电子工艺与EDA(徐连成) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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徐连成 编

图书标签:

• 电子工艺
• EDA
• 集成电路
• 半导体
• 设计自动化
• 工艺集成
• 电路设计
• 模拟电路
• 数字电路
• 微电子学

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122315618

版次：1

商品编码：12326881

包装：平装

开本：16开

出版时间：2018-05-01

用纸：胶版纸

页数：181

字数：296000

正文语种：中文

内容简介

本书共分四个项目，包括原理图设计基础、原理图元件库的设计、层次原理图设计、印制电路板设计基础、印制电路板编辑、PCB封装库的封装设计、电路仿真、装配工艺卡编制、印制电路板抄板的方法及步骤、制作印制电路板的方法及步骤。
本书图文并茂，实用性强,可作为职业学校、技工学校的教材，也可作为相关人员的培训教材，还可作为技术人员学习用书。
由于职业学校、技工学校的学生英语水平较弱,为方便学习,书中英文部分做了译释。

目录

项目一原理图设计/1
任务一原理图设计基础1
任务二原理图元件库的设计17

项目二电路仿真和层次原理图设计/27
任务一电路仿真27
任务二层次原理图设计44

项目三印制电路板设计/58
任务一印制电路板设计基础58
任务二印制电路板编辑92
任务三PCB封装库的封装设计124

项目四电子工艺卡与EDA/142
任务一装配工艺卡编制142
任务二印制电路板抄板的方法及步骤152
任务三制作印制电路板的方法及步骤164

参考文献/181

前言/序言

泰安技师学院“电气自动化设备安装与维修专业群”是山东省首批技工院校省级示范专业群建设项目。按照省级示范专业群建设项目要求,学院省级示范专业群建设领导小组组织编写《电子工艺与EDA》一书，本书为示范专业群建设项目教材建设内容之一。
《电子工艺与EDA》是针对职业院校电子类、电气类、机电类等专业编写的一体化教材。本书结合电子厂电子产品设计和改进、升级时，要绘制电路原理图，设计、制作电路印制线路板的实践需求，以“理论够用，重视操作”为原则，系统地介绍了Altium Designer13的中文设计环境，结合大量工作项目重点讲述了电路原理图和印制电路板的设计方法和技巧，同时对电路原理图的仿真、印制电路板生产制造文件的输出等也进行了论述。
本书具有以下特点。
1.以任务驱动:将完成项目任务作为目的精选教学内容，知识点分布由浅入深，从简到繁。
2.以案例导入：通过案例导入对涉及的知识点进行阐述。
3.理论-实践一体化：做到“教、学、做”一体化。本书框架上由知识目标、技能目标、项目概述、任务描述、任务分析、知识准备、任务实施、拓展训练组成。
4.以学习过程为线索：图文并茂，对话框式教学。
本书由徐连成任主编，孟宪雷、刘福祥、孔宪林任副主编。孟宪雷编写项目一的任务一，刘福祥编写项目一的任务二，孔宪林编写项目二的任务二，徐连成编写项目二的任务一,项目三的任务一、任务二、任务三，郭刚编写项目四的任务二，朱倩倩编写项目四的任务一，郭刚、刘明伟、王静、王娜共同编写项目四的任务三。配套课件：项目一任务一,项目二任务一、任务二,项目三任务一、任务三由徐连成制作，项目一任务二、项目四任务一由朱倩倩制作，项目四任务二、任务三由郭刚制作，项目三任务二由王娜制作。
本书在编写过程中，得到了泰安技师学院专业群建设领导小组的大力支持，实习部和专业教研组的同志提出了许多宝贵意见，在此一并致谢。
由于编者经验不足，水平有限，书中难免存在不足之处，敬请广大读者和同行批评指正。

