电子系统设计与实践 戚海峰 9787305130465 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

基本信息

书名：电子系统设计与实践

定价：25.00元

作者：戚海峰

出版社：南京大学出版社

出版日期：2014-07-01

ISBN：9787305130465

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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《电子系统设计与实践》以TI公司模拟数字混合集成电路的应用设计为主线，内容包括模数混合电路和单片机的应用等内容。主要内容包括：，TI的电路仿真软件TINA—TI的使用；第二，TI运算放大器的应用特性；第三，MSP430单片机的应用实例训练。课程以集成电路的应用特性为导向，引导学生系统地了解和掌握模拟数字混合系统的设计方法。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《电子系统设计与实践》：解锁前沿技术，赋能创新未来 在日新月异的电子科技领域，每一项突破都离不开扎实的理论基础和精湛的实践能力。本书，《电子系统设计与实践》，旨在为读者构建一个全面、深入且与时俱进的学习平台，涵盖从基础概念到复杂应用的各个层面，助力您在电子系统设计领域精益求精，勇攀高峰。 本书内容丰富，结构清晰，旨在培养读者成为一名具备创新思维和解决复杂工程问题能力的电子系统设计师。我们不仅关注理论的深度，更强调实践的可行性，力求将枯燥的理论知识转化为可操作、可验证的工程解决方案。 第一部分：电子系统设计的基础与理论 本部分是整个知识体系的基石，我们将系统地梳理电子系统设计所需的核心理论和基础概念。 第二章：模拟电路设计基础 晶体管工作原理与特性分析： 深入剖析BJT（双极结型晶体管）和MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的内部结构、pn结特性、各种工作区（截止区、放大区、饱和区）的判别与应用，以及关键参数（如跨导、输出电阻、阈值电压）的意义。我们将通过详实的图示和分析，帮助读者深刻理解这些半导体器件在电路中的作用。 放大器设计： 详细介绍不同类型的放大器（如单级放大器、多级放大器、差分放大器、运算放大器）的电路结构、增益计算、频率响应特性（通带、截止频率、带宽）、输入输出阻抗分析以及噪声问题。重点讲解如何根据应用需求选择合适的放大器拓扑，并优化其性能。 滤波器设计： 涵盖各种滤波器类型（低通、高通、带通、带阻）的原理、分类（如巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔）及其在时域和频域的响应特点。读者将学习如何设计无源滤波器和有源滤波器，并掌握滤波器性能参数（如阻带衰减、过渡带宽度）的计算与优化。 振荡器与信号源： 深入研究正弦波振荡器（如RC振荡器、LC振荡器、晶体振荡器）和非正弦波振荡器（如方波、三角波发生器）的设计原理。我们将分析振荡电路的稳定性条件、起振条件以及输出波形的失真度，并探讨如何实现精确频率和稳定幅度的信号源。 电源电路设计： 讲解线性稳压器和开关稳压器（Buck、Boost、Buck-Boost）的设计与应用。重点分析不同稳压器的工作模式、效率、纹波抑制能力、瞬态响应以及EMI（电磁干扰）问题。读者将学习如何根据负载需求和效率要求选择合适的电源方案，并进行详细的电路设计和元件选型。 第三章：数字电路设计原理 逻辑门与组合逻辑电路： 系统介绍基本逻辑门（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）的功能，以及如何利用它们构建复杂的组合逻辑电路。我们将深入讲解布尔代数、卡诺图化简法、Quine-McCluskey算法等逻辑化简技术，帮助读者设计出高效、简洁的组合逻辑电路。 时序逻辑电路： 讲解触发器（RS, JK, D, T）的结构、工作原理和状态转移图，以及如何利用触发器构建寄存器、计数器、移位寄存器等时序逻辑模块。重点分析时序电路的时钟同步、时钟抖动、竞争冒险等问题，并给出相应的解决方法。 有限状态机（FSM）设计： 详细阐述Mealy型和Moore型有限状态机的设计流程，包括状态定义、状态转移图绘制、状态编码、激励表生成以及电路实现。我们将通过实例演示，帮助读者掌握FSM的设计方法，以实现复杂的时序控制功能。 数字信号处理（DSP）基础： 介绍数字信号的采样、量化、编码等基本概念，以及离散傅里叶变换（DFT）、快速傅里叶变换（FFT）等核心算法。我们将初步探讨数字滤波器的原理和设计，为后续的DSP应用打下基础。 第四章：微处理器与微控制器 微处理器体系结构： 深入讲解RISC（精简指令集计算机）和CISC（复杂指令集计算机）的架构差异，CPU的核心部件（ALU、控制单元、寄存器组）、指令流水线、存储器层次结构（缓存、主存）以及I/O接口。 微控制器（MCU）架构： 介绍MCU集成的CPU、内存、外设（定时器、ADC、DAC、PWM、UART、SPI、I2C）等关键组成部分。