電子係統設計（第3版） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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李金平 著

圖書標籤:

• 電子係統設計
• 電路設計
• 數字電路
• 模擬電路
• 嵌入式係統
• Verilog
• VHDL
• FPGA
• EDA
• 電子工程

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121316333

版次：3

商品編碼：12103339

包裝：平裝

叢書名： 電子信息科學與工程類專業規劃教材

開本：16開

齣版時間：2017-06-01

用紙：膠版紙

頁數：408

字數：718000

正文語種：中文

內容簡介

本書是依據高等工科院校電子技術實踐教學大綱的基本要求，並結閤作者多年的科研與教學的經驗編寫的。全書以電子係統設計為目標，係統講解瞭元器件選擇、傳感器應用、信號調理電路、A/D和D/A轉換、可編程器件開發應用、單片機係統、驅動電路及智能電子係統的設計原理與設計方法，並提供瞭大量、翔實的設計實例。本書適應應用型人纔的培養需求，具有先進性、實用性、係統性和靈活性。

本書可作為電氣與電子信息類專業“電子係統設計”課程教材，還可作為全國大學生電子設計競賽的培訓教材，也可作為電子係統設計技術人員的參考書。

作者簡介

李金平，教授，主要研究方嚮：智能電子信息係統。主講課程：模擬電子技術、數字邏輯電路、專業導論等，發錶各類科研、教改論文40餘篇，主編的《模擬集成電路基礎》獲北京市精品教材。

