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出版者:浙江大学出版社

作者:陈欢庆

出品人:

页数:250

译者:

出版时间:2005-3

价格:25.00元

装帧:

isbn号码:9787308041508

丛书系列:

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• 电子制作
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• 实践操作
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• 电子技术
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• 项目制作
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• 理论基础
• 技能提升

现代集成电路设计与应用：从基础到前沿 第一章 绪论：半导体器件的演进与集成电路的时代背景 本章将深入探讨半导体物理学的基本原理，追溯晶体管从早期萌芽到现代CMOS技术的发展历程。我们将详细阐述摩尔定律的内在驱动力及其对信息技术产业的深远影响。内容涵盖硅材料的提纯与晶圆制造的基础工艺，如氧化、掺杂和光刻技术的基本流程。此外，本章还将介绍集成电路（IC）的分类、结构及其在现代电子系统中的核心地位，为后续深入学习打下坚实的理论基础。重点分析了小型化带来的物理极限挑战与新型材料的探索方向。 第二章 晶体管模型与低功耗设计 本章聚焦于MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的精确建模。我们将从理想模型出发，逐步引入亚阈值传导、沟道长度调制、短沟道效应等非理想因素，构建出适用于电路仿真的精确模型参数集。理论分析将结合SPICE仿真工具，演示如何通过改变工艺角（Corner Analysis）评估器件在不同环境下的性能波动。在设计实践方面，本章系统阐述了低功耗电路设计的核心策略，包括电压调节技术（Voltage Scaling）、时钟门控（Clock Gating）、电源门控（Power Gating）以及动态阈值电压调整（DTVS）等先进技术。对亚阈值功耗的量化分析与优化是本章的重点。 第三章 组合逻辑电路的设计与优化 本章是数字电路设计的基石。我们将详尽解析基本逻辑门（如NAND, NOR, XOR）的晶体管级实现及其延迟特性。内容延伸至更复杂的组合逻辑结构，如加法器、乘法器和多路选择器的优化设计。重点讨论如何使用布尔代数简化、卡诺图以及更先进的逻辑综合工具进行电路优化。此外，本章会深入分析竞争冒险（Hazards）的产生原因与消除方法，并介绍不同逻辑风格（如静态CMOS、动态CMOS、推挽逻辑）的优缺点及其在特定应用场景下的适用性。对关键路径的延迟计算和时序预算是本章实践环节的核心内容。 第四章 存储器电路原理与设计 存储器是现代系统的核心组成部分。本章首先介绍静态随机存取存储器（SRAM）单元的结构与工作原理，包括6T、7T单元的读写时序分析和功耗优化。随后深入探讨动态随机存取存储器（DRAM）的电荷保持机制、刷新周期和读出过程中的信号恢复技术。本章还将覆盖非易失性存储器（NVM）的基础，如浮栅MOSFET（FGMOS）和新兴的阻变存储器（RRAM）的基本工作原理。存储器阵列的组织、解码器设计以及存储体校验（ECC）是本章的实践重点。 第五章 时序电路与反馈系统分析 时序电路是实现系统状态和数据保持的关键。本章全面分析了锁存器（Latch）和触发器（Flip-Flop）的结构，包括主从结构、透明锁存器以及对时钟抖动（Jitter）和建立/保持时间（Setup/Hold Time）的敏感性。针对高性能系统，本章详细介绍了低压差触发器（LVTFF）、锁存器映射触发器（Latch-based Flip-Flop）等先进时序单元的设计。反馈系统的稳定性分析将引入时序网格（Timing Grid）的概念，并探讨如何通过增加缓冲器、插入延迟线等手段来解决时钟偏移（Clock Skew）问题。 第六章 模拟与混合信号电路基础 本章将从晶体管的跨导（gm）和输出电阻入手，构建差分对、共源共栅放大器等基础模拟模块的精确模型。我们将详细分析反馈理论在模拟设计中的应用，重点讲解运算放大器（Op-Amp）的带宽、增益、相位裕度和补偿技术。在混合信号领域，本章着重介绍模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的原理，包括Flash ADC、流水线（Pipelined）ADC的架构选择、量化噪声的分析以及开关电容网络的设计与应用。 第七章 高速接口与信号完整性 随着数据传输速率的提高，信号完整性（SI）成为设计的关键挑战。本章深入研究传输线理论在IC封装和PCB层面的应用，包括反射、串扰和电磁兼容性（EMC）问题。我们将分析串行数据传输中的均衡技术，如前馈均衡（FFE）和判决反馈均衡（DFE）的工作原理。高速缓冲器（SerDes）的设计、阻抗匹配技术以及差分信号传输的优势与约束是本章的实践核心。 第八章 电源完整性与片上系统（SoC）设计 电源完整性（PI）是确保大规模SoC可靠运行的先决条件。本章探讨片上噪声源，包括开关噪声（Switching Noise）和IR压降。我们将分析片上电感和电容（Package Parasitics）对瞬态电流的影响，并介绍去耦电容网络的优化布局策略。内容还包括片上系统（SoC）的架构组织、总线结构（如AMBA AXI/AHB）的设计，以及系统级功耗管理的集成方法。 第九章 电路验证与物理实现流程 本章系统地梳理了从前端（RTL）到后端（GDSII）的完整集成电路设计流程。前端验证包括功能仿真、形式验证（Formal Verification）和静态时序分析（STA）。后端设计则涵盖逻辑综合（Synthesis）、布局规划（Floorplanning）、标准单元的放置与布线（Place and Route）。重点分析寄生参数提取（Extraction）、后仿真（Post-Layout Simulation）以及设计规则检查（DRC）和版图后验证（LVS）的重要性。本章旨在提供一个全面、可操作的现代IC设计流概述。 第十章 前沿技术与未来展望 本章探讨当前IC设计领域的前沿热点。包括三维集成技术（3D-IC）、系统级芯片（SiP）的挑战与机遇。此外，内容还将涉及新兴的存算一体（In-Memory Computing）架构、类脑计算（Neuromorphic Computing）硬件加速器的设计思路，以及先进封装技术（如Chiplet）对摩尔定律延伸的推动作用。对量子计算硬件的初步探索也将作为对未来研究方向的展望。

