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李金平 著

图书标签:

• 电子系统设计
• 电路设计
• 数字电路
• 模拟电路
• 嵌入式系统
• Verilog
• VHDL
• FPGA
• EDA
• 电子工程

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121316333

版次：3

商品编码：12103339

包装：平装

丛书名： 电子信息科学与工程类专业规划教材

开本：16开

出版时间：2017-06-01

用纸：胶版纸

页数：408

字数：718000

正文语种：中文

内容简介

本书是依据高等工科院校电子技术实践教学大纲的基本要求，并结合作者多年的科研与教学的经验编写的。全书以电子系统设计为目标，系统讲解了元器件选择、传感器应用、信号调理电路、A/D和D/A转换、可编程器件开发应用、单片机系统、驱动电路及智能电子系统的设计原理与设计方法，并提供了大量、翔实的设计实例。本书适应应用型人才的培养需求，具有先进性、实用性、系统性和灵活性。

本书可作为电气与电子信息类专业“电子系统设计”课程教材，还可作为全国大学生电子设计竞赛的培训教材，也可作为电子系统设计技术人员的参考书。

作者简介

李金平，教授，主要研究方向：智能电子信息系统。主讲课程：模拟电子技术、数字逻辑电路、专业导论等，发表各类科研、教改论文40余篇，主编的《模拟集成电路基础》获北京市精品教材。

