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龚华生 著

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出版社： 中国电力出版社

ISBN：9787512305878

商品编码：29682072712

包装：平装

出版时间：2011-01-01

基本信息

书名：集成电路知识与应用易学通

定价：36.00元

作者：龚华生

出版社：中国电力出版社

出版日期：2011-01-01

ISBN：9787512305878

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.663kg

编辑推荐

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内容提要

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本书共分22章，全面介绍了电子开关集成电路、触摸调光调压集成电路、电源稳压集成电路、电源控制集成电路、音乐彩灯控制集成电路、信号彩灯控制集成电路、声控传感集成电路、光控传感集成电路、温控传感集成电路、磁控传感集成电路、定时控制集成电路、程序控制集成电路、智能控制集成电路、音乐播放集成电路、语音播放集成电路、语音录放集成电路、声响报警集成电路、音频放大集成电路、显示指示集成电路、运算放大集成电路、常用数字集成电路等，共100余种集成电路的性能与应用知识。
　　本书不仅介绍了集成电路基本性能与应用原理，而且深入讨论了集成电路基本功能的扩展应用及其创意制作，还贯穿讲述了电子、电工涉及的电器知识、集成电路知识、元器件知识。通过阅读本书，读者既能全面掌握集成电路的使用知识，又能透彻了解各种电器的原理知识，无疑对电器设计、制造、使用、维修会有实质性的帮助。
　　本书内容实用、知识丰富、层次清楚、讲解细致、易学好懂，非常适合广大电器设计人员、使用人员、维修人员及电子爱好者阅读受益，还可作为各类院校相关专业师生阅读的参考书。

目录

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作者介绍

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龚华生，高级经营师。1959年出生于武汉黄陂。1978年参加教育工作，自、　　1982年起从事电子专业教学与维修工作，同时潛姍究社会、教育、电子等有关课题。．1992年编写《收音机维修》和《电风扇维修》，入选“届全国家电维修技术精华丛书”：1995年编写《虛假广告的欺