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《编程范式与硬件抽象层设计精要》这本书的视角非常高屋建瓴，它让我意识到，电子制作不仅仅是焊接和调试硬件，更是一门关于软件架构艺术的学科。这本书几乎没有涉及具体的微控制器型号，而是聚焦于构建可维护、可扩展的底层软件框架。作者强调了“硬件抽象层”（HAL）的重要性，清晰地阐述了如何设计一套统一的API接口，使得上层的应用逻辑能够完全独立于底层的寄存器操作。这种解耦的思想对于长期项目维护来说简直是救命良方。书中通过对比面向对象和结构化编程在嵌入式环境下的优劣，引导读者思考更高级的代码组织方式，比如如何利用设计模式（如状态机模式）来管理复杂的设备行为。这本书的文字风格偏向于学术探讨和软件工程的最佳实践，充满了对代码复用率和健壮性的追求。它成功地将我从“代码实现功能”的初级阶段，拉升到了“构建优雅、易于维护的软件系统”的高级思维层面。对于那些渴望将自己项目提升到工业级水准的创客来说，这本书提供了必要的理论基石。

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这本厚厚的《电路板上的奇妙世界》绝对是电子发烧友的福音！从最基础的元件识别，到复杂的PCB设计流程，作者都以一种深入浅出、图文并茂的方式娓娓道来。我记得我第一次接触面包板时，总是被各种电阻、电容的符号搞得晕头转向，但这本书里对每一个元器件的工作原理都进行了详尽的剖析，配合着清晰的原理图和实物照片，简直是我的“救命稻草”。特别是关于电源管理的那一章节，讲解了如何有效过滤噪声，设计出稳定可靠的供电系统，这对于我后来尝试制作高精度音频设备至关重要。书中不仅停留在理论层面，还提供了大量可以直接上手的项目案例，从简单的LED闪烁器到复杂的温度控制器，每一步骤都标注得清清楚楚，让人信心倍增。更值得称赞的是，作者似乎深知初学者的痛点，总能在关键时刻给出“过来人”的经验之谈，比如在焊接时如何避免虚焊，或者在调试程序时如何快速定位逻辑错误。读完这本书，我感觉自己仿佛完成了一次系统化的“电子技能升级”，不再是那个只会照着教程连线的门外汉了，而是能真正理解电路“呼吸”的实践者。我强烈推荐给所有对动手制作有热情，但苦于没有系统指导的朋友们。