目录

第1章 电子系统设计基础知识
1．1 电子系统的设计方法
1．1．1 明确系统的设计任务和要求
1．1．2 方案的比较与选择
1．1．3 单元电路的设计、参数计算和元器件选择
1．1．4 电路的仿真
1．1．5 电路图的绘制及印制电路板的设计
1．2 电子系统的组装与调试
1．2．1 电子系统的组装
1．2．2 电子系统的调试
1．3 电子系统的抗干扰技术
1．3．1 在干扰源处采取措施
1．3．2 在耦合通道上采取措施
1．3．3 在传输通道上采取措施
思考题与习题
第2章 常用电子元器件
2．1 电阻器
2．1．1 电阻器的作用
2．1．2 电阻器的分类
2．1．3 电阻器的主要技术指标
2．1．4 电阻器的合理选用与质量判别
2．2 电位器
2．2．1 电位器的作用
2．2．2 电位器的分类
2．2．3 电位器的主要技术指标
2．2．4 几种常用的电位器
2．2．5 电位器的合理选用与质量判别
2．3 电容器4
2．3．1 电容器的作用
2．3．2 电容器的分类
2．3．3 电容器的主要技术参数
2．3．4 几种常用的电容器
2．3．5 电容器的合理选用与质量判别
2．4 电感器和变压器
2．4．1 电感器
2．4．2 变压器
2．5 继电器
2．5．1 继电器的作用
2．5．2 继电器的分类
2．5．3 电磁式继电器的主要参数
2．5．4 电磁式继电器的合理选用与质量判别
2．6 半导体器件
2．6．1 晶体二极管
2．6．2 晶体三极管
2．6．3 场效应管(FET)
2．6．4 晶闸管
2．7 常用集成电路器件
2．7．1 集成电路的分类
2．7．2 集成电路的主要参数
2．7．3 常用集成电路简介
2．7．4 集成电路的选用原则及注意事项
2．8 传感器
2．8．1 温敏传感器
2．8．2 光电传感器
2．8．3 气敏传感器
2．8．4 湿敏传感器
2．8．5 磁敏传感器
2．8．6 力敏传感器
2．8．7 传感器的选用
思考题与习题
第3章 电子电路的仿真
3．1 电子电路计算机仿真技术概述
3．2 Multisim简介
3．2．1 设计主界面的进入及主界面的介绍
3．2．2 Multisim主菜单简介
3．2．3 Multisim元件数据库介绍
3．2．4 Multisim中建立电路并仿真电路
3．3 Multisim的应用实例
3．3．1 电子元器件的性能测试
3．3．2 滤波电路分析
3．3．3 模拟电路的设计与分析
3．3．4 数字电路的设计与分析
思考题与习题
第4章 电子系统中的常用单元电路设计
4．1 稳压电源电路的设计
4．1．1 稳压电源的主要技术指标及组成
4．1．2 整流、滤波电路及其设计
4．1．3 直流稳压电路及其设计
4．2 信号发生电路的设计
4．2．1 信号发生电路的主要性能要求
4．2．2 信号发生电路的一般设计方法
4．2．3 正弦波振荡电路的设计
4．2．4 RC方波振荡电路的设计
4．2．5 函数发生器的设计
4．3 信号选择电路的设计
4．3．1 多路信号选择电路
4．3．2 有源滤波电路的设计
4．4 信号调理单元电路的设计
4．4．1 小信号放大电路
4．4．2 频率变换电路设计
4．4．3 信号整形电路设计
4．5 A/D、D/A接口电路的设计
4．5．1 A/D接口电路设计
4．5．2 D/A接口电路设计
4．6 驱动电路的设计
4．6．1 常用驱动器的选择及其典型应用
4．6．2 常用光电耦合器的选择及其驱动电路
4．7 控制单元电路的设计
4．7．1 声控电路及其设计
4．7．2 光控电路及其设计
4．7．3 遥控电路及其设计
思考题与习题
第5章 系统可编程技术
5．1 可编程器件的基本原理
5．1．1 可编程逻辑器件基本原理
5．1．2 可编程逻辑器件编程工艺
5．2 高密度在系统可编程逻辑器件
5．2．1 复杂可编程逻辑器件CPLD
5．2．2 现场可编程门阵列器件FPGA
5．2．3 CPLD器件和FPGA器件的编程、适配与边界扫描测试技术
5．3 可编程逻辑器件开发软件及应用
5．3．1 Quartus II软件安装工作简介
5．3．2 Quartus II软件的主界面
5．3．3 文本输入设计法
5．3．4 原理图输入设计法
5．3．5 Quartus II的层次化设计
5．3．6 VHDL设计
5．4 数字系统开发实例
5．4．1 ASM图与交通灯控制器设计
5．4．2 出租车计程计价表
5．5 SOPC系统设计实例
5．5．1 SOPC系统硬件设计
5．5．2 SOPC系统软件开发
5．5．3 SOPC_Nios II CPU工程小结
思考题与习题
第6章 单片机应用系统设计
6．1 最小应用系统设计
6．1．1 MCS-51系列单片机结构
6．1．2 AT89C52单片机指令集5
6．1．3 AT89C52单片机最小应用系统
6．2 单片机系统扩展
6．2．1 数据存储器
6．2．2 I/O接口扩展
6．3 单片机接口电路设计
6．3．1 键盘接口电路
6．3．2 显示接口
6．3．3 打印接口
6．3．4 通信接口
6．4 基于单片机的波形发生器设计及实现
6．4．1 基于单片机的波形发生器设计任务要求
6．4．2 基于单片机的波形发生器设计过程
思考题与习题
第7章 实用电子系统设计举例及课题
7．1 电子系统综合设计实例
7．1．1 数控直流电源的设计
7．1．2 波形发生器的设计
7．1．3 简易逻辑分析仪的设计
7．1．4 简易数字存储示波器设计
7．2 电子技术课程设计课题
7．2．1 CDMA设备用AC/DC开关稳压电源
7．2．2 多路输出的直流稳压电源
7．2．3 小功率线性直流稳压电源
7．2．4 开关型直流稳压电源
7．2．5 简易开关式充电器
7．2．6 镍镉电池快速充电器
7．2．7 车用镍镉电池充电器
7．2．8 车距报警器
7．2．9 气体烟雾报警器
7．2．10 汽车无线报警器
7．2．11 电子体温计
7．2．12 开关电源电磁干扰滤波器
7．2．13 抗混叠低通滤波器
7．2．14 阶梯波发生器
7．2．15 自行车时速表
7．2．16 电阻精度筛选仪
7．2．17 信号波形发生器
7．2．18 OCL低频功率放大器
7．2．19 洗衣机控制电路
7．2．20 无线红外耳机
7．2．21 无线遥控电控锁
7．2．22 线路寻迹器
7．2．23 8路抢答器
7．3 电子系统综合设计课题
7．3．1 有关电源的课题
7．3．2 有关信号源的课题
7．3．3 有关放大器的课题
7．3．4 有关电参量测量和电子仪器的课题
7．3．5 有关数据采集的课题
7．3．6 有关检测和自动控制的课题
7．3．7 有关无线电的课题