文摘

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序言

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《集成电路基础解析与实践指南》 一、 导言 在当今科技飞速发展的时代，集成电路（Integrated Circuit，IC）无疑是驱动现代电子设备和信息技术的核心力量。从智能手机、电脑，到汽车电子、医疗器械，再到航空航天和物联网设备，几乎所有我们日常接触到的电子产品，都离不开精密设计的集成电路。理解集成电路的构成原理、工作机制以及其广泛的应用，对于深入掌握现代电子技术、推动技术创新乃至把握未来发展趋势都至关重要。 本书旨在为读者提供一个系统、深入且易于理解的集成电路知识体系。我们不回避技术细节，但更注重概念的清晰阐述和逻辑的层层递进，力求让没有深厚电子工程背景的读者也能逐步掌握核心概念。本书将从集成电路的基本单元出发，逐步深入到复杂的电路设计和制造流程，并结合实际应用案例，帮助读者建立起从理论到实践的完整认知。 二、 内容概述 本书内容丰富，结构严谨，涵盖了集成电路领域的多个重要方面，力求全面而深入地解析这一前沿技术。 第一篇：集成电路基础理论 1. 半导体物理与材料基础： 原子结构与电子运动： 深入剖析原子内部结构，特别是价电子在材料中的行为，为理解半导体导电性打下坚实基础。我们将探讨量子力学中的一些基本概念，如能带理论，来解释不同材料（导体、绝缘体、半导体）的导电差异。 半导体材料的种类与特性： 详细介绍硅（Si）、锗（Ge）等本征半导体材料的物理性质，以及砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN）等化合物半导体材料的优越性能和应用场景。我们将分析这些材料的晶体结构、载流子迁移率、禁带宽度等关键参数，以及它们对器件性能的影响。 掺杂技术： 详述P型和N型半导体的形成原理，包括施主和受主杂质的引入方式、浓度控制以及对载流子浓度的影响。我们将深入探讨不同掺杂剂的选择原则、掺杂剂在半导体中的扩散和离子注入过程，以及掺杂对PN结特性的重要作用。 2. PN结理论与特性： PN结的形成与结构： 详细讲解PN结是如何由P型和N型半导体接触形成的，包括内建电势、耗尽层以及空间电荷区。我们将用物理模型来描述PN结在未加偏置时的平衡状态。 PN结的伏安特性： 深入分析PN结在外加正向偏压和反向偏压下的电流-电压（I-V）特性曲线。我们将从载流子注入、扩散、复合等微观机制来解释正向导通的产生，以及反向漏电流的来源。同时，还会介绍齐纳击穿和雪崩击穿等反向击穿现象。 PN结的结电容： 解释PN结中存在的结电容（扩散电容和结区电容），以及它们对电路工作频率的影响。我们将分析电容的大小如何随偏压变化，以及如何影响信号的传输速度。 3. 基本半导体器件原理： 二极管（Diode）： 详细阐述二极管的种类，如整流二极管、稳压二极管（齐纳管）、发光二极管（LED）和光电二极管等，并深入分析它们的结构、工作原理和典型应用。我们将重点介绍LED的发光机理和颜色特性，以及光电二极管的光电转换过程。 三极管（Bipolar Junction Transistor, BJT）： 深入解析NPN和PNP型三极管的结构，重点阐述其电流放大作用的原理，包括基区、集电区、发射区的载流子行为和电流传输机制。我们将详细分析三极管的各种工作区域（截止区、放大区、饱和区）及其特性，并介绍三极管的各种等效电路模型。 场效应管（Field-Effect Transistor, FET）： 详细介绍结型场效应管（JFET）和金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET）的结构和工作原理。我们将重点解析MOSFET的栅极电压如何控制沟道电导率，以及NMOS和PMOS的特性差异。本书还将深入探讨MOSFET的四种工作区（截止区、线性区、饱和区、亚阈值区）以及其在数字和模拟电路中的应用。 第二篇：集成电路的基本构成与设计 1. 集成电路的分类与结构： 单片集成电路（Monolithic IC）： 详细介绍单片集成电路的特点，即所有元器件都在一块半导体衬底上制作。我们将区分模拟集成电路、数字集成电路以及混合信号集成电路，并介绍它们各自的典型应用。 微电子工艺流程： 概览集成电路的制造过程，包括衬底准备、氧化、光刻、刻蚀、掺杂、金属化等关键步骤。我们将介绍不同工艺技术（如CMOS、BiCMOS、Bipolar）的基本流程和特点。 封装技术： 介绍集成电路封装的作用和种类，如DIP、SOP、QFP、BGA等，以及不同封装形式对器件性能、散热和成本的影响。 2. 逻辑门与数字电路基础： 基本逻辑门： 详细讲解与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）、与非门（NAND）、或非门（NOR）、异或门（XOR）和同或门（XNOR）的逻辑功能、真值表和电路实现。 组合逻辑电路： 介绍如何利用逻辑门构建组合逻辑电路，如编码器、解码器、多路选择器（MUX）、数据分配器（DEMUX）和加法器等。我们将讲解逻辑函数化简的方法（如卡诺图）及其应用。 时序逻辑电路： 详细阐述触发器（Flip-flop）和锁存器（Latch）的基本原理，如SR触发器、D触发器、JK触发器、T触发器等。我们将介绍这些基本存储单元如何构成寄存器（Register）和计数器（Counter），以及它们在时序控制中的作用。 3. 