编者

《集成电路设计与制造：从原理到实践》 内容简介 本书是一本面向电子工程、微电子学、计算机科学等专业领域学生和从业人员的综合性教程，旨在系统性地介绍集成电路（IC）的设计、制造过程以及相关的EDA（电子设计自动化）工具和方法。内容涵盖了从基础的半导体物理和器件模型，到复杂的数字逻辑设计、模拟电路设计，再到芯片的物理实现和制造工艺，以及EDA工具在各个设计环节的应用。本书力求理论与实践相结合，帮助读者深入理解集成电路的内在机制，掌握现代IC设计流程，并能熟练运用EDA工具解决实际问题。 第一篇：集成电路设计基础 第一章：半导体物理与器件模型 1.1 晶体管基础： 详细阐述MOS（金属-氧化物-半导体）晶体管和Bipolar（双极）晶体管的基本工作原理，包括其结构、能带理论、载流子输运机制。深入分析MOSFET的阈值电压、跨导、漏电流等关键参数，以及BJT的电流增益、饱和区特性等。 1.2 少数载流子注入与复合： 探讨PN结和半导体材料中的少数载流子行为，包括注入、扩散、漂移和复合过程。理解这些过程对器件性能的影响，例如二极管的回复时间、晶体管的开关速度。 1.3 器件 SPICE 模型： 介绍SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）模型在IC设计中的重要性。详细讲解BSIM（Berkeley Short-channel IGFET Model）等标准MOSFET模型，以及Gummel-Poon模型等BJT模型。解释模型参数的物理意义以及如何通过测量提取模型参数。 1.4 互补金属氧化物半导体 (CMOS) 技术： 深入剖析CMOS工艺的核心，包括NMOS和PMOS晶体管的构建，以及它们如何协同工作。重点介绍CMOS反相器、传输门等基本逻辑单元的工作原理和电路特性。 1.5 寄生效应分析： 讨论在实际IC设计中不可避免的寄生效应，包括寄生电阻、寄生电容、衬底噪声、串扰等。分析这些寄生效应对电路性能的影响，例如信号延迟、功耗、时序违规。 第二章：数字逻辑设计与验证 2.1 逻辑门和组合逻辑： 从最基本的逻辑门（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR）出发，构建复杂的组合逻辑电路，如加法器、多路选择器、译码器。讲解逻辑函数简化方法（卡诺图、奎因-麦克拉斯基法）和可综合硬件描述语言（HDL，如Verilog和VHDL）在描述组合逻辑中的应用。 2.2 时序逻辑电路： 介绍触发器（D触发器、JK触发器、SR触发器）和锁存器的原理，以及它们如何构建时序逻辑电路，如寄存器、计数器、状态机。重点讨论时钟信号的作用，以及建立时间和保持时间的概念。 2.3 有限状态机 (FSM)： 详细讲解Mealy和Moore两种FSM模型，包括状态转换图、状态表的设计。介绍如何用HDL描述FSM，以及FSM在控制逻辑、序列发生器等设计中的应用。 2.4 可综合HDL设计： 重点讲解Verilog和VHDL语言在IC设计中的可综合子集。介绍如何编写能够被综合工具转化为门级网表的高效HDL代码，包括过程赋值、并发赋值、端口声明、模块实例化等。 2.5 逻辑综合： 阐述逻辑综合工具的工作原理，如何将HDL代码映射到目标库中的标准单元（Standard Cells），并根据面积、时序、功耗等约束进行优化。介绍优化的主要目标和算法。 2.6 功能仿真和形式验证： 讲解功能仿真在验证设计逻辑正确性中的作用，包括测试平台（Testbench）的编写。引入形式验证的概念，如等价性检查（Equivalence Checking）和模型检查（Model Checking），介绍其在确保设计正确性方面的优势。 第三章：模拟电路设计基础 3.1 基本模拟电路单元： 深入研究差分对、共源放大器、共集放大器、共漏放大器等基本模拟电路的结构、工作原理和性能指标（增益、带宽、输入阻抗、输出阻抗）。 3.2 运算放大器 (Op-Amp)： 详解运算放大器的内部结构，包括差分输入级、增益级、输出级。分析其关键参数，如开环增益、带宽、压摆率、共模抑制比（CMRR）、电源抑制比（PSRR）。