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《传感器技术与信号调理实战指南》这本书，简直是“感知世界”的教科书。我过去总是觉得传感器这东西很简单，不就是个输入设备吗？但这本书彻底颠覆了我的认知。它系统地介绍了从热敏电阻到高精度惯性测量单元（IMU）的各种传感器的物理原理、适用场景以及最关键的——信号调理电路的设计。书中详尽地对比了不同放大器的拓扑结构在处理微弱信号时的噪声表现和带宽限制，让我明白了为什么我的某个温湿度读数总是漂移不定。作者对噪声分析有着近乎偏执的关注，他不仅展示了如何使用低通滤波器滤除高频干扰，还深入讲解了如何利用仪表放大器来抑制共模噪声，这对任何需要在恶劣电磁环境中进行测量的项目都至关重要。此外，书中对于模数转换器（ADC）的选择和配置也有独到的见解，比如如何在有限的位宽内通过软件算法提升有效分辨率。阅读这本书，就像是给自己的“感官系统”进行了一次全面的升级和校准，它教会我如何从真实世界的物理量中，提取出最干净、最可靠的数字信息。

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不得不说，这本《PCB布局与电磁兼容性设计》是所有想把自己的作品从实验台搬到实际产品中的人的“避雷宝典”。这本书完全站在了工程实现的角度来审视电路设计，它没有过多纠缠于元件本身，而是聚焦于“如何让它们和谐共处”。我以前做板子总是想着把元件塞得越小越好，走线越短越好，结果就是要么板子发热，要么在高频工作时出现莫名的振荡。这本书用大量的实例图文并茂地展示了“地平面”的重要性，解释了为什么电源层和信号层之间的耦合会引入串扰，以及如何正确地进行阻抗匹配以确保信号的完整性。特别是关于高速信号走线和差分对的布线要求，讲解得细致入微，甚至连过孔的寄生参数对信号质量的影响都有涉及。这本书的风格非常务实，没有太多花哨的理论，而是直接告诉你在实际的制造工艺限制下，什么样的布局能最大限度地减少电磁辐射和抗干扰能力。读完之后，我再设计PCB时，简直是如履薄冰，却又充满了掌控感，再也不会轻易忽视那些看似微小的布局细节了。

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初次翻开《微控制器与嵌入式系统应用解析》，我的第一感觉是，哇，这可真是一本“硬核”的工具书！它的深度和广度都远超出了我对普通入门读物的预期。这本书并没有花大量篇幅去重复那些在网上随处可见的Arduino基础语法教学，而是直接切入到如何优化代码效率、如何进行低功耗设计，以及如何使用实时操作系统（RTOS）来管理复杂的任务调度。书中对ARM Cortex-M系列处理器的内部结构讲解得极其透彻，从寄存器的位域到中断向量表的设置，都有非常专业的分析。我尤其欣赏作者在讲解ADC采样和PWM波形生成时，那种对时间精度的极致追求和严谨的数学推导。对于我这种希望从“能跑起来”到“跑得漂亮、跑得高效”的进阶玩家来说，这本书无疑是架起了通往专业嵌入式开发的一座坚实桥梁。它的语言风格非常严谨，充满了工程学的气息，每一个公式、每一个波形图都显得掷地有声，绝不含糊。虽然阅读过程需要我不断地查阅数据手册来交叉验证，但正是这种沉浸式的、主动的学习过程，才真正打通了我对底层硬件控制的理解壁垒。

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