模拟集成电路基础： 基本放大电路： 介绍分立放大器（单级、多级）、差动放大器、共射放大器、共集放大器、共基放大器等基本放大电路的原理和特性。 运算放大器（Operational Amplifier, Op-Amp）： 深入解析运算放大器的基本结构（差动输入级、增益级、输出级），以及其理想模型和实际特性。我们将详细介绍基于运算放大器的各种典型电路，如同相放大器、反相放大器、加法器、减法器、积分器、微分器、比较器等，并分析它们的传递函数和应用。 滤波器电路： 介绍模拟滤波器的基本概念，如低通、高通、带通和带阻滤波器。我们将讲解RC滤波器、RLC滤波器以及有源滤波器（基于运算放大器）的设计原理和实现。 第三篇：集成电路的应用领域与发展趋势 1. 数字集成电路应用： 微处理器（Microprocessor）与微控制器（Microcontroller）： 介绍CPU的架构、指令集和工作流程，以及微控制器如何将CPU、内存和I/O接口集成在一个芯片上。我们将分析它们在计算机、嵌入式系统中的核心作用。 存储器： 详述随机存取存储器（RAM，包括SRAM和DRAM）和只读存储器（ROM，包括Flash Memory）的工作原理、结构特点和应用。 逻辑器件： 介绍可编程逻辑器件（PLD），如CPLD和FPGA，以及它们在原型设计、定制化逻辑实现中的优势。 2. 模拟集成电路应用： 电源管理集成电路（PMIC）： 介绍电压调节器（线性稳压器、开关稳压器）、充电管理电路、电池管理电路等在便携式设备和电源系统中的关键作用。 通信集成电路： 阐述射频（RF）前端、中频（IF）电路、基带处理电路在无线通信系统（如手机、Wi-Fi）中的构成。 传感器与信号调理： 介绍各类模拟传感器（如温度、压力、光线传感器）的接口电路以及信号放大、滤波、模数转换等信号调理技术。 3. 混合信号集成电路应用： 模数转换器（ADC）与数模转换器（DAC）： 详细解释ADC和DAC的工作原理、不同类型（如逐次逼近、Σ-Δ）的优缺点，以及它们在连接模拟世界和数字世界的关键作用。 数据采集系统： 介绍集成了传感器、ADC、微控制器和接口电路的数据采集系统。 4. 集成电路前沿技术与发展趋势： 摩尔定律的挑战与延续： 探讨半导体工艺尺寸的不断缩小所带来的挑战（如量子效应、功耗瓶颈）以及新的技术解决方案。 异构集成与3D堆叠： 介绍将不同功能的芯片（如CPU、GPU、内存）通过先进封装技术集成在一起，以及垂直堆叠技术的发展。 新兴材料与器件： 展望碳纳米管、二维材料等在未来集成电路中的应用潜力。 人工智能与集成电路： 分析AI芯片（如GPU、TPU、NPU）的设计理念和发展方向，以及AI对集成电路设计和制造的推动作用。 物联网（IoT）与专用集成电路（ASIC）： 探讨为满足特定物联网应用需求而设计的专用集成电路。 四、 学习方法与建议 本书不仅提供了理论知识，更注重引导读者掌握有效的学习方法。 循序渐进： 建议读者按照章节顺序进行学习，确保对基础概念的牢固掌握，再深入到更复杂的课题。 理论与实践结合： 鼓励读者在学习理论知识的同时，结合仿真软件（如SPICE、Cadence）进行电路设计和仿真，加深对器件和电路特性的理解。 关注实际应用： 在学习过程中，多关注集成电路在现实世界中的具体应用案例，思考其背后的设计原理和技术挑战。 持续学习与探索： 集成电路技术日新月异，鼓励读者保持好奇心，关注行业最新动态和技术进展，不断拓展自己的知识边界。 五、 结语 集成电路是现代科技文明的基石。掌握集成电路的知识，不仅能够帮助我们理解当今世界的运作方式，更能为未来的技术创新和产业发展奠定坚实的基础。本书期望能成为您深入探索集成电路世界的得力助手，激发您对这一迷人领域的浓厚兴趣，并助您在未来的科技道路上不断前行。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图示质量，是目前我读过的技术书籍中最令人称赞的。通常技术书籍为了节省成本或者信息密度，图示常常模糊不清，需要反复揣摩才能辨认出其中的元件标识或者电流方向。但这本书的插图几乎都是矢量化的，线条清晰，色彩运用得当，尤其是一些关键的波形图和时序图，标注得极其精确。印象最深的是关于数字逻辑部分，讲解触发器的工作原理时，它用了一组动态变化的状态图来模拟输入信号，比单纯的文字描述要高效百倍。再者，作者在章节末尾设置的“知识点回顾与自测”环节，设计得非常巧妙。它不是简单的选择题，而是要求读者在给定的电路结构中找出错误或优化点，这种主动思考的模式，比被动接收信息吸收知识要深刻得多。读完一章，我就能很清晰地知道自己是否真正掌握了核心概念，而不是停留在“好像懂了”的假象中。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计着实吸引眼球，那种深邃的蓝色调，配上电路图的抽象线条，一看就知道是技术类的硬货。我原本对集成电路这个领域是抱着敬畏之心的，觉得那全是高深的理论和晦涩的公式，但翻开这本书，发现它在入门引导上做得非常到位。作者没有一开始就抛出复杂的半导体物理，而是从最基础的二极管、三极管的原理讲起，用通俗易懂的语言和生活中的类比来解释抽象的概念。比如，讲解电阻和电容的作用时，就像在描述水管里的水流和储水罐，非常直观。更让我惊喜的是，它在讲述MOS管的工作特性时，加入了大量的实际应用案例，比如如何搭建一个简单的开关电路，这让我这个电子工程的新手能立刻将书本知识和实际操作联系起来。它没有那种高高在上的学院派说教感，更像是一位经验丰富的老工程师在手把手地教你如何“玩转”电路板。阅读过程中，我能感受到作者对这个领域的深刻理解，以及希望将这份知识传递下去的热情，这本书无疑为我打开了电子学世界的一扇实用之门。

