基本信息
书名：21世纪高等学校规划教材 电子系统实习教程
定价：34.00元
作者：赵莹
出版社：中国电力出版社
出版日期：2012-06-01
ISBN：9787512328235
字数：
页码：
版次：1
装帧：平装
开本：16开
商品重量：0.581kg
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《电子系统实习教程》由赵莹主编，为了适应电路电子技术日新月异的发展形势，培养适应21世纪高等学校人才，加强学生实践能力和创新能力的培养，按照高等学校电路电子技术基础课程教学基本要求，编者们编写了这本教材，通过对本书的学习，可以使学生在较短的时间内，以*快的速度掌握电路电子系统设计的基本方法、EDA软件的使用，并在有限的时间内完成电路电子系统设计的课题。
内容提要
《电子系统实习教程》由赵莹主编，本书为21世纪高等学校规划教材。本书共分为电路CAD实习、电子线路实习和电子CAD实习三篇。其中，电路CAD实习是为配合电路理论课程而开设的实习；电子线路实习是为配合模拟电子技术基础课程而开设的实习；电子CAD实习是为配合电子技术、单片机原理及应用等课程而开设的实习。通过对本书的学习，可以使学生在较短的时间内，以快的速度掌握电路电子系统设计的基本方法、EDA软件的使用，并在有限的时间内完成电路电子系统设计的课题。《电子系统实习教程》可作为高等院校电子类、电气类、自动化类及相关专业实训教材，也可作为广大电路设计工作者的参考用书。
目录
作者介绍
文摘
序言
《电子系统设计与实践》 内容简介 本书旨在为读者提供一套全面、深入的电子系统设计与实践的学习指南。内容涵盖了从基础理论到高级应用，从理论分析到工程实现的全过程，力求帮助读者建立扎实的电子系统知识体系，并掌握在实际项目中解决复杂问题的能力。本书适用于高等院校电子信息类、自动化类、计算机类等相关专业的本科生、研究生，以及从事电子系统设计、开发和研究的工程师。 第一部分：电子系统基础理论与建模 本部分将从最基本的概念出发，为读者打下坚实的理论基础。 第一章：电子系统概述 1.1 电子系统的定义与分类： 深入探讨电子系统的本质，理解其在现代社会中的重要性。介绍电子系统的不同分类方式，如模拟系统、数字系统、混合信号系统，以及按功能划分的通信系统、控制系统、信息处理系统等。 1.2 电子系统的基本组成： 分析典型的电子系统，如传感器、信号调理电路、微处理器/控制器、执行器、电源管理单元等，阐述它们在系统中的作用和相互关系。 1.3 系统级设计方法论： 介绍系统设计的层次化方法，包括需求分析、功能分解、模块划分、接口定义等关键步骤。强调模块化设计、抽象化思维的重要性，以及如何利用模型驱动设计（MDD）等先进理念。 1.4 关键性能指标与评估： 讲解电子系统设计中常用的性能指标，如带宽、噪声系数、动态范围、功耗、响应时间、稳定性、精度、可靠性等，并阐述如何进行量化评估和优化。 第二章：模拟电路基础与应用 2.1 运算放大器（Op-Amp）原理与应用： 详细介绍运算放大器的内部结构、理想模型与实际模型，重点讲解其差分输入、高增益、低输出阻抗等特性。深入阐述同相放大器、反相放大器、电压跟随器、加法器、减法器、积分器、微分器等基本应用电路的设计与分析。 2.2 滤波器设计与实现： 介绍滤波器在信号处理中的作用，包括低通、高通、带通、带阻滤波器。讲解不同类型滤波器的基本原理（如RC滤波器、RLC滤波器），并引入巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔等滤波器逼近理论，重点介绍有源滤波器的设计方法，如Sallen-Key结构。 2.3 信号源与信号产生： 探讨振荡器电路（如RC振荡器、LC振荡器、石英晶体振荡器）的基本原理，以及如何实现不同频率和波形的信号产生。