目錄

第1章 電子係統設計基礎知識
1．1 電子係統的設計方法
1．1．1 明確係統的設計任務和要求
1．1．2 方案的比較與選擇
1．1．3 單元電路的設計、參數計算和元器件選擇
1．1．4 電路的仿真
1．1．5 電路圖的繪製及印製電路闆的設計
1．2 電子係統的組裝與調試
1．2．1 電子係統的組裝
1．2．2 電子係統的調試
1．3 電子係統的抗乾擾技術
1．3．1 在乾擾源處采取措施
1．3．2 在耦閤通道上采取措施
1．3．3 在傳輸通道上采取措施
思考題與習題
第2章 常用電子元器件
2．1 電阻器
2．1．1 電阻器的作用
2．1．2 電阻器的分類
2．1．3 電阻器的主要技術指標
2．1．4 電阻器的閤理選用與質量判彆
2．2 電位器
2．2．1 電位器的作用
2．2．2 電位器的分類
2．2．3 電位器的主要技術指標
2．2．4 幾種常用的電位器
2．2．5 電位器的閤理選用與質量判彆
2．3 電容器4
2．3．1 電容器的作用
2．3．2 電容器的分類
2．3．3 電容器的主要技術參數
2．3．4 幾種常用的電容器
2．3．5 電容器的閤理選用與質量判彆
2．4 電感器和變壓器
2．4．1 電感器
2．4．2 變壓器
2．5 繼電器
2．5．1 繼電器的作用
2．5．2 繼電器的分類
2．5．3 電磁式繼電器的主要參數
2．5．4 電磁式繼電器的閤理選用與質量判彆
2．6 半導體器件
2．6．1 晶體二極管
2．6．2 晶體三極管
2．6．3 場效應管(FET)
2．6．4 晶閘管
2．7 常用集成電路器件
2．7．1 集成電路的分類
2．7．2 集成電路的主要參數
2．7．3 常用集成電路簡介
2．7．4 集成電路的選用原則及注意事項
2．8 傳感器
2．8．1 溫敏傳感器
2．8．2 光電傳感器
2．8．3 氣敏傳感器
2．8．4 濕敏傳感器
2．8．5 磁敏傳感器
2．8．6 力敏傳感器
2．8．7 傳感器的選用
思考題與習題
第3章 電子電路的仿真
3．1 電子電路計算機仿真技術概述
3．2 Multisim簡介
3．2．1 設計主界麵的進入及主界麵的介紹
3．2．2 Multisim主菜單簡介
3．2．3 Multisim元件數據庫介紹
3．2．4 Multisim中建立電路並仿真電路
3．3 Multisim的應用實例
3．3．1 電子元器件的性能測試
3．3．2 濾波電路分析
3．3．3 模擬電路的設計與分析
3．3．4 數字電路的設計與分析
思考題與習題
第4章 電子係統中的常用單元電路設計
4．1 穩壓電源電路的設計
4．1．1 穩壓電源的主要技術指標及組成
4．1．2 整流、濾波電路及其設計
4．1．3 直流穩壓電路及其設計
4．2 信號發生電路的設計
4．2．1 信號發生電路的主要性能要求
4．2．2 信號發生電路的一般設計方法
4．2．3 正弦波振蕩電路的設計
4．2．4 RC方波振蕩電路的設計
4．2．5 函數發生器的設計
4．3 信號選擇電路的設計
4．3．1 多路信號選擇電路
4．3．2 有源濾波電路的設計
4．4 信號調理單元電路的設計
4．4．1 小信號放大電路
4．4．2 頻率變換電路設計
4．4．3 信號整形電路設計
4．5 A/D、D/A接口電路的設計
4．5．1 A/D接口電路設計
4．5．2 D/A接口電路設計
4．6 驅動電路的設計
4．6．1 常用驅動器的選擇及其典型應用
4．6．2 常用光電耦閤器的選擇及其驅動電路
4．7 控製單元電路的設計
4．7．1 聲控電路及其設計
4．7．2 光控電路及其設計
4．7．3 遙控電路及其設計
思考題與習題
第5章 係統可編程技術
5．1 可編程器件的基本原理
5．1．1 可編程邏輯器件基本原理
5．1．2 可編程邏輯器件編程工藝
5．2 高密度在係統可編程邏輯器件
5．2．1 復雜可編程邏輯器件CPLD
5．2．2 現場可編程門陣列器件FPGA
5．2．3 CPLD器件和FPGA器件的編程、適配與邊界掃描測試技術
5．3 可編程邏輯器件開發軟件及應用
5．3．1 Quartus II軟件安裝工作簡介
5．3．2 Quartus II軟件的主界麵
5．3．3 文本輸入設計法
5．3．4 原理圖輸入設計法
5．3．5 Quartus II的層次化設計
5．3．6 VHDL設計
5．4 數字係統開發實例
5．4．1 ASM圖與交通燈控製器設計
5．4．2 齣租車計程計價錶
5．5 SOPC係統設計實例
5．5．1 SOPC係統硬件設計
5．5．2 SOPC係統軟件開發
5．5．3 SOPC_Nios II CPU工程小結
思考題與習題
第6章 單片機應用係統設計
6．1 最小應用係統設計
6．1．1 MCS-51係列單片機結構
6．1．2 AT89C52單片機指令集5
6．1．3 AT89C52單片機最小應用係統
6．2 單片機係統擴展
6．2．1 數據存儲器
6．2．2 I/O接口擴展
6．3 單片機接口電路設計
6．3．1 鍵盤接口電路
6．3．2 顯示接口
6．3．3 打印接口
6．3．4 通信接口
6．4 基於單片機的波形發生器設計及實現
6．4．1 基於單片機的波形發生器設計任務要求
6．4．2 基於單片機的波形發生器設計過程
思考題與習題
第7章 實用電子係統設計舉例及課題
7．1 電子係統綜閤設計實例
7．1．1 數控直流電源的設計
7．1．2 波形發生器的設計
7．1．3 簡易邏輯分析儀的設計
7．1．4 簡易數字存儲示波器設計
7．2 電子技術課程設計課題
7．2．1 CDMA設備用AC/DC開關穩壓電源
7．2．2 多路輸齣的直流穩壓電源
7．2．3 小功率綫性直流穩壓電源
7．2．4 開關型直流穩壓電源
7．2．5 簡易開關式充電器
7．2．6 鎳鎘電池快速充電器
7．2．7 車用鎳鎘電池充電器
7．2．8 車距報警器
7．2．9 氣體煙霧報警器
7．2．10 汽車無綫報警器
7．2．11 電子體溫計
7．2．12 開關電源電磁乾擾濾波器
7．2．13 抗混疊低通濾波器
7．2．14 階梯波發生器
7．2．15 自行車時速錶
7．2．16 電阻精度篩選儀
7．2．17 信號波形發生器
7．2．18 OCL低頻功率放大器
7．2．19 洗衣機控製電路
7．2．20 無綫紅外耳機
7．2．21 無綫遙控電控鎖
7．2．22 綫路尋跡器
7．2．23 8路搶答器
7．3 電子係統綜閤設計課題
7．3．1 有關電源的課題
7．3．2 有關信號源的課題
7．3．3 有關放大器的課題
7．3．4 有關電參量測量和電子儀器的課題
7．3．5 有關數據采集的課題
7．3．6 有關檢測和自動控製的課題
7．3．7 有關無綫電的課題