介绍运算放大器的各种应用电路，如同相放大器、反相放大器、积分器、微分器。 3.3 滤波器设计： 介绍低通、高通、带通、带阻滤波器，以及它们的Butterworth、Chebyshev、Bessel等逼近函数。讲解有源和无源滤波器设计的基本原理和电路实现。 3.4 电源管理电路： 讨论线性稳压器（LDO）和开关稳压器（Switching Regulators）的工作原理、优缺点和设计考量。介绍它们在功耗管理和电源稳定性方面的重要性。 3.5 数模混合电路概述： 简要介绍ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器）的基本结构和工作原理，以及它们在连接数字和模拟域中的作用。 第二篇：集成电路实现与制造 第四章：物理设计与版图 4.1 布局（Placement）： 介绍如何将逻辑综合生成的标准单元放置在芯片区域内，并考虑其相互连接和性能约束。讨论不同布局算法的优缺点，以及对后续布线的影响。 4.2 布线（Routing）： 详细讲解将单元之间的连接线（Net）通过金属层进行连接的过程。介绍全局布线（Global Routing）和详细布线（Detailed Routing）的区别，以及布线过程中可能遇到的问题，如拥塞、线延迟、串扰。 4.3 版图设计规则（DRC）： 阐述物理设计规则的重要性，这些规则由半导体工艺决定，用于确保芯片的可制造性。介绍常见的DRC项，如最小线宽、最小间距、过孔大小和间距等。 4.4 寄生参数提取（Parasitic Extraction）： 讲解如何从物理版图中提取寄生电阻和寄生电容，这些参数对于准确的后仿真至关重要。介绍提取工具的工作原理。 4.5 后仿真（Post-Layout Simulation）： 介绍利用提取的寄生参数进行仿真，以验证芯片在实际物理实现后的性能，包括时序、功耗和功能。 4.6 功耗分析与优化： 讨论静态功耗和动态功耗的来源。介绍在物理设计阶段进行的功耗分析方法，以及相应的优化技术，如门控时钟（Clock Gating）、电源门控（Power Gating）。 第五章：半导体制造工艺 5.1 晶圆制备： 介绍硅晶圆的生长、抛光过程，以及晶圆的表面处理。 5.2 光刻（Photolithography）： 详细阐述光刻是IC制造中最关键的步骤之一，用于在晶圆上转移设计图案。介绍光刻机的原理、光刻胶的使用、掩模版（Mask）的作用。 5.3 刻蚀（Etching）： 讲解干法刻蚀（如等离子刻蚀）和湿法刻蚀，用于去除不需要的材料，形成器件结构。 5.4 薄膜沉积（Thin Film Deposition）： 介绍物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）等技术，用于在晶圆表面形成各种绝缘层、导电层和半导体层。 5.5 掺杂（Doping）： 阐述离子注入（Ion Implantation）和扩散（Diffusion）等掺杂技术，用于改变半导体材料的导电类型和导电率，形成PN结。 5.6 金属互连： 介绍多层金属互连技术，用于连接芯片上的各个器件，形成完整的电路。 5.7 封装与测试： 简述芯片制造完成后的封装过程，以及最终的芯片测试，包括电学测试和功能测试，以确保芯片的可靠性和性能。 第三篇：EDA工具与方法 第六章：EDA工具概览与应用 6.1 EDA工具链： 介绍IC设计流程中涉及的各类EDA工具，包括HDL仿真器、逻辑综合器、静态时序分析（STA）工具、布局布线工具、物理验证工具、寄生参数提取工具、后仿真器等。 6.2 仿真工具： 重点介绍主流的HDL仿真器，如Cadence Xcelium, Synopsys VCS, Mentor Graphics Questa。讲解仿真流程，包括代码编写、测试平台搭建、波形查看。 6.3 逻辑综合工具： 介绍Synopsys Design Compiler, Cadence Genus等逻辑综合工具的使用。讲解输入文件（HDL代码、库文件、约束文件）的准备，以及综合结果的分析。 6.4 静态时序分析 (STA) 工具： 阐述STA在验证芯片时序裕度（Timing Margin）中的关键作用。