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出版者:機械工業齣版社

作者:李良榮 編

出品人:

頁數:436

译者:

出版時間:2007-8

價格:42.00元

裝幀:

isbn號碼:9787111217732

叢書系列:

圖書標籤:

• 電子設計
• 電路設計
• 電子技術
• 嵌入式係統
• PCB設計
• 模擬電路
• 數字電路
• 單片機
• 電子工程
• 技術手冊

電子設計與製造的深度探索：電路原理、係統集成與未來趨勢 本套圖書旨在為電子工程、自動化、機電一體化等相關專業的學生、工程師以及技術愛好者提供一套全麵、深入且極具實踐指導意義的電子設計與製造知識體係。全套書係涵蓋瞭從基礎理論構建到復雜係統實現的完整鏈條，強調理論與實踐的緊密結閤，緻力於培養讀者獨立分析問題、係統設計和解決實際工程挑戰的能力。 本套叢書共分為六捲，內容精心組織，層層遞進，確保讀者能夠係統地掌握現代電子技術的核心精髓。 --- 第一捲：模擬電路基礎與信號調理 核心內容概述： 本捲聚焦於電子係統的“血肉”——模擬信號的處理。它從最基本的有源與無源元件特性入手，深入探討半導體器件（如二極管、雙極性晶體管BJT和場效應晶體管FET）的工作原理及其在放大電路中的應用。 詳細內容解析： 1. 元件物理基礎與建模： 詳細解析PN結的形成、擴散與漂移電流，介紹理想與實際二極管的模型，以及晶體管的Ebers-Moll模型和簡化模型。重點分析溫度對器件特性的影響。 2. 單級與多級放大器設計： 深入研究共源、共射、共集等基本組態的偏置電路設計（包括電壓反饋、電流反饋偏置），計算其直流工作點、電壓增益、輸入輸齣阻抗。對多級放大器（如級聯、達靈頓對）進行頻率響應分析，引入米勒效應的計算與抑製方法。 3. 運算放大器（Op-Amp）的精妙應用： 區彆理想運放與實際運放的差異（如失調電壓、共模抑製比CMRR、壓擺率Slew Rate）。全麵覆蓋反相、同相、加法、減法、積分、微分電路。重點講解有源濾波器（一階、二階Sallen-Key、Butterworth、Chebyshev濾波器）的設計與仿真，確保信號在特定頻段內獲得最佳的純化效果。 4. 反饋理論與穩定性分析： 闡述負反饋對電路性能（增益、帶寬、失真）的改善作用。引入波特圖（Bode Plot）分析方法，計算相位裕度與增益裕度，確保反饋係統的穩定性，避免振蕩。 5. 電源調節與綫性穩壓： 介紹整流、濾波、穩壓的基本拓撲。詳細講解並聯型和串聯型綫性穩壓器的設計，包括誤差放大器、調整管的選擇與熱設計，實現高PSRR（電源抑製比）的穩定輸齣。 --- 第二捲：數字電子係統與邏輯設計 核心內容概述： 本捲是構建現代計算和控製係統的基石。它從布爾代數齣發，逐步過渡到復雜的組閤邏輯和時序邏輯電路設計，最終導嚮可編程邏輯器件（PLD）的應用。 詳細內容解析： 1. 數製與布爾代數基礎： 係統介紹二進製、八進製、十六進製，以及它們之間的相互轉換。深入探討德摩根定理、分配律等布爾代數定律，並利用卡諾圖（K-map）和Quine-McCluskey方法進行邏輯函數的化簡。 2. 組閤邏輯電路實現： 詳述標準邏輯門（AND, OR, NOT, XOR）的特性和集成電路係列（如TTL和CMOS族的電氣特性對比）。講解數據選擇器（MUX）、譯碼器（Decoder）、編碼器（Encoder）以及全加器/全減器的設計與應用。 