评分☆☆☆☆☆

老实说，我更偏爱那些偏向实践操作的书籍，对于那些堆砌公式和理论推导的读物常常望而却步。然而，这本书在理论和实践的平衡把握上达到了一个极高的水准。它没有回避深入的理论，比如BJT的Ebers-Moll模型，但它在介绍这些复杂模型后，会立刻紧接着一节“动手实验设计”，指导读者如何利用这些模型去分析一个实际的放大电路的性能。这种“理论支撑实践，实践印证理论”的编排结构，极大地增强了我的学习动力。我特别欣赏其中关于PCB设计和EMC基础的部分，这些内容在很多入门教材里常常被一笔带过，但这本书却给予了足够的篇幅，详细讲解了走线技巧、电源去耦电容的放置原则等“陷阱”知识点。读完这几章，我感觉自己看原理图的眼光都变了，不再是单纯地看元件符号，而是开始思考信号的完整性和抗干扰能力。这已经超出了“易学通”这个名字所暗示的简单科普范畴，它在为未来的专业设计打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

从阅读体验上来说，这本书的情感投入感很强，作者的叙事风格非常接地气，仿佛能感受到他写书时那种“我一定要让你明白”的认真劲儿。在讲解线性稳压器的设计时，作者没有直接给出最终的反馈环路公式，而是先讲述了为什么早期设计会发生振荡，然后逐步引入补偿电容和零点，通过“解决问题”的路径来引导读者推导出最优设计。这种叙事结构，极大地提高了阅读的连贯性和趣味性。我个人最喜欢的是它在介绍特定芯片应用时，引用了几个近几年非常流行的微控制器（MCU）的底层寄存器操作示例，而不是泛泛而谈。这说明作者团队对市场和技术发展保持着高度的敏感度。总而言之，这本书成功地将复杂的技术内容“去魅”了，让晦涩的集成电路理论变得触手可及，确实是一本难得的优秀技术普及读物。

评分☆☆☆☆☆

我之前尝试过几本号称“面向工程实践”的教材，结果发现它们要么是过时的，充斥着早已被淘汰的器件知识，要么就是知识点跳跃性太大，对自学者极不友好。而这本《集成电路知识与应用易学通》给我的感觉是，它完全站在了当代电子设计的角度来构建知识体系。它没有过多纠缠于上世纪八九十年代的模拟电路设计细节，而是着重讲解了现代系统中不可或缺的接口技术，比如SPI、I2C总线的工作机制，以及如何使用示波器进行有效故障诊断。书中对“噪声”和“地线”的处理，简直是教科书级别的范例。它不仅告诉你这些很重要，更详细分析了噪声是如何通过不同路径耦合到敏感电路的，并给出了屏蔽和滤波的具体设计准则。这种前瞻性和实用性的结合，让这本书的价值远超一般的入门读物，它更像是一本能够伴随工程师度过初级到中级职业阶段的案头参考书。