介绍函数发生器的工作原理，以及如何生成正弦波、方波、三角波等。 2.4 稳压电源与功率管理： 分析线性稳压器和开关稳压器的工作原理，讲解如何选择合适的稳压器以满足不同应用的需求。介绍电池管理系统（BMS）的基本概念，以及在便携式电子设备中的电源管理策略。 第三章：数字电路与逻辑设计 3.1 数字逻辑基础： 回顾布尔代数、逻辑门（AND, OR, NOT, XOR等）和基本逻辑表达式。介绍组合逻辑电路的设计方法，如卡诺图化简、逻辑方程化简。 3.2 时序逻辑电路： 深入讲解触发器（D触发器、JK触发器、T触发器）的工作原理，以及如何利用触发器构建寄存器、移位寄存器、计数器（同步计数器、异步计数器）等。 3.3 有限状态机（FSM）设计： 介绍Mealy型和Moore型有限状态机的建模方法，如何设计状态转移图和状态表。重点讲解FSM在控制逻辑设计中的应用，如序列发生器、交通灯控制器等。 3.4 可编程逻辑器件（PLD）： 介绍CPLD和FPGA的基本结构和工作原理，以及硬件描述语言（HDL）如VHDL或Verilog在PLD设计中的应用。讲解如何利用PLD实现复杂的数字逻辑功能。 第四章：微控制器与嵌入式系统 4.1 微控制器（MCU）架构： 介绍典型MCU的组成部分，如CPU核心、存储器（RAM/ROM/Flash）、输入/输出（I/O）接口、定时器/计数器、中断控制器、ADC/DAC等。 4.2 嵌入式系统软件开发： 讲解嵌入式C语言编程基础，以及如何利用编译器、调试器等工具链进行开发。介绍中断处理、多任务（RTOS）等概念。 4.3 外设接口与驱动开发： 详细介绍MCU常用的通信接口，如UART、SPI、I2C、USB、CAN等，以及如何进行硬件连接和软件驱动程序编写。 4.4 嵌入式系统整体设计： 整合硬件和软件，讨论嵌入式系统的整体设计流程，包括硬件选型、软件架构设计、系统集成与调试。 第二部分：电子系统实现与集成 本部分将侧重于将理论知识转化为实际产品，强调实践操作和工程方法。 第五章：电路板设计（PCB）与制造 5.1 PCB设计流程： 介绍PCB设计的完整流程，从原理图输入、元件库创建、PCB布局、布线、DRC（设计规则检查）到 Gerber文件生成。 5.2 布局与布线技巧： 重点讲解影响电路性能的关键因素，如信号完整性、电源完整性、电磁兼容性（EMC）。指导读者掌握信号走线的优化、电源/地平面设计、去耦电容选择等技巧。 5.3 PCB制造工艺与装配： 简述PCB的制造过程，包括蚀刻、钻孔、电镀、阻焊层、丝印等。介绍贴片（SMT）和穿孔（DIP）元件的焊接工艺，以及元器件的选型与采购。 5.4 PCB设计工具介绍： 介绍主流的PCB设计软件，如 Altium Designer, Eagle, KiCad等，并指导读者使用其中的关键功能。 第六章：信号完整性（SI）与电源完整性（PI） 6.1 信号完整性基础： 讲解高频信号在传输线上的行为，如反射、串扰、振铃、过冲/下冲等。介绍传输线理论、阻抗匹配、端接方法。 6.2 信号完整性分析工具： 介绍SI仿真工具（如HyperLynx, ADS）的应用，以及如何利用仿真结果进行PCB设计优化。 6.3 电源完整性基础： 探讨电源系统中存在的噪声、压降、纹波等问题。讲解电源分配网络（PDN）的设计原则，包括低阻抗PDN、去耦网络设计。 6.4 电源完整性分析与测试： 介绍PI仿真工具的应用，以及如何通过实际测量（如使用示波器、频谱分析仪）来评估电源的稳定性。 第七章：电磁兼容性（EMC）设计 7.1 EMC基本概念与法规： 介绍电磁干扰（EMI）和电磁敏感性（EMS）的概念，以及常见的EMC标准和认证要求。 7.2 EMI产生源分析： 识别电子系统中主要的EMI产生源，如开关电源、高速数字信号、时钟信号、射频电路等。 