3. 半導體存儲器原理： 剖析SRAM和DRAM的基本單元結構、讀寫時序與刷新機製，理解它們在係統內存層次結構中的定位。 4. 時序邏輯電路： 重點解析基本鎖存器（Latch）與觸發器（Flip-Flop，包括D, JK, T型）的特性、特性方程和轉換錶。深入研究寄存器組、移位寄存器和計數器（同步/異步計數器）的設計與應用。 5. 有限狀態機（FSM）設計： 采用Mealy和Moore模型對係統行為進行建模。詳細講解狀態圖、狀態錶到實際電路的轉換過程，包括狀態編碼、消除冗餘狀態和毛刺（Glitch）的消除技術。 6. 可編程邏輯器件（PLD）： 介紹CPLD和FPGA的基本結構（查找錶LUT、觸發器、布綫資源）。闡述如何使用硬件描述語言（HDL，如VHDL或Verilog）對邏輯功能進行高效描述和綜閤。 --- 第三捲：微處理器與嵌入式係統架構 核心內容概述： 本捲將理論的數字電路知識與實際的計算單元——微處理器相結閤，側重於現代嵌入式係統的工作原理、指令集架構（ISA）和軟硬件接口技術。 詳細內容解析： 1. CPU核心架構與工作流程： 深入解析馮·諾依曼與哈佛架構的區彆。詳細描述CPU中取指、譯碼、執行、訪存和寫迴這五個階段的流水綫操作，分析數據冒險和控製冒險的應對策略。 2. 指令集與匯編語言： 選取典型RISC（如ARM Cortex-M係列）和CISC（如x86精簡指令）架構，剖析其指令格式、尋址模式和堆棧操作。通過編寫實際匯編程序，理解程序在硬件上的底層執行過程。 3. 存儲器係統與總綫結構： 講解Cache的工作機製（直接映射、組相聯、全相聯），以及緩存命中率對係統性能的影響。深入探討各種總綫協議（如AMBA AXI/AHB）的數據傳輸握手和仲裁機製。 4. 中斷與異常處理： 闡述中斷嚮量錶、優先級管理和上下文切換的完整流程。分析中斷延遲對實時係統的關鍵性影響。 5. I/O接口與外設交互： 詳細介紹並行I/O、串行I/O（UART, SPI, I2C）的硬件接口標準和時序要求。講解直接內存訪問（DMA）控製器的工作原理及其在高效數據傳輸中的作用。 --- 第四捲：電力電子學與電機驅動技術 核心內容概述： 本捲專注於大功率電能的變換與控製，是連接電子技術與電力能源領域的核心橋梁。內容側重於功率半導體器件的開關特性和各類變換器的拓撲結構。 詳細內容解析： 1. 功率半導體器件： 詳細對比功率MOSFET、IGBT和GTO的特性，重點分析導通損耗、開關損耗及其在不同應用場景的選擇依據。探討驅動電路的設計，包括隔離驅動和死區時間的控製。 2. 直流電路（DC-DC）變換器： 全麵分析非隔離型的Buck（降壓）、Boost（升壓）、Buck-Boost變換器的基本工作模式、輸入輸齣電壓關係、紋波分析。深入講解隔離型變換器，如正激、反激和半橋/全橋LLC諧振變換器的設計與磁性元件設計。 3. 交流電路（AC-DC/DC-AC）變換： 講解單相和三相可控整流電路，重點研究晶閘管（SCR）和PWM整流器的性能。詳述逆變器（Inverter）的工作原理，包括SPWM和SVPWM（空間矢量脈寬調製）技術，及其在電機驅動中的應用。 4. 電機的電磁理論與控製： 簡要介紹直流電機和交流電機（感應電機、永磁同步電機PMSM）的基本結構和特性麯綫。重點闡述開環與閉環調速的基本方法，以及磁場定嚮控製（FOC）的理論基礎。 5. 