介绍STA工具（如Synopsys PrimeTime, Cadence Tempus）如何分析路径延迟，并检测时序违规。 6.5 布局布线工具： 介绍Cadence Innovus, Synopsys Fusion Compiler等工具在版图物理实现中的应用。讲解其自动布局、自动布线功能，以及用户如何进行手动调整和优化。 6.6 物理验证工具： 介绍DRC、LVS（Layout Versus Schematic）等物理验证工具（如Synopsys IC Validator, Cadence Pegasus）在确保版图与电路原理图一致性、符合工艺规则方面的作用。 6.7 IP核（Intellectual Property Cores）： 介绍IP核的概念，包括硬核、软核、固核。讲解IP核在IC设计中的复用，以及如何在设计中集成和验证IP核。 第七章：设计流程与项目实践 7.1 标准IC设计流程： 详细梳理从需求分析、架构设计、RTL编码、逻辑综合、物理设计、验证到流片（Tape-out）的完整IC设计流程。 7.2 验证方法学： 介绍现代IC设计中的关键验证方法，包括自顶向下验证、事务级建模（TLM）、约束随机验证（CV）和覆盖率驱动验证（Coverage-Driven Verification）。 7.3 验证工具与语言： 介绍SystemVerilog等高级验证语言（AVL）在编写复杂的测试平台和验证组件中的应用。 7.4 FPGA原型验证： 讲解利用FPGA（现场可编程门阵列）对ASIC（专用集成电路）设计进行早期验证的优势，以及FPGA综合和下载流程。 7.5 案例研究： 通过一个或多个小型IC设计项目实例，演示从RTL设计到物理实现的全过程，包括代码编写、仿真、综合、布局布线、物理验证等环节，并讲解在实际操作中遇到的典型问题及解决方法。 本书旨在为读者提供一个坚实的理论基础和必要的实践指导，使读者能够理解现代集成电路的复杂性，掌握通用的设计和实现技术，并为进一步深入研究或从事相关工作打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的理论深度和广度都让我感到非常震撼。徐连成老师对于电子元器件的物理特性、器件模型以及集成电路设计流程的讲解，可以说是鞭辟入里，将复杂的理论知识梳理得井井有条。我尤其对书中关于半导体物理和器件原理的介绍印象深刻，它不仅仅是简单地罗列公式，而是深入浅出地解释了这些公式背后所代表的物理意义，让我对电子世界的微观层面有了更深层次的理解。在EDA工具的应用方面，书中也详细介绍了各种设计流程，包括逻辑综合、布局布线、时序约束等等，这些都对于我全面理解和掌握EDA工具的应用起到了关键作用。我之前在学习过程中遇到的很多困惑，在这本书中都得到了解答，甚至是一些我从未想过的问题，也得到了启发。这本书提供了一个非常系统和完整的电子设计知识体系，对于想要深入研究电子工程领域的读者来说，绝对是不可多得的参考资料。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最大的感受是它彻底颠覆了我之前对电子设计枯燥乏味的刻板印象。以往总觉得电子工程是工程师们埋头苦干、与冰冷的电路板打交道的枯燥职业，但这本书却让我看到了电子设计中蕴含的创造力和艺术性。徐连成老师在讲解EDA工具的使用时，不仅介绍了操作步骤，更深入地阐述了设计理念和优化技巧。例如，在PCB布局布线的部分，他不仅仅强调了信号完整性和电源完整性等技术指标，还从美学和易于调试的角度出发，分享了不少实用经验，让人感觉像是在听一位经验丰富的工匠在传授秘诀。书中的图示和范例都非常精美，即使是复杂的电路原理图，也能够清晰地展示出其结构和功能。我特别喜欢其中关于模拟电路设计的部分，虽然我对模拟电路的理解还比较初步，但书中对各种元器件的特性分析以及如何利用它们构建出特定功能的电路，都让我大开眼界。那种仿佛能“听懂”信号在电路中“对话”的感觉，实在是太奇妙了。它让我意识到，电子设计不仅仅是技术活，更是一种将想法转化为现实的创造过程，充满了挑战与成就感。