前言/序言

　　本书是在2012年编写的《电子系统设计（第2版）》基础上修订再版的。在第2版出版后的几年里，电子系统设计及应用技术有了很大进步，教学实践改革有了新的进展，采用第2版作为教材的学校不断增加，这些都要求本书修订后再版。

　　在修订过程中，遵循“保持特色、与时俱进、精选内容、突出应用、便于教学”的原则，依据现代电子信息领域对电气与电子信息类专业本科人才核心能力的要求，以培养电气与电子信息类专业本科人才的电子系统设计、应用能力为目标，力求跟踪电子信息技术动态，突出先进的现代电子系统设计技术，搭建适合电子技术应用型人才的、具有开放性的知识结构和具有创新意识的能力结构，提供更翔实的电子系统设计实例，使读者更便于全面地了解电子系统，特别是智能化电子系统的技术构成与特点，掌握先进的现代电子系统的设计技术及其设计方法。

　　本次再版虽然将原书的8章压缩为7章，篇幅有所减少，但仍保持了第2版教材的实用性、系统性和灵活性等特点。与第2版相比，本书主要在以下几个方面做了改动。

　　(1)基于第2版教材几年来的应用实践，对全书内容进行了进一步的优化。例如，在第3章中适当删减了作者认为略显冗繁的内容；在第5章中删除了应用较少的系统可编程模拟器件及软件开发内容；另外，考虑到原第7章是以Protel绘图软件为基础展开介绍的，目前该软件已经升级为AltiumDesigner，而介绍该软件使用方法的书籍比较多，网上也有相应的电子教程，查询起来也较为方便，故本次再版将该章删除。

　　(2)为了适应电子技术的发展，本书就电子设计平台和内容进行了更新修改。例如，在第5章中增加了SOPC系统设计内容，更新充实了应用实例，使教材更具有先进性和实用性。

　　(3)对第2版教材薄弱部分进行了完善和补充。如第6章单片机应用系统设计中增加了案例设计一节，习题部分增加了基于单片机的工程案例参考设计题目，使本书内容更加实用、好用。

　　本书由李金平教授主编，沈明山、姜余祥副教授参编。第1、2、4、7章由李金平编写，第3、5章由沈明山编写，第6章由姜余祥编写。全书由李金平负责文字润饰和统稿，沈明山、姜余祥负责本书的校阅工作。

　　为使读者易于掌握相关知识，常用器件的主要参数和基于单片机的波形发生器请登录华信教育资源网www.hxedu.com.cn，注册后免费下载。

　　本书编写过程中，得到了北京联合大学信息学院有关专家、教授的支持与帮助，在此表示深深的谢意！也感谢电子工业出版社凌毅编辑及其他工作人员对本书编写、出版的帮助与支持，更感谢所有关心和采用本教材的教师与读者的支持与厚爱。