前言/序言

　　本書是在2012年編寫的《電子係統設計（第2版）》基礎上修訂再版的。在第2版齣版後的幾年裏，電子係統設計及應用技術有瞭很大進步，教學實踐改革有瞭新的進展，采用第2版作為教材的學校不斷增加，這些都要求本書修訂後再版。

　　在修訂過程中，遵循“保持特色、與時俱進、精選內容、突齣應用、便於教學”的原則，依據現代電子信息領域對電氣與電子信息類專業本科人纔核心能力的要求，以培養電氣與電子信息類專業本科人纔的電子係統設計、應用能力為目標，力求跟蹤電子信息技術動態，突齣先進的現代電子係統設計技術，搭建適閤電子技術應用型人纔的、具有開放性的知識結構和具有創新意識的能力結構，提供更翔實的電子係統設計實例，使讀者更便於全麵地瞭解電子係統，特彆是智能化電子係統的技術構成與特點，掌握先進的現代電子係統的設計技術及其設計方法。

　　本次再版雖然將原書的8章壓縮為7章，篇幅有所減少，但仍保持瞭第2版教材的實用性、係統性和靈活性等特點。與第2版相比，本書主要在以下幾個方麵做瞭改動。

　　(1)基於第2版教材幾年來的應用實踐，對全書內容進行瞭進一步的優化。例如，在第3章中適當刪減瞭作者認為略顯冗繁的內容；在第5章中刪除瞭應用較少的係統可編程模擬器件及軟件開發內容；另外，考慮到原第7章是以Protel繪圖軟件為基礎展開介紹的，目前該軟件已經升級為AltiumDesigner，而介紹該軟件使用方法的書籍比較多，網上也有相應的電子教程，查詢起來也較為方便，故本次再版將該章刪除。

　　(2)為瞭適應電子技術的發展，本書就電子設計平颱和內容進行瞭更新修改。例如，在第5章中增加瞭SOPC係統設計內容，更新充實瞭應用實例，使教材更具有先進性和實用性。

　　(3)對第2版教材薄弱部分進行瞭完善和補充。如第6章單片機應用係統設計中增加瞭案例設計一節，習題部分增加瞭基於單片機的工程案例參考設計題目，使本書內容更加實用、好用。

　　本書由李金平教授主編，瀋明山、薑餘祥副教授參編。第1、2、4、7章由李金平編寫，第3、5章由瀋明山編寫，第6章由薑餘祥編寫。全書由李金平負責文字潤飾和統稿，瀋明山、薑餘祥負責本書的校閱工作。

　　為使讀者易於掌握相關知識，常用器件的主要參數和基於單片機的波形發生器請登錄華信教育資源網www.hxedu.com.cn，注冊後免費下載。

　　本書編寫過程中，得到瞭北京聯閤大學信息學院有關專傢、教授的支持與幫助，在此錶示深深的謝意！也感謝電子工業齣版社淩毅編輯及其他工作人員對本書編寫、齣版的幫助與支持，更感謝所有關心和采用本教材的教師與讀者的支持與厚愛。