评分☆☆☆☆☆

作为一名长期在电子设计领域摸爬滚打的从业者，我一直都在寻找能够帮助我提升设计效率和深化理解的优质书籍。这本书无疑满足了我的需求。徐连成老师的文字功底和专业知识的结合，使得这本书在理论性和实践性之间取得了完美的平衡。他不仅讲解了EDA工具的功能，更重要的是，他分享了大量在实际设计中积累的“诀窍”和“套路”，例如如何根据项目需求选择合适的EDA工具，如何在设计初期就规避潜在的问题，以及如何有效地进行设计验证和调试。书中穿插的许多案例分析，都源于真实的项目，这让我在阅读过程中能够产生强烈的代入感，并且能够从中汲取到宝贵的经验。特别是关于模拟与数字混合信号设计的部分，其讲解的深入程度和对细节的关注，让我受益匪浅。这本书真正地做到了“授人以渔”，让我不仅学会了如何操作，更理解了“为什么”以及“如何做得更好”。

评分☆☆☆☆☆

对于有一定电子基础的读者来说，这本书同样具有很高的参考价值。徐连成老师在书中对于一些进阶概念的阐述，比如时序分析、功耗优化等方面，都给出了非常深入且富有洞察力的分析。我尤其赞赏书中对实际工程中遇到的常见问题及其解决方案的探讨，这远远超出了理论教学的范畴。书中通过大量的实际案例，展示了如何将理论知识应用于解决复杂工程问题，例如在高速信号设计中如何避免串扰和反射，如何在低功耗设计中权衡性能和能耗等等。这对于想要提升实际工程能力的读者来说，无疑是一笔宝贵的财富。而且，书中对EDA工具的讲解，并非简单的“点这里”、“点那里”，而是深入到了工具背后所依赖的算法和原理，这对于理解EDA工具的强大之处以及如何更好地驾驭它们，有着至关重要的作用。我从中学习到了许多以前从未接触过的设计流程和验证方法，相信这些知识在未来的工作和学习中会派上大用场。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来了意想不到的惊喜，虽然我并不是电子工程专业的科班出身，但徐连成老师的讲述方式却异常清晰易懂。我之前对电子元件的了解仅限于“电阻”、“电容”这些模糊的概念，更别提什么“EDA”了，简直是天书。然而，书中从最基础的晶体管原理讲起，循序渐进，用大量形象的比喻和实际案例，将那些抽象的电子信号和电路行为描绘得活灵活现。我仿佛能看到电流在电路中奔跑，一个个元器件在协同工作。尤其印象深刻的是关于数字电路的设计部分，书中并没有直接丢给你复杂的逻辑门符号，而是先从简单的开关逻辑讲起，一步步引导读者理解“与”、“或”、“非”这些基本逻辑是如何构建出复杂的计算能力的。让我这个电子“小白”也能逐渐建立起对整个电子系统工作流程的宏观认知，明白了为什么手机、电脑里的那些小芯片能够实现如此神奇的功能。这种由浅入深、层层递进的讲解方式，极大地降低了学习门槛，也让我对电子世界产生了浓厚的兴趣，甚至开始尝试在仿真软件上搭建一些简单的电路，体验设计带来的乐趣。