　　由于作者水平有限，不足之处在所难免，恳请读者批评指正。

　　编著者

　　2017年5月

《现代集成电路设计：从理论到实践》 内容概要： 本书深入探讨了现代集成电路（IC）设计的核心概念、流程与前沿技术，旨在为读者构建一个全面而扎实的专业知识体系。全书内容涵盖了从模拟到数字，再到混合信号IC设计的各个关键环节，强调理论基础与实际应用相结合，使读者能够深刻理解IC设计背后的原理，并掌握解决实际工程问题的能力。 第一部分：模拟集成电路设计基础 本部分首先从模拟IC设计的基石——晶体管模型讲起，详细解析了MOSFET和BJT等基本器件的物理特性、等效电路模型以及其在不同工作区域下的行为。我们将深入探讨小信号模型，理解增益、带宽、噪声等关键性能指标的来源，并学习如何精确地进行参数提取和模型选择。 随后，我们将聚焦于模拟电路的基本构建模块，包括电流镜、差分放大器、运算放大器、滤波器等。对于电流镜，我们将分析各种类型的实现方式，如威尔逊电流镜、双折电流镜等，并评估其精度、输出阻抗和动态范围。差分放大器作为许多模拟电路的核心，我们将深入研究其共模抑制比（CMRR）、输入失调电压、输入偏置电流等关键参数，并学习其在各种拓扑结构下的应用。 运算放大器是模拟IC设计的“万金油”，本书将详细阐述运算放大器的基本结构，如两级、三级运算放大器，并分析增益、带宽、压摆率、输出摆幅等性能指标的限制因素。我们将深入研究补偿技术，如密勒补偿、零极点补偿，以确保运算放大器的稳定性。此外，我们还将探讨各种实际应用，如仪表放大器、跨阻放大器、积分器、微分器等，并分析其设计中的挑战与优化策略。 滤波器部分，我们将从理论上深入解析低通、高通、带通、带阻等基本滤波器类型，以及巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔等经典逼近类型。本书将详细介绍使用运算放大器或无源元件构建这些滤波器的设计方法，并重点关注其在频率响应、相位响应、瞬态响应等方面的特性。读者将学会如何根据具体的应用需求，选择合适的滤波器类型和电路拓扑，并进行参数计算和优化。 第二部分：数字集成电路设计 本部分将带领读者走进数字IC设计的广阔天地。我们将从逻辑门和组合逻辑电路的基础开始，深入理解各种逻辑门的实现方式、时序特性和功耗特性。之后，我们将重点介绍时序逻辑电路，包括触发器（D触发器、JK触发器、SR触发器等）、寄存器、计数器、移位寄存器等。我们将详细分析它们的时序图、状态转移图，并学习如何设计复杂的数字系统，如有限状态机（FSM）。 本书将重点讲解数字IC设计的主流流程，即从高层次的系统描述到最终的物理版图。我们将详细介绍硬件描述语言（HDL），如Verilog和VHDL，它们是现代数字IC设计的核心工具。读者将学习如何使用HDL来描述数字电路的功能，并进行功能仿真和验证。 在逻辑综合方面，我们将探讨如何将HDL代码转化为门级网表。本书将介绍常用的综合工具和技术，以及如何优化综合结果以满足时序、面积和功耗等设计目标。 物理设计是数字IC设计中至关重要的一环。我们将详细介绍布局（Placement）和布线（Routing）的概念和技术。读者将了解如何将逻辑门放置在芯片上，并如何连接这些门以实现电路功能。我们将深入探讨这些过程中的各种挑战，如时序违例、功耗热点、信号完整性问题等，并介绍相应的优化方法。 此外，本部分还将涉及芯片验证的重要性。我们将详细介绍各种验证技术，包括功能验证、形式验证、覆盖率分析等，以及如何构建高效的验证平台来确保设计的正确性。 第三部分：混合信号集成电路设计 本部分将专注于混合信号IC设计，这是当今许多先进电子产品所必需的。我们将重点介绍数模转换器（ADC）和模数转换器（DAC）的设计。对于ADC，我们将详细分析各种典型架构，如逐次逼近型ADC（SAR ADC）、流水线型ADC、Σ-Δ ADC等，并深入探讨它们的转换原理、精度、采样率和功耗。我们将研究量化噪声、积分非线性（INL）和差分非线性（DNL）等关键参数，并学习如何通过电路设计和数字后处理来优化ADC的性能。 