模拟电路数字电路微处理机实验(第二版)

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出版者:浙江大学出版社
作者:吴仲海
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1993-08
价格:11.95
装帧:平装
isbn号码:9787308012614
丛书系列:
图书标签:
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具体描述

现代电子系统设计与实践:基于前沿技术的深入探索 本书聚焦于当代电子系统设计与实现的核心挑战,旨在为读者提供一套系统、深入且高度实用的知识体系。全书涵盖了从基础器件原理到复杂系统集成的多个层面,特别强调了前沿技术在工程实践中的应用,力求在理论深度与工程实用性之间找到完美的平衡点。 第一部分:高级模拟电路设计与信号完整性 本部分深入探讨了现代高速模拟电路设计中不可或缺的关键技术与挑战。我们不再停留在经典的运算放大器分析层面,而是将重点放在了高精度、高速度、低噪声的设计范畴。 章节一:超高速、低功耗集成电路工艺与器件模型 详细剖析了先进半导体制造工艺(如FinFET、SOI)对模拟性能的影响。重点分析了新型晶体管在射频(RF)和混合信号(Mixed-Signal)设计中的非线性特性、寄生效应建模,以及如何利用先进的模型参数进行精确仿真和优化。讨论了亚阈值工作区的设计技巧及其在物联网(IoT)低功耗应用中的潜力。 章节二:高速数据转换器(ADC/DAC)的设计理论与优化 全面阐述了Sigma-Delta ($Sigma-Delta$)、流水线(Pipelined)以及闪烁式(Flash)模数转换器的架构选择、关键性能指标(如ENOB、SFDR、Jitter容限)的量化分析。针对实际应用中常见的采样保持电路(Sample-and-Hold)的非线性失真、时钟抖动(Clock Jitter)对系统性能的影响进行了深入的数学建模与补偿策略的讨论。特别加入了一章关于自校准(Self-Calibration)技术在提升数据转换器动态范围和线性度方面的最新进展。 章节三:射频(RF)前端电路设计与电磁兼容(EMC) 本章专注于无线通信系统中的关键模拟模块。详细介绍了低噪声放大器(LNA)、混频器(Mixer)和压控振荡器(VCO)的设计优化,侧重于如何平衡增益、噪声系数(NF)和线性度(IP3)。此外,针对高速信号传输中的信号完整性(SI)与电源完整性(PI)问题,引入了先进的传输线理论、串扰分析,以及PCB布局层面的电磁屏蔽与去耦技术,确保系统在GHz频段的稳定工作。 --- 第二部分:现代数字系统架构与硬件加速 本部分突破了传统数字逻辑设计的范畴,聚焦于如何构建高性能、可重构的现代数字计算核心,并深入研究了面向特定任务的硬件加速方法。 章节四:可编程逻辑器件(FPGA)的高级应用与硬件描述语言(HDL)深度优化 本书深入讲解了基于Verilog/VHDL的高效代码编写规范,强调时序约束(Timing Constraints)的精确设置与静态时序分析(STA)。重点分析了FPGA内部资源(如LUT、BRAM、DSP Slice)的最佳映射策略,包括流水线化(Pipelining)、并行化(Parallelism)和资源共享技术,以榨取器件的最大性能。此外,介绍了现代高层次综合(HLS)工具链的工作原理及其在算法向硬件转换中的应用。 章节五:嵌入式处理器系统与异构计算 本部分详细剖析了现代高性能嵌入式处理器(如ARM Cortex-A/R系列)的微架构,包括缓存层次结构、乱序执行单元的工作机制。区别于传统的微处理器实验,本书重点放在系统级编程与性能调优。引入了异构计算的概念,深入探讨了CPU、GPU以及特定领域加速器(如AI加速器IP核)之间的数据传输机制(如DMA、AXI总线协议)和任务卸载策略,为构建实时、高吞吐量的嵌入式AI应用奠定基础。 章节六:实时操作系统(RTOS)内核与驱动程序开发 聚焦于对时间敏感的应用场景,如工业控制和医疗设备。详细分析了主流RTOS(如FreeRTOS, Zephyr)的内核结构,包括任务调度算法(如优先级继承、时间片轮转)、中断处理机制(ISR)和同步机制(信号量、互斥锁)的底层实现。通过实战案例,指导读者如何编写高效、无死锁的设备驱动程序,并进行中断延迟和抖动分析,确保系统满足严格的实时性要求。 --- 第三部分:嵌入式系统集成、测试与高级接口技术 本部分致力于将前述的模拟与数字设计知识融会贯通,构建完整的、具备工业级标准的嵌入式系统,并探讨系统层面的可靠性与通信技术。 章节七:面向工业物联网(IIoT)的通信协议栈实现 本章深入探讨了现代嵌入式系统所需的关键通信技术。不仅仅停留在TCP/IP基础,而是着重讲解了TSN(时间敏感网络)在工业现场的部署挑战、OPC UA的数据模型与安全机制。对于无线通信,详细分析了LoRaWAN/NB-IoT的物理层特性、MAC层机制及其在低功耗广域网中的功耗优化策略。 章节八:电源管理与系统热设计 电子系统的可靠性与寿命直接受电源和热量控制影响。本章详述了DC-DC转换器(Buck/Boost)的环路补偿设计,确保转换器在负载瞬态变化时的稳定性和快速响应。在热管理方面,引入了有限元方法(FEM)在PCB和封装级别进行热仿真和分析的流程,指导读者如何通过优化叠层设计、使用导热材料来管理高密度集成电路的功耗和发热问题。 章节九:系统级调试、验证与故障注入 强调了现代电子系统“设计即测试”的理念。全面介绍了JTAG/Boundary Scan在板级调试中的应用,以及硬件逻辑分析仪在高速信号采集与协议解码中的高级技巧。本章的独特之处在于引入了故障注入(Fault Injection)方法学,用于评估系统在面对随机硬件错误、软错误(Soft Errors)时的鲁棒性(Robustness),这是确保高可靠性系统(如汽车电子、航空电子)设计必不可少的环节。 全书特色: 本书通过一系列高度贴近前沿工程实践的案例和设计挑战,引导读者超越教科书式的理论推导,直接面对真实世界中的设计难题。每一个设计模块都配备了最新的EDA工具链指导,强调跨学科知识的融合,培养读者从器件级理解到系统级优化的完整工程思维链条。读者在完成本书学习后,将具备独立设计、实现和验证复杂现代电子系统的核心能力。