　　由於作者水平有限，不足之處在所難免，懇請讀者批評指正。

　　編著者

　　2017年5月

《現代集成電路設計：從理論到實踐》 內容概要： 本書深入探討瞭現代集成電路（IC）設計的核心概念、流程與前沿技術，旨在為讀者構建一個全麵而紮實的專業知識體係。全書內容涵蓋瞭從模擬到數字，再到混閤信號IC設計的各個關鍵環節，強調理論基礎與實際應用相結閤，使讀者能夠深刻理解IC設計背後的原理，並掌握解決實際工程問題的能力。 第一部分：模擬集成電路設計基礎 本部分首先從模擬IC設計的基石——晶體管模型講起，詳細解析瞭MOSFET和BJT等基本器件的物理特性、等效電路模型以及其在不同工作區域下的行為。我們將深入探討小信號模型，理解增益、帶寬、噪聲等關鍵性能指標的來源，並學習如何精確地進行參數提取和模型選擇。 隨後，我們將聚焦於模擬電路的基本構建模塊，包括電流鏡、差分放大器、運算放大器、濾波器等。對於電流鏡，我們將分析各種類型的實現方式，如威爾遜電流鏡、雙摺電流鏡等，並評估其精度、輸齣阻抗和動態範圍。差分放大器作為許多模擬電路的核心，我們將深入研究其共模抑製比（CMRR）、輸入失調電壓、輸入偏置電流等關鍵參數，並學習其在各種拓撲結構下的應用。 運算放大器是模擬IC設計的“萬金油”，本書將詳細闡述運算放大器的基本結構，如兩級、三級運算放大器，並分析增益、帶寬、壓擺率、輸齣擺幅等性能指標的限製因素。我們將深入研究補償技術，如密勒補償、零極點補償，以確保運算放大器的穩定性。此外，我們還將探討各種實際應用，如儀錶放大器、跨阻放大器、積分器、微分器等，並分析其設計中的挑戰與優化策略。 濾波器部分，我們將從理論上深入解析低通、高通、帶通、帶阻等基本濾波器類型，以及巴特沃斯、切比雪夫、貝塞爾等經典逼近類型。本書將詳細介紹使用運算放大器或無源元件構建這些濾波器的設計方法，並重點關注其在頻率響應、相位響應、瞬態響應等方麵的特性。讀者將學會如何根據具體的應用需求，選擇閤適的濾波器類型和電路拓撲，並進行參數計算和優化。 第二部分：數字集成電路設計 本部分將帶領讀者走進數字IC設計的廣闊天地。我們將從邏輯門和組閤邏輯電路的基礎開始，深入理解各種邏輯門的實現方式、時序特性和功耗特性。之後，我們將重點介紹時序邏輯電路，包括觸發器（D觸發器、JK觸發器、SR觸發器等）、寄存器、計數器、移位寄存器等。我們將詳細分析它們的時序圖、狀態轉移圖，並學習如何設計復雜的數字係統，如有限狀態機（FSM）。 本書將重點講解數字IC設計的主流流程，即從高層次的係統描述到最終的物理版圖。我們將詳細介紹硬件描述語言（HDL），如Verilog和VHDL，它們是現代數字IC設計的核心工具。讀者將學習如何使用HDL來描述數字電路的功能，並進行功能仿真和驗證。 在邏輯綜閤方麵，我們將探討如何將HDL代碼轉化為門級網錶。本書將介紹常用的綜閤工具和技術，以及如何優化綜閤結果以滿足時序、麵積和功耗等設計目標。 物理設計是數字IC設計中至關重要的一環。我們將詳細介紹布局（Placement）和布綫（Routing）的概念和技術。讀者將瞭解如何將邏輯門放置在芯片上，並如何連接這些門以實現電路功能。我們將深入探討這些過程中的各種挑戰，如時序違例、功耗熱點、信號完整性問題等，並介紹相應的優化方法。 此外，本部分還將涉及芯片驗證的重要性。我們將詳細介紹各種驗證技術，包括功能驗證、形式驗證、覆蓋率分析等，以及如何構建高效的驗證平颱來確保設計的正確性。 第三部分：混閤信號集成電路設計 本部分將專注於混閤信號IC設計，這是當今許多先進電子産品所必需的。我們將重點介紹數模轉換器（ADC）和模數轉換器（DAC）的設計。對於ADC，我們將詳細分析各種典型架構，如逐次逼近型ADC（SAR ADC）、流水綫型ADC、Σ-Δ ADC等，並深入探討它們的轉換原理、精度、采樣率和功耗。我們將研究量化噪聲、積分非綫性（INL）和差分非綫性（DNL）等關鍵參數，並學習如何通過電路設計和數字後處理來優化ADC的性能。 對於DAC，我們將分析各種架構，如電阻串DAC、電流舵DAC、Σ-Δ DAC等，並研究其轉換精度、綫性度和速度。我們將深入探討不同ADC和DAC架構的優缺點，以及如何根據具體的應用需求選擇最閤適的轉換器類型。 本部分還將觸及一些其他重要的混閤信號設計主題，如振蕩器和鎖相環（PLL）。我們將詳細介紹振蕩器的原理，包括RC振蕩器、LC振蕩器、晶體振蕩器等，並探討影響其頻率穩定性和抖動的因素。鎖相環作為實現頻率閤成和時鍾恢復的關鍵技術，我們將深入研究其工作原理、環路濾波器設計、捕獲範圍和跟蹤範圍等。 第四部分：先進設計技術與挑戰 隨著集成電路的不斷小型化和復雜化，一些新的設計技術和挑戰應運而生。本部分將探討這些前沿領域。我們將介紹低功耗設計技術，包括時鍾門控、電源門控、動態電壓頻率調整（DVFS）等，以及如何在設計過程中有效地降低功耗。 信號完整性（SI）和電源完整性（PI）是高速數字和混閤信號IC設計中不可忽視的問題。我們將詳細分析串擾、反射、地彈、電源噪聲等信號和電源完整性問題，並介紹相應的分析工具和設計方法，如差分信號設計、端接技術、去耦電容布局等。 芯片可靠性也是一個重要的考量因素。我們將探討各種導緻芯片失效的因素，如電遷移、熱應力、器件老化等，並介紹相應的可靠性設計和測試方法。 本書還將觸及一些先進的封裝技術和設計自動化工具，以及當前IC設計領域的一些新興趨勢，如物聯網（IoT）設備的IC設計、人工智能（AI）硬件加速器的設計等。 總結： 《現代集成電路設計：從理論到實踐》是一本綜閤性的參考書，旨在為電子工程專業的學生、研究人員以及從事IC設計的工程師提供一個堅實的基礎和全麵的視角。本書的特色在於其理論深度和實踐指導的平衡，通過大量的例子和深入的分析，幫助讀者真正掌握IC設計的精髓，並為應對未來復雜的電子係統設計挑戰做好準備。本書強調的是如何將抽象的理論轉化為具體的電路實現，以及如何在實際工程中解決各種設計問題，最終能夠獨立完成從概念到可製造芯片的設計過程。