对于DAC，我们将分析各种架构，如电阻串DAC、电流舵DAC、Σ-Δ DAC等，并研究其转换精度、线性度和速度。我们将深入探讨不同ADC和DAC架构的优缺点，以及如何根据具体的应用需求选择最合适的转换器类型。 本部分还将触及一些其他重要的混合信号设计主题，如振荡器和锁相环（PLL）。我们将详细介绍振荡器的原理，包括RC振荡器、LC振荡器、晶体振荡器等，并探讨影响其频率稳定性和抖动的因素。锁相环作为实现频率合成和时钟恢复的关键技术，我们将深入研究其工作原理、环路滤波器设计、捕获范围和跟踪范围等。 第四部分：先进设计技术与挑战 随着集成电路的不断小型化和复杂化，一些新的设计技术和挑战应运而生。本部分将探讨这些前沿领域。我们将介绍低功耗设计技术，包括时钟门控、电源门控、动态电压频率调整（DVFS）等，以及如何在设计过程中有效地降低功耗。 信号完整性（SI）和电源完整性（PI）是高速数字和混合信号IC设计中不可忽视的问题。我们将详细分析串扰、反射、地弹、电源噪声等信号和电源完整性问题，并介绍相应的分析工具和设计方法，如差分信号设计、端接技术、去耦电容布局等。 芯片可靠性也是一个重要的考量因素。我们将探讨各种导致芯片失效的因素，如电迁移、热应力、器件老化等，并介绍相应的可靠性设计和测试方法。 本书还将触及一些先进的封装技术和设计自动化工具，以及当前IC设计领域的一些新兴趋势，如物联网（IoT）设备的IC设计、人工智能（AI）硬件加速器的设计等。 总结： 《现代集成电路设计：从理论到实践》是一本综合性的参考书，旨在为电子工程专业的学生、研究人员以及从事IC设计的工程师提供一个坚实的基础和全面的视角。本书的特色在于其理论深度和实践指导的平衡，通过大量的例子和深入的分析，帮助读者真正掌握IC设计的精髓，并为应对未来复杂的电子系统设计挑战做好准备。本书强调的是如何将抽象的理论转化为具体的电路实现，以及如何在实际工程中解决各种设计问题，最终能够独立完成从概念到可制造芯片的设计过程。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我对电子系统设计一直都有点“敬而远之”。总觉得这是一个非常高深莫测的领域，需要极高的数学天赋和深厚的理论功底。然而，当我翻开这本《电子系统设计（第3版）》时，我的这种顾虑瞬间烟消云散了。这本书的语言风格非常平易近人，作者似乎非常善于将复杂的问题拆解成易于理解的部分。即使我之前对某些概念感到模糊，通过阅读这本书，也能豁然开朗。我特别喜欢书中那种“寓教于乐”的教学方式，它不仅仅是枯燥的理论灌输，还会穿插一些有趣的思考题和实际案例，让我觉得学习的过程充满了乐趣。我从来没有想过，学习如此专业的知识，竟然可以这么轻松愉快。这本书为我打开了一个全新的世界，让我看到了电子系统设计的魅力和可能性。我甚至开始考虑，是否可以尝试将书中的一些概念应用到我的个人项目中，这对于我来说，是一种全新的尝试和挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是为我量身定做的！我一直对电子系统设计领域充满热情，但苦于缺乏系统性的学习资源。市面上有很多相关的书籍，但要么太理论化，要么太偏向某一特定领域，让我难以找到一本能够全面覆盖并深入浅出的教材。当我偶然发现这本《电子系统设计（第3版）》时，简直欣喜若狂。它的内容组织结构非常合理，从最基础的概念讲起，循序渐进地深入到复杂的系统设计。书中的理论讲解清晰易懂，并且配有大量的图示和实例，这对于我这种需要通过具体操作来理解抽象概念的学习者来说，简直是福音。尤其让我印象深刻的是，书中不仅讲解了如何设计，还深入探讨了设计的优化和验证方法，这对于提升设计质量和可靠性至关重要。我特别喜欢其中关于功耗管理和信号完整性的章节，这些都是现代电子系统设计中不可忽视的关键因素。通过阅读这本书，我不仅巩固了现有的知识，还学到了很多新的技术和设计思路，这对我未来的学习和职业发展都有着重要的指导意义。我迫不及待地想把书中的知识应用到我的项目中去，相信它会成为我电子系统设计道路上的得力助手。