熱管理與保護： 分析功率器件的結溫模型、散熱器設計（熱阻計算）和熱設計導則。講解過流、過壓保護（OCP/OVP）電路的設計與實現。 --- 第五捲：傳感器、測量與數據采集係統（DAQ） 核心內容概述： 本捲聚焦於電子係統如何感知物理世界。它詳細介紹瞭各類傳感器的物理原理、信號特性，以及如何構建高精度、高可靠性的數據采集鏈條。 詳細內容解析： 1. 傳感器原理與分類： 係統介紹電阻式（如應變片）、電容式、電感式、壓電式、光電式和熱電偶等傳感器的物理效應和數學模型。重點分析傳感器的靈敏度、綫性度、遲滯和漂移等關鍵參數。 2. 信號調理電路深度剖析： 針對傳感器輸齣的微弱、高阻或噪聲信號，講解如何設計高精度儀錶放大器（Instrumentation Amplifier），並討論噪聲的來源（50Hz工頻乾擾、熱噪聲、散彈噪聲）及濾波技術（數字濾波與模擬濾波的結閤）。 3. 模數轉換器（ADC）技術： 詳細對比采樣率、有效位數（ENOB）、非綫性度等指標。深入解析逐次逼近型（SAR）、雙積分型、流水綫型和Sigma-Delta（$Sigma-Delta$）ADC的工作原理和適用場景。 4. 數模轉換器（DAC）： 介紹電阻網絡、R-2R梯形網絡及電流舵型DAC的工作原理，分析其建立時間、單調性和微分/積分非綫性。 5. 數據采集係統集成： 講解如何基於FPGA或高性能微處理器構建同步或異步的多通道數據采集係統。重點討論係統時間同步、硬件觸發機製和抗混疊濾波器的設計要求。 --- 第六捲：電磁兼容性（EMC）與係統級封裝設計 核心內容概述： 本捲將視角從單個電路擴展到整個係統層麵，探討現代電子産品設計中至關重要的可靠性、抗乾擾能力和物理實現工藝。 詳細內容解析： 1. 電磁兼容性理論基礎： 介紹EMC的四大要素（騷擾源、耦閤路徑、接收器）和三個維度（輻射發射RE、傳導發射CE、抗擾度RS/CS）。講解麥剋斯韋方程組在PCB設計中的應用。 2. PCB布局與布綫的高級技術： 深入講解差分信號對（Differential Pairs）的阻抗控製和等長處理。剖析電源分配網絡（PDN）的設計，包括去耦電容的選型、放置策略和高頻去耦的“電容牆”概念。 3. 接地技術與屏蔽設計： 闡述單點接地、多點接地和混閤接地的適用原則。詳細分析機箱屏蔽、敷銅和屏蔽罩的衰減原理，以有效抑製輻射乾擾。 4. 熱-電-力耦閤分析： 探討高密度封裝（如BGA）下的熱點效應和機械應力對焊接點可靠性的影響。介紹有限元分析（FEA）在熱設計中的應用。 5. 可靠性工程與可製造性設計（DFM）： 介紹MTBF（平均無故障時間）的計算方法。討論SMT（錶麵貼裝技術）的工藝要求，如焊膏厚度、迴流焊麯綫的控製，確保批量生産的成品率和長期可靠性。 --- 全書特色與目標： 理論的深度與廣度並重： 不僅限於教科書的公式推導，更注重將理論知識與實際的工程參數（如芯片手冊規格、實際的PCB層疊結構）相結閤。 強大的仿真驗證體係： 書中所有關鍵電路和係統模塊均提供瞭基於Spice、LabVIEW或MATLAB/Simulink的驗證流程和結果分析，幫助讀者建立“仿真-驗證-實現”的閉環思維。 貼近前沿技術的應用實例： 穿插講解瞭如SiC/GaN功率器件的應用潛力、低功耗物聯網（IoT）設計中的關鍵技術（如LoRa/NB-IoT接口電路）以及現代CPU緩存一緻性協議的簡化模型。 本套圖書是電子工程師從“會搭電路”邁嚮“能設計係統”的必備參考指南。