評分☆☆☆☆☆

這本書，絕對是我近期閱讀過的最令人印象深刻的電子工程類書籍之一。我從事的是與電子産品相關的産品經理工作，雖然不直接參與設計，但瞭解底層設計邏輯對於我理解産品可行性、與工程師高效溝通至關重要。以前我總覺得電子係統設計是一個黑箱，無法窺探其究竟，但讀完這本書，我感覺自己仿佛“開竅”瞭一般。它用一種非常直觀的方式，解釋瞭各種元器件如何協同工作，一個完整的係統是如何構建起來的。我特彆欣賞書中對於“係統思維”的強調，它讓我明白，設計一個電子係統不僅僅是堆砌元器件，更需要從整體的角度去考量。書中關於模塊化設計、接口定義以及如何進行係統集成的內容，對我理解産品架構和項目管理非常有幫助。我甚至可以利用書中的知識，更準確地評估技術風險，並與研發團隊進行更富有成效的討論。這本書為我提供瞭一個全新的視角，讓我能夠更深入地理解我所從事的産品的技術基礎，這無疑會極大地提升我的工作效率和專業能力。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是為我量身定做的！我一直對電子係統設計領域充滿熱情，但苦於缺乏係統性的學習資源。市麵上有很多相關的書籍，但要麼太理論化，要麼太偏嚮某一特定領域，讓我難以找到一本能夠全麵覆蓋並深入淺齣的教材。當我偶然發現這本《電子係統設計（第3版）》時，簡直欣喜若狂。它的內容組織結構非常閤理，從最基礎的概念講起，循序漸進地深入到復雜的係統設計。書中的理論講解清晰易懂，並且配有大量的圖示和實例，這對於我這種需要通過具體操作來理解抽象概念的學習者來說，簡直是福音。尤其讓我印象深刻的是，書中不僅講解瞭如何設計，還深入探討瞭設計的優化和驗證方法，這對於提升設計質量和可靠性至關重要。我特彆喜歡其中關於功耗管理和信號完整性的章節，這些都是現代電子係統設計中不可忽視的關鍵因素。通過閱讀這本書，我不僅鞏固瞭現有的知識，還學到瞭很多新的技術和設計思路，這對我未來的學習和職業發展都有著重要的指導意義。我迫不及待地想把書中的知識應用到我的項目中去，相信它會成為我電子係統設計道路上的得力助手。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我對電子係統設計一直都有點“敬而遠之”。總覺得這是一個非常高深莫測的領域，需要極高的數學天賦和深厚的理論功底。然而，當我翻開這本《電子係統設計（第3版）》時，我的這種顧慮瞬間煙消雲散瞭。這本書的語言風格非常平易近人，作者似乎非常善於將復雜的問題拆解成易於理解的部分。即使我之前對某些概念感到模糊，通過閱讀這本書，也能豁然開朗。我特彆喜歡書中那種“寓教於樂”的教學方式，它不僅僅是枯燥的理論灌輸，還會穿插一些有趣的思考題和實際案例，讓我覺得學習的過程充滿瞭樂趣。我從來沒有想過，學習如此專業的知識，竟然可以這麼輕鬆愉快。這本書為我打開瞭一個全新的世界，讓我看到瞭電子係統設計的魅力和可能性。我甚至開始考慮，是否可以嘗試將書中的一些概念應用到我的個人項目中，這對於我來說，是一種全新的嘗試和挑戰。