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读后感

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用户评价

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坦白讲,我对那些堆砌新名词、追求时髦概念的书籍一直抱有戒心。但这本书的扎实基础和对核心原理的坚持让我感到无比信赖。它的内容核心紧紧围绕着电子工程的“硬核”知识展开,不追求花哨的表面功夫。虽然书名中带有“第二版”,但其中对基础元器件的分析深度,完全可以媲美许多专著。阅读过程中,我发现它在描述半导体物理基础时,没有过度陷入高深的量子力学,而是巧妙地聚焦于对电路工程师最实用的层面——即如何用这些物理知识来解释宏观的I-V特性曲线和工作点选择。这种恰到好处的取舍,使得内容既有深度,又不至于让读者望而却步。它教会我的不是一堆临时的“技巧”,而是构建一个稳固的、可以应对未来技术迭代的知识框架。在我看来,一本好的教材,就是能让你在离开课堂多年后,依然能翻开它,找到最初的思考路径和解决问题的钥匙。

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从一个长期与实验台为伴的实践者角度来看,这本书的价值体现在其近乎于“傻瓜式”的实验指导上。很多教材的实验部分往往是“说了等于没说”,给出的步骤含糊不清,导致我们耗费大量时间在硬件连接和调试上,而不是理解背后的原理。这本书则不然,它的实验指导详尽到令人感动,从所需的器件清单、精确的接线图,到预期的结果波形,都标注得清清楚楚。我尤其赞赏其中关于故障排查和误差分析的章节,这才是真正体现“工程思维”的地方。它没有假定你的实验条件是完美的,而是预设了各种可能出现的偏差——比如元件参数漂移、电源噪声干扰等等——并教你如何用系统的、科学的方法去定位和解决问题。这比单纯地“做出结果”要重要得多。通过跟着书上的步骤一步步完成那些复杂的实验项目,我不仅掌握了操作技能,更重要的是,培养了一种对细节的敬畏心和解决实际问题的信心。

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这本书的编排逻辑简直是教科书级别的典范,结构清晰到令人发指。我特别欣赏它循序渐进的叙事方式,从最基础的二极管特性开始,然后逐步过渡到复杂的集成运放电路,再到后半部分引入的逻辑门和组合电路设计,每一步的衔接都像是精心设计过的阶梯,让你在不知不觉中就爬上了更高的知识台阶。我通常不喜欢那种上来就抛出大量公式的书籍,但这本书在这方面处理得非常巧妙,它会先用生动的语言描述一个现象或者一个元器件的工作原理,然后再引入数学模型进行精确量化,这种先感性认识后理性分析的模式,极大地提高了我的学习效率和兴趣。而且,不同章节之间的知识点相互呼应,比如你在前面对某个元件特性的深入理解,会在后面对整个系统的分析中起到支撑作用,这种全局观的培养,对于我们将来从事硬件设计工作至关重要。说实话,我以前总觉得模拟电路和数字电路是两个相对独立的领域,但这本书成功地在它们之间架起了一座坚实的桥梁,让我看到了整个电子系统设计的一体化思维。

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这本书简直是为我们这些在校学生量身定做的宝典啊!我刚拿到手的时候,光是翻阅目录就被它的广度和深度给镇住了。它不仅仅是简单地罗列知识点,而是那种真正能把理论与实践紧密结合起来的教材。尤其是它在讲解基础概念时,那种抽丝剥茧的严谨态度,让人印象深刻。不像有些书,只是把公式摆在那儿,让你自己去琢磨背后的物理意义,这本书会耐心地带你走过每一步的推导过程,让你真正理解“为什么是这样”。我记得有一次我在做一个关于晶体管特性的实验,遇到了一个棘手的饱和区问题,对着仿真结果百思不得其解,翻开这本书的相应章节,里面的图示和文字解释竟然完美契合了我遇到的困境,提供的排查思路清晰得如同黑白分明的电路图。这本书的配图也做得非常到位,那些复杂的波形图和模块框图,既清晰又标注明确,极大地降低了我们初学者理解抽象概念的门槛。毫无疑问,它已经成了我解决日常学习难题的首选参考书,那种踏实感是其他任何资料都无法替代的。

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这本书的排版和装帧质量也绝对是值得称赞的一点,这对于长时间阅读和翻阅的参考书来说至关重要。纸张的质感很好,即使在实验室强光下长时间阅读,眼睛也不会感到过度疲劳。字体选择清晰易辨,关键的公式和符号加粗或使用不同的字体样式进行区分,使得我们在快速查阅某个特定公式时,能够一目了然。更让我惊喜的是,它的索引部分做得非常细致,当你试图查找某个特定术语或应用实例时,能迅速定位到对应的页码,这极大地提高了我的复习效率。一本内容再好的书,如果阅读体验很差,也会让人望而却步。这本教材在细节上的用心,体现了编者对使用者的尊重。它不仅仅是一本知识的载体,更是一件精心打磨的工具,让你在学习的旅程中,拥有一个既可靠又舒适的伙伴,真正做到让学习过程本身也成为一种享受。

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