辑结构，以及它们在减少开关噪声和提高速度方面的优势。重点讨论了电路的设计规则检查（DRC）、版图效应（Layout Effects），特别是互连线电阻、电容对延迟和串扰（Crosstalk）的影响。此外，还引入了对静电放电（ESD）保护电路的基本设计要求和结构原理。 第二部分：高性能模拟电路设计 本部分专注于连续时间信号处理电路的实现，这是传感器接口、通信系统等应用的核心。 第四章：运放基础与频率响应分析 系统地讲解了双极性（BJT）和CMOS运算放大器（Op-Amp）的基本拓扑结构，如两级折叠共源共栅（Folded Cascode）和Miller补偿结构。核心在于对增益带宽积（GBW）、相位裕度（PM）、电源抑制比（PSRR）和共模抑制比（CMRR）的定量分析和优化方法。利用伯德图（Bode Plot）深入解析补偿技术如何稳定负反馈系统。 第五章：电流镜与偏置电路 详细研究了高精度、高匹配度的电流源和电流镜电路设计，包括二极管连接、一对一电流镜、多对一电流镜以及线性化技术（如使用电阻或有源负载）。探讨了晶体管的噪声源（热噪声、闪烁噪声1/f噪声），以及在偏置电路和输入级设计中如何最小化噪声对信噪比（SNR）的恶化。 第六章：数据转换器（ADC/DAC）原理 本章是模拟与数字接口的核心。详细介绍了电阻梯形DAC、R-2R DAC的结构，重点分析了积分非线性（INL）和微分非线性（DNL）的失真源。对于模数转换器（ADC），深入讲解了Flash、逐次逼近寄存器（SAR）和Sigma-Delta（$SigmaDelta$）架构的原理、采样开关泄漏对精度的影响，以及过采样和噪声塑形（Noise Shaping）技术在高速高精度应用中的实现。 第三部分：数字电路与系统级设计 本部分关注于组合逻辑和时序逻辑的系统集成，侧重于低功耗、高速度的设计方法。 第七章：时序电路与存储单元设计 对锁存器（Latch）和触发器（Flip-Flop）的静态和动态特性进行深入剖析，特别是对时钟抖动（Jitter）的敏感性。详细设计了各种高性能触发器（如Master-Slave, TSPC, DLL/DCD驱动的结构）以提高时序裕度。同时，对SRAM和DRAM的基本存储单元的结构、读写时序和功耗特性进行对比分析。 第八章：时钟分配与去偏斜技术 时钟网络是影响数字电路整体性能的关键瓶颈。本章聚焦于时钟树综合（CTS）的算法和实现。详细介绍利用H树、Y树等结构来最小化时钟信号到达时间（TCS）的偏差。深入探讨了锁相环（PLL）和延迟锁定环（DLL）作为片上时钟源和去偏斜（Deskewing）机制的工作原理和设计挑战。 第九章：低功耗数字设计策略 本章系统梳理了现代数字芯片中降低动态功耗和静态功耗的工程手段。重点讲解电压调控（Voltage Scaling）、时钟门控（Clock Gating）、电源门控（Power Gating）的应用场景和实现方法。对亚阈值电路的功耗优势与设计挑战进行了深入探讨，并引入了多阈值电压（Multi-Vt）技术在性能与功耗之间的权衡。 第四部分：IC版图、仿真与后端流程 本部分将理论设计转化为物理实现，是连接前端设计与后端制造的桥梁。 第十章：IC物理版图设计与布局规划 阐述了版图设计在决定最终芯片性能中的关键作用。详细讨论了模块级的单元布局（Standard Cell Placement）和全局布线（Global Routing）的优化算法。特别关注散热管理（Thermal Management）和电源/地轨（Power/Ground Rail）的设计，以确保电压稳定性和热点避免。引入了互连线寄生参数提取（RC Extraction）的流程。 第十一章：设计验证与可制造性设计（DFM） 强调设计验证的重要性，包括功能仿真（Gate-Level Simulation）、形式验证（Formal Verification）和后仿真（Post-Layout Simulation）。详细解释了静态时序分析（STA）的流程和约束设置，这是确保芯片在所有工艺角下满足时序要求的核心工具。同时，介绍了可制造性设计规则（Design for Manufacturability）如何指导设计人员避免光刻、刻蚀等工艺限制带来的问题。 --- 适用对象： 本书适合电子工程、微电子学、通信工程专业的高年级本科生、研究生，以及从事ASIC/SoC设计、模拟电路开发和版图工程师的专业人员。它要求读者具备扎实的半导体物理和基本电路分析能力。

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我对于这本书的“下册”内容感到一种强烈的知识断层感。前一册我虽然也觉得难度不低，但至少还在围绕直流电路和分立元件的开关特性打转。然而，进入这本下册，内容忽然跳跃到了对脉冲电路和某些特定的集成电路模块（比如555定时器和基本的数字锁存器）的介绍。这种跨度之大，完全没有提供一个平滑的过渡地带。比如，对555定时器的讲解，它直接开始介绍其内部的两个电压比较器和触发器的连接方式，却很少提及在实际应用中，如何通过改变电容和电阻值来精确控制输出波形的占空比和频率，以及如何应对温度漂移带来的误差。对我而言，这本书更像是一个“中级工程师速查手册的目录”，而不是一个系统化的学习路径。它要求读者对前置知识的掌握程度已经达到相当高的水平，否则阅读起来会像在迷宫里乱撞，完全无法建立起完整的知识体系结构。购买实践教程是希望获得指导，但这本书提供的，更多是需要读者自行去填补的巨大知识鸿沟。