評分☆☆☆☆☆

天呐，我簡直不敢相信我找到瞭這樣一本寶藏！我是一名初入電子工程行業的工程師，對於如何將理論知識轉化為實際的係統設計感到非常睏惑。學校裏學到的很多知識都顯得有些脫節，而實際工作中又常常需要麵對各種復雜的設計挑戰。這本《電子係統設計（第3版）》就像一道光，照亮瞭我前行的道路。它沒有故弄玄虛，而是用最樸實、最直接的方式，將電子係統設計的核心要素一一呈現。書中的例子貼近實際工程應用，讓我能夠清晰地看到每一個設計決策背後的邏輯和權衡。我尤其欣賞作者在講解過程中所展現的嚴謹態度，每一個公式、每一個參數的選取都經過瞭仔細的推敲，這讓我對所學知識的可靠性充滿瞭信心。此外，書中還提到瞭許多我在工作中經常遇到的問題，並且給齣瞭非常有建設性的解決方案。比如，關於如何在高密度PCB上實現良好的信號完整性，書中提供的建議簡直是醍醐灌頂。我感覺這本書不僅是一本教材，更像是一位經驗豐富的導師，隨時在我需要的時候給予我指導和啓發。我已經開始將書中的一些設計原則應用到我目前的工作中，並且看到瞭顯著的成效，這讓我對電子係統設計的未來充滿瞭期待。

評分☆☆☆☆☆

作為一名擁有多年行業經驗的高級工程師，我一直在尋找一本能夠幫助我更新知識體係、拓展技術視野的書籍。隨著電子技術的飛速發展，許多新的設計方法和理念層齣不窮，如果不能及時跟進，很容易被時代淘汰。這本《電子係統係統設計（第3版）》恰恰滿足瞭我這樣的需求。它不僅僅是對原有知識的簡單羅列，更是對當前電子係統設計領域最新發展趨勢的深刻洞察。書中的內容涉及瞭許多前沿技術，例如在高性能計算和物聯網設備中的應用，這讓我對未來的設計方嚮有瞭更清晰的認識。我尤其欣賞書中對不同設計約束條件下的權衡分析，這對於我們這些需要平衡性能、成本、功耗和可靠性的工程師來說，至關重要。作者在講解過程中，引用瞭大量最新的研究成果和行業案例，這使得書中的內容既有理論深度，又具有實踐價值。我強烈推薦這本書給所有希望在電子係統設計領域不斷進取的工程師們，它絕對能夠幫助你提升專業技能，抓住行業發展的機遇。