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我真的非常驚訝於這本書的廣度和深度！它幾乎涵蓋瞭電子設計領域的方方麵麵，從最基礎的元器件知識，到各種復雜的係統集成，再到前沿的技術趨勢，都進行瞭深入淺齣的講解。作者的知識儲備可見一斑，能夠將如此龐雜的內容梳理得井井有條，並且用一種非常易於理解的方式呈現齣來，這本身就是一項瞭不起的成就。我尤其欣賞書中對實際應用場景的詳盡分析，它不僅僅停留在理論層麵，而是通過大量的案例研究，將抽象的概念轉化為具體的解決方案。這對於我們這些希望將所學知識應用於實際項目中的讀者來說，無疑是極其寶貴的財富。我以前在學習某個特定技術時，常常需要查閱大量的資料，東拼西湊纔能勉強理解。但這本書就像一本百科全書，幾乎涵蓋瞭我可能遇到的所有問題，並且提供瞭非常係統和完整的解答。它的知識體係如此完備，邏輯性如此強，讓我能夠循序漸進地掌握復雜的概念，並且建立起完整的知識框架。

评分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我感覺自己的邏輯思維能力得到瞭顯著提升！作者在講解每一個概念時，都循循善誘，引導讀者一步步地深入思考，而不是簡單地給齣結論。他善於運用類比和比喻，將抽象的原理具象化，讓我能夠輕鬆地理解那些原本看起來非常晦澀難懂的內容。而且，書中大量的例題和練習題，都設計得非常巧妙，能夠幫助我鞏固所學知識，並且發現自己理解上的不足。我以前學習電子技術，常常會遇到瓶頸，感覺自己停滯不前。但這本書就像一位優秀的導師，總能在關鍵時刻點撥我，讓我茅塞頓開。它的講解方式非常注重培養讀者的獨立思考能力，鼓勵我們去探索和發現，而不是被動地接受信息。我發現，通過這本書的學習，我不再僅僅是記住一些公式和定理，而是能夠真正理解它們背後的邏輯和原理，並且能夠舉一反三，將這些知識靈活地運用到解決實際問題中。

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我不得不說，這本書的實用性簡直是超乎想象！作者在講解每一個技術點的時候，都緊密結閤瞭實際工程中的應用，並且提供瞭大量可以直接藉鑒的實踐經驗和技巧。書中的案例分析非常詳盡，涵蓋瞭從設計到調試的各個環節，讓我能夠清晰地瞭解到如何在實際項目中應用這些知識。我以前在學習過程中，常常會遇到理論與實踐脫節的問題，學瞭很多東西卻不知道如何落地。但這本書完全解決瞭我的睏擾，它就像一個經驗豐富的工程師，手把手地教我如何解決實際問題。書中提供的代碼示例和電路圖，都經過瞭嚴格的驗證，可以直接拿來使用，大大節省瞭我寶貴的開發時間。我感覺，這本書不僅僅是一本學習教材，更是一本隨身攜帶的工程師手冊，能夠在任何時候為我提供幫助和指導。它的內容緊貼行業發展，涵蓋瞭最新最實用的技術，讓我始終走在行業前沿。

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這本書的插圖和排版簡直是一場視覺盛宴！每一頁都精心設計，色彩搭配和諧，圖錶清晰易懂， even the most complex circuit diagrams are presented in a way that's incredibly approachable. 翻閱它的時候，感覺就像是在欣賞一本藝術品，而不是枯燥的技術手冊。更值得稱贊的是，作者在細節上的考究，比如對字體大小、行距、留白的拿捏都恰到好處，長時間閱讀也不會感到疲勞。封麵設計也很彆緻，一眼就能抓住眼球，讓人充滿探索的欲望。我之前接觸過一些電子設計方麵的書籍，很多都隻是單純地羅列公式和原理，缺乏視覺上的吸引力，讀起來味同嚼蠟。但這本書完全顛覆瞭我的認知，它將技術知識與美學巧妙地融閤在一起，讓學習過程變得更加愉悅和高效。這種對細節的極緻追求，充分展現瞭作者的專業素養和對讀者的尊重。我甚至覺得，即使不為瞭學習技術，僅僅是收藏和欣賞這本書的排版設計，也是物有所值的。它無疑是市麵上眾多同類書籍中的一股清流，為我帶來瞭全新的閱讀體驗。

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這本書的語言風格實在太迷人瞭，它不像其他技術書籍那樣枯燥乏味，而是充滿瞭人文關懷和作者的個人思考。他在講解技術內容的同時，還會穿插一些關於電子設計發展曆程的趣聞軼事，以及他對行業未來的獨到見解。這些內容雖然不直接與技術相關，但卻極大地豐富瞭我的閱讀體驗，讓我感覺自己不僅僅是在學習一門技術，更是在瞭解一個領域的發展脈絡和人文底蘊。作者的文筆流暢優美，字裏行間透露齣他對電子設計的熱愛和激情。他用一種非常生動形象的語言，描繪齣電子世界的奇妙之處，讓我對這個領域産生瞭更加濃厚的興趣。我甚至覺得，這本書可以作為一本入門的讀物，讓那些對電子設計完全不瞭解的人，也能被它深深吸引，從而激發他們學習的興趣。它打破瞭技術書籍的刻闆印象，讓學習變得充滿樂趣和驚喜。

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