评分☆☆☆☆☆

这本书，绝对是我近期阅读过的最令人印象深刻的电子工程类书籍之一。我从事的是与电子产品相关的产品经理工作，虽然不直接参与设计，但了解底层设计逻辑对于我理解产品可行性、与工程师高效沟通至关重要。以前我总觉得电子系统设计是一个黑箱，无法窥探其究竟，但读完这本书，我感觉自己仿佛“开窍”了一般。它用一种非常直观的方式，解释了各种元器件如何协同工作，一个完整的系统是如何构建起来的。我特别欣赏书中对于“系统思维”的强调，它让我明白，设计一个电子系统不仅仅是堆砌元器件，更需要从整体的角度去考量。书中关于模块化设计、接口定义以及如何进行系统集成的内容，对我理解产品架构和项目管理非常有帮助。我甚至可以利用书中的知识，更准确地评估技术风险，并与研发团队进行更富有成效的讨论。这本书为我提供了一个全新的视角，让我能够更深入地理解我所从事的产品的技术基础，这无疑会极大地提升我的工作效率和专业能力。

评分☆☆☆☆☆

作为一名拥有多年行业经验的高级工程师，我一直在寻找一本能够帮助我更新知识体系、拓展技术视野的书籍。随着电子技术的飞速发展，许多新的设计方法和理念层出不穷，如果不能及时跟进，很容易被时代淘汰。这本《电子系统系统设计（第3版）》恰恰满足了我这样的需求。它不仅仅是对原有知识的简单罗列，更是对当前电子系统设计领域最新发展趋势的深刻洞察。书中的内容涉及了许多前沿技术，例如在高性能计算和物联网设备中的应用，这让我对未来的设计方向有了更清晰的认识。我尤其欣赏书中对不同设计约束条件下的权衡分析，这对于我们这些需要平衡性能、成本、功耗和可靠性的工程师来说，至关重要。作者在讲解过程中，引用了大量最新的研究成果和行业案例，这使得书中的内容既有理论深度，又具有实践价值。我强烈推荐这本书给所有希望在电子系统设计领域不断进取的工程师们，它绝对能够帮助你提升专业技能，抓住行业发展的机遇。

评分☆☆☆☆☆

天呐，我简直不敢相信我找到了这样一本宝藏！我是一名初入电子工程行业的工程师，对于如何将理论知识转化为实际的系统设计感到非常困惑。学校里学到的很多知识都显得有些脱节，而实际工作中又常常需要面对各种复杂的设计挑战。这本《电子系统设计（第3版）》就像一道光，照亮了我前行的道路。它没有故弄玄虚，而是用最朴实、最直接的方式，将电子系统设计的核心要素一一呈现。书中的例子贴近实际工程应用，让我能够清晰地看到每一个设计决策背后的逻辑和权衡。我尤其欣赏作者在讲解过程中所展现的严谨态度，每一个公式、每一个参数的选取都经过了仔细的推敲，这让我对所学知识的可靠性充满了信心。此外，书中还提到了许多我在工作中经常遇到的问题，并且给出了非常有建设性的解决方案。比如，关于如何在高密度PCB上实现良好的信号完整性，书中提供的建议简直是醍醐灌顶。我感觉这本书不仅是一本教材，更像是一位经验丰富的导师，随时在我需要的时候给予我指导和启发。我已经开始将书中的一些设计原则应用到我目前的工作中，并且看到了显著的成效，这让我对电子系统设计的未来充满了期待。