我们将重点分析不同类型MCU（如ARM Cortex-M系列）的特点和优势，以及如何根据应用需求选择合适的MCU。 指令集与汇编语言： 学习目标微处理器/微控制器的指令集，理解指令的格式、寻址方式和执行过程。掌握汇编语言编程，能够直接控制硬件，进行低级开发。 中断系统与并行处理： 详细讲解中断的概念、中断向量表、中断服务程序（ISR）的设计与实现。分析中断优先级、中断嵌套等问题，并探讨如何利用中断实现高效的并行处理。 嵌入式系统开发流程： 介绍嵌入式系统的硬件选型、软件开发环境搭建（IDE、交叉编译器）、固件烧录、调试方法（仿真器、逻辑分析仪）以及系统集成。 第二部分：电子系统设计实践与工程应用 本部分将理论与实践相结合，通过实际案例和工程化思路，引导读者将所学知识应用于实际项目。 第五章：PCB设计与制造 原理图设计： 学习使用专业的EDA（Electronic Design Automation）工具（如Altium Designer, Eagle, KiCad）绘制高精度、规范化的原理图。掌握元件库的创建与管理，以及原理图的检查与验证。 PCB布局与布线： 讲解PCB布局的原则（如元件放置、电源与地线规划、信号完整性考虑）和布线技巧（如差分对布线、高频信号布线、过孔优化）。分析信号完整性（SI）和电源完整性（PI）的重要性，以及如何通过合理的布局布线来优化系统性能。 PCB制造工艺： 介绍PCB的层数、板材选择、表面处理、过孔类型、阻抗控制等制造工艺知识。了解PCB生产流程，以及如何根据设计要求与PCB制造商进行有效沟通。 EMC/EMI设计考虑： 探讨PCB设计中可能出现的电磁干扰（EMI）和电磁兼容（EMC）问题，如接地设计、屏蔽、滤波、去耦等，并提供相应的解决方案。 第六章：嵌入式系统开发与应用 传感器接口与数据采集： 介绍各类传感器（温度、湿度、压力、光照、加速度等）的工作原理、电气特性和接口方式（模拟、数字、总线）。讲解如何通过ADC将模拟信号转换为数字信号，并进行数据预处理。 执行器控制： 讲解如何通过MCU控制各类执行器（电机、舵机、继电器、LED、显示屏）。重点介绍PWM（脉冲宽度调制）技术在电机调速、LED亮度调节等方面的应用。 通信协议实现： 详细介绍常用的串行通信协议（UART、SPI、I2C）和并行通信协议。讲解如何利用MCU的内置外设实现这些协议，并实现设备间的数据交换。 RTOS（实时操作系统）应用： 介绍RTOS的基本概念（任务、调度、信号量、互斥锁、消息队列）以及在嵌入式系统中的作用。学习使用常见的RTOS（如FreeRTOS、RT-Thread）进行多任务并发开发。 典型应用案例分析： 结合实际项目，如智能家居控制系统、工业自动化设备、医疗仪器等，详细讲解从需求分析、硬件选型、软件设计到系统实现的完整流程。 第七章：信号完整性与电源完整性 信号完整性（SI）问题： 深入分析信号在传输过程中出现的反射、串扰、损耗、振铃、过冲等现象。讲解阻抗匹配、端接技术、走线长度控制、参考平面设计等SI优化方法。 电源完整性（PI）问题： 讲解电源分布网络（PDN）的设计，包括去耦电容的选择与放置、电源轨的阻抗、地弹等PI问题。分析如何通过优化PDN来保证芯片工作所需的稳定电源。 SI/PI仿真工具： 介绍SI/PI仿真工具的使用，以及如何利用仿真结果指导PCB设计。 第八章：嵌入式系统可靠性与测试 硬件可靠性设计： 讲解元件选型、过压过流保护、温度管理、防静电（ESD）设计等硬件可靠性措施。 软件可靠性设计： 探讨异常处理、错误检测与恢复、冗余设计、看门狗（Watchdog）等软件可靠性技术。 系统测试方法： 介绍单元测试、集成测试、系统测试、压力测试、回归测试等各种测试策略。 调试工具与技术： 详细介绍示波器、逻辑分析仪、协议分析仪、JTAG调试器等常用调试工具的使用方法。 第九章：前沿技术探索与未来趋势 FPGA（现场可编程门阵列）设计入门： 介绍FPGA的结构、工作原理和VHDL/Verilog硬件描述语言。初步探讨FPGA在高速信号处理、定制化硬件加速等领域的应用。 SoC（系统级芯片）设计概览： 介绍SoC的组成，包括CPU、GPU、DSP、专用硬件加速器等，以及它们如何集成在单一芯片上。 物联网（IoT）与边缘计算： 探讨电子系统在物联网和边缘计算中的关键作用，包括传感器网络、数据传输、本地处理等。 人工智能（AI）在电子系统中的应用： 介绍AI算法如何在嵌入式设备中实现，如机器学习推断、计算机视觉等。 本书特色： 理论与实践深度融合： 每一章节都配有丰富的图表、公式推导和实例分析，将抽象的理论知识具象化。 循序渐进的学习路径： 从基础概念到高级应用，内容安排合理，适合不同层次的读者。 工程化思维培养： 强调在设计过程中考虑成本、功耗、可靠性、可制造性等工程化要素。 丰富的实践案例： 通过多个贴近实际的工程项目案例，帮助读者将所学知识转化为解决实际问题的能力。 面向未来的视野： 关注行业前沿技术和发展趋势，为读者指明学习方向。 无论您是希望系统学习电子系统设计的学生，还是致力于提升专业技能的工程师，《电子系统设计与实践》都将是您不可或缺的得力助手。通过本书的学习，您将能够自信地进行复杂的电子系统设计，掌握核心技术，并在快速发展的电子科技领域开创属于自己的辉煌。