7.3 EMC设计技术： 讲解PCB布局布线中的EMC设计原则，如屏蔽、滤波、接地、线缆管理、元器件选型等。 7.4 EMC测试与整改： 介绍EMC测试环境和测试设备，以及如何根据测试结果进行系统整改，确保产品符合EMC要求。 第八章：硬件调试与测试 8.1 常用测试仪器介绍： 详细介绍示波器、函数发生器、万用表、逻辑分析仪、频谱分析仪等基本测试仪器的工作原理和使用方法。 8.2 电路调试方法： 传授系统化的电路调试流程，包括自检、功能测试、参数测量、故障定位等。 8.3 硬件验证策略： 介绍在不同设计阶段进行的硬件验证，如原型验证、系统集成验证、产品验证。 8.4 故障分析与排除： 讲解常见的硬件故障现象，并提供系统化的故障分析和排除思路。 第三部分：高级电子系统主题与前沿应用 本部分将拓展读者的视野，介绍当前电子系统设计中的一些热门领域和未来发展方向。 第九章：通信接口与网络 9.1 有线通信接口： 深入讲解RS-232, RS-485, Ethernet等有线通信接口的协议、物理层和电气特性。 9.2 无线通信基础： 介绍无线通信的基本原理，包括调制解调、射频收发、天线原理。重点讲解Wi-Fi, Bluetooth, LoRa等常用无线通信技术。 9.3 通信协议栈： 介绍TCP/IP协议栈、OSI模型等通信协议概念，以及在嵌入式系统中实现网络通信的方案。 第十章：嵌入式系统中的信号处理 10.1 数字信号处理（DSP）基础： 介绍离散时间信号、离散傅里叶变换（DFT）、快速傅里叶变换（FFT）等基本概念。 10.2 DSP算法实现： 讲解滤波算法、自适应滤波算法、FFT算法在嵌入式处理器上的实现方法。 10.3 特定应用DSP： 介绍DSP在音频处理、图像处理、通信信号处理等领域的应用实例。 第十一章：传感器技术与物联网（IoT） 11.1 常用传感器原理与应用： 介绍温度传感器、湿度传感器、压力传感器、加速度传感器、陀螺仪、光学传感器等的工作原理及其在不同场景下的应用。 11.2 传感器信号调理： 讲解如何对传感器输出的微弱信号进行放大、滤波、线性化等处理，以提高信号质量。 11.3 物联网系统架构： 介绍物联网的典型架构，包括感知层、网络层、平台层、应用层。 11.4 物联网设备开发： 讲解如何利用微控制器、通信模块和云平台开发物联网设备，实现数据采集、传输和控制。 第十二章：高级电子系统设计趋势 12.1 人工智能与机器学习在电子系统中的应用： 探讨AI算法在嵌入式设备上的部署，如边缘计算、推理加速。 12.2 低功耗设计技术： 介绍在电池供电设备中实现超低功耗的设计策略，包括休眠模式、动态电压调频（DVFS）等。 12.3 系统级可靠性设计： 探讨如何通过冗余设计、故障检测与恢复等技术提高电子系统的可靠性。 12.4 软件定义硬件（SDH）与可重构计算： 介绍SDH的概念，以及FPGA等可重构平台在实现灵活硬件功能方面的优势。 本书将通过理论讲解、案例分析、实验指导相结合的方式，引导读者逐步掌握电子系统的设计、实现、调试与优化能力，为未来在电子技术领域的深入学习和创新实践奠定坚实的基础。
这本书的编排结构，透露出一种非常现代的教育理念，它似乎不仅仅是针对某一门具体课程的辅导材料，更像是一份面向未来工程师的素养手册。我发现它在介绍每一个电子系统模块时，都会习惯性地从“系统需求分析”开始，然后才是“模块设计”和“测试验证”。这种自上而下的设计思路，跟我之前学过的很多偏重于“自下而上”堆砌知识点的教材有显著区别。这种架构的好处在于，能培养读者全局观，让你在动手之前先学会“动脑思考”系统的边界条件和性能指标。虽然在某些前沿技术细节的深入程度上，可能还无法与专门的研究型专著匹敌，但对于培养一个具备完整工程思维的“规划者”而言，这种结构是极其高效且必要的。