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这本书在介绍具体元器件的使用方法时，简直是到了令人发指的程度——它几乎完全省略了对常见元器件的“动手识别”指导。比如，当它提到“使用2N3904三极管”时，它假定你已经知道这个型号代表NPN、引脚排列顺序（EBC）是什么，并且能够迅速地在实物元件堆里把它挑出来。然而，对于我们这些刚接触实体元件的人来说，最困难的就是如何区分晶体管的三个脚，如何判断二极管的正负极，以及如何通过外观判断电解电容的耐压值。这本书里，这些至关重要的“肌肉记忆”环节被完全跳过了，取而代之的是一系列关于其等效电路参数的表格。我不得不抽出一本更基础的元器件手册，对着实物元器件一个个核对，才能勉强跟上书中的理论推导。这完全颠覆了“实践教程”的初衷。一个合格的实践教程，应该首先教会你认识工具和材料，然后再教你如何使用它们构建系统。这本书，是把工具认知放在了最后，而且是以一种极其干燥、表格化的方式呈现。这种倒置的学习路径，极大地挫伤了学习的积极性。

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如果说有什么亮点，那可能是在特定高级主题的深度上稍有建树，但这种深度对于“基础”教程来说，显然是过犹不及了。例如，在讲述运放（运算放大器）的应用时，它花了大篇幅去推导同相和反相放大电路的反馈机制和噪声抑制能力，理论上是严谨的。但问题在于，它似乎忽略了初学者最常遇到的实际问题：运放芯片的选型误区。市面上最常见的例如LM741或TL082，它们在实际使用中会受到电源电压、输入阻抗匹配等诸多限制，这些在书本上都是“理想模型”，实际操作中完全不一样。书中的例子都是在完美无缺的环境下运行的，一旦我把电路接到一个稍微有点波动的实验电源上，输出波形立刻就失真了，书里却没有任何一句话指导如何去诊断这种由非理想元件导致的实际问题。这让我感到非常挫败，仿佛我学习的不是真实的电子工程，而是一套脱离了现实物理约束的数学游戏。一本好的实践书，应该包含大量的“调试技巧”和“常见故障排除”，但这本教材在这方面几乎是空白的。

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坦白说，这本书的装帧和排版风格，简直就像是上个世纪末的技术手册。内页的纸张质量一般，油墨印刷得有些发虚，特别是那些复杂的电路原理图，线条的粗细不均，在我的阅读灯下看起来非常吃力，经常需要眯着眼睛才能分辨出电阻和电容的符号。更让我抓狂的是，章节的逻辑组织混乱得令人发指。前一章还在煞有介事地讨论数字逻辑门电路的布尔代数化简，下一章突然跳到了复杂的电源滤波电路设计，两者之间缺乏必要的过渡和联系。感觉像是把不同领域的知识点随机地拼凑在一起，缺乏一条贯穿始终的主线索来串联起“电工”与“电子”这两个核心部分。我试图从中寻找一些实用的、可以立刻上手操作的项目，比如一个简单的LED驱动电路或者一个基础的信号发生器，但书里提供的项目案例往往复杂且对测试设备要求极高，对于我们这种只有万用表和面包板的学习者来说，根本无法实施。阅读这本书的过程，更像是在进行一次痛苦的考古挖掘，试图从陈旧的文字中淘出哪怕一点点有价值的“实践”信息。如果出版方能重塑一下版式，使用更现代的图示语言，或许体验能提升个档次。

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这本号称“基础实践”的教材，实在是让我这种初学者摸不着头脑。讲的那些概念，比如半导体PN结的特性、三极管的工作原理，本来应该是通过生动的图示和具体的实验步骤来讲解的，结果呢？这本书里充斥着大量的数学公式和抽象的理论推导，仿佛是直接把大学高年级电路理论的书籍内容给搬了过来，然后简单地加上了一些标注。比如，在讲解晶体管的放大电路时，作者似乎默认读者已经完全掌握了复杂的BJT模型，直接抛出了高频参数的计算公式，完全没有循序渐进地引导读者理解电流是如何控制、电压是如何放大的。对于一个刚刚接触电工电子领域的学生来说，这简直是灾难。我花了大量时间去理解那些密密麻麻的符号，而不是去理解电路的实际功能。实验部分也显得十分敷衍，只是简单地列出了需要的元器件清单和最终的测量结果，缺乏对“为什么会这样”的深入剖析。如果说实践教程的意义在于动手，那么这本书更像是一本理论导论，而且是一本晦涩难懂的导论。我期待的是能够清晰地看到元器件在电路板上是如何相互配合工作的，而不是沉溺于纸面上的推导。总而言之，对于零基础或初级爱好者来说，这本书的难度陡增，实践性远未达到其宣传的水平。

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