高电压技术

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出版者:中国铁道出版社
作者:李鲁华
出品人:
页数:245
译者:
出版时间:2006-8
价格:20.80元
装帧:
isbn号码:9787113069612
丛书系列:
图书标签:
  • 高电压
  • 电力系统
  • 绝缘技术
  • 放电现象
  • 电晕
  • 电场分析
  • 测试技术
  • 绝缘材料
  • 电气设备
  • 高压试验
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具体描述

高电压技术(五年制高等职业教育电类专业教学用书),ISBN:9787113069612,作者:李鲁华

现代集成电路设计与应用 内容提要 本书深入探讨了现代集成电路(IC)从概念设计到实际制造和测试的完整流程,特别关注了超大规模集成电路(VLSI)的设计方法学、先进的半导体器件物理基础、以及面向高性能、低功耗应用的电路设计技巧。全书内容聚焦于数字电路、模拟电路、混合信号电路的系统级设计,以及支撑这些设计的 EDA(电子设计自动化)工具和流程。本书旨在为电子工程、微电子学专业的学生和工程师提供一套全面、实用的知识体系,帮助他们掌握构建现代复杂系统芯片(SoC)所需的核心技术。 第一章:半导体器件基础与先进工艺 本章首先回顾了PN结和MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)的基本工作原理,但重点在于现代CMOS工艺的演进。详细阐述了从平面CMOS到深亚微米乃至纳米级别工艺的技术挑战,包括短沟道效应、载流子注入、以及量子效应的影响。深入分析了FinFET(鳍式场效应晶体管)和GAA(全环绕栅极)等先进器件结构如何解决传统CMOS的漏电和性能瓶颈。此外,讨论了先进封装技术(如3D集成和Chiplet技术)对系统性能的巨大影响,并简要介绍了SiC(碳化硅)和GaN(氮化镓)等宽禁带半导体在功率电子领域的应用前景(不涉及电网或输电系统)。 第二章:CMOS数字集成电路设计 本章是全书的核心之一,系统介绍了数字IC的设计流程,从系统级抽象到晶体管级实现。 2.1 逻辑门与互连延迟: 详细分析了各种标准单元(Standard Cell)的特性,包括其静态功耗、动态功耗和延迟模型。重点分析了互连线(Interconnect)的RC延迟模型及其对时序的影响,强调了时钟树综合(CTS)在降低时钟偏斜(Skew)和延迟中的关键作用。 2.2 时序分析与设计收敛: 深入讲解了静态时序分析(STA)的理论和实践。区分了建立时间(Setup Time)和保持时间(Hold Time)违例的检查方法,并介绍了修复时序问题的设计技巧,例如缓冲器插入、单元重定时序、以及栅极长度的调整。讨论了异步电路设计的基本概念及其在特定低功耗场景下的应用,但重心仍在于同步设计。 2.3 低功耗数字设计: 探讨了降低动态功耗和静态功耗的多种技术。动态功耗控制包括电压频率调整(DVFS)、时钟门控(Clock Gating)和电源门控(Power Gating)。静态功耗控制则重点介绍亚阈值(Subthreshold)设计的基本原理和挑战,以及负偏置晶体管(NBTI)对长期可靠性的影响。 第三章:模拟与混合信号电路设计 本章侧重于电路块层面的设计,关注信号的精度和噪声控制。 3.1 模拟基础模块: 详细分析了运算放大器(Op-Amp)的设计,包括两级、折叠式和折叠共源共栅(Folded Cascode)结构的频率补偿、增益带宽积(GBW)优化和输出摆幅设计。探讨了锁相环(PLL)和延迟锁定环(DLL)在频率合成和时钟抖动(Jitter)抑制中的作用,但不涉及高压谐振或电力系统同步。 3.2 数据转换器(ADC/DAC): 深入讲解了模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)的架构。重点分析了高精度应用的Sigma-Delta ($SigmaDelta$) 调制器的设计原理、噪声整形技术和失真分析。对于高速应用,详细讨论了流水线(Pipeline)ADC的级间匹配和校准技术。 3.3 噪声与匹配: 分析了集成电路中主要的噪声源,包括热噪声(Thermal Noise)和闪烁噪声(Flicker Noise),以及设计中降低这些噪声的布局和器件尺寸选择策略。讨论了器件失配(Mismatch)对模拟性能的影响,并介绍了共质心(Common Centroid)和对称性布局技术。 第四章:集成电路的物理实现与验证 本章涵盖了从逻辑描述到最终版图的物理实现环节。 4.1 布局与布线(Place & Route): 介绍了自动化布局工具(P&R)的工作流程。强调了设计规则检查(DRC)、金属填充(Metal Fill)以及电迁移(Electromigration)的约束。重点讲解了寄生参数提取(Extraction)过程及其对整体时序签核(Sign-off)的重要性。 4.2 设计验证与可制造性设计(DFM): 阐述了功能验证方法,包括仿真(Simulation)和形式验证(Formal Verification)。详细介绍了静态(Static)和动态(Dynamic)功耗签核的流程。在可制造性方面,讨论了光刻(Lithography)技术的限制如何影响最小特征尺寸的实现,以及如何通过DFM规则来确保芯片在大规模生产中的良率。 4.3 硬件描述语言与综合: 简要回顾了VHDL和Verilog/SystemVerilog在描述硬件行为和结构中的应用,并重点讨论了逻辑综合(Logic Synthesis)工具如何将高层次描述映射到目标工艺库的晶体管级实现,以及如何利用综合约束(SDC文件)指导优化过程。 结语 本书内容聚焦于信息处理和通信领域的集成电路设计范畴,强调使用先进的CMOS技术实现高性能、高集成度的数字和模拟功能模块。全书技术点密集,旨在提供一套坚实的半导体集成电路设计基础,为读者后续进入前端设计、后端物理实现或验证领域打下坚实的基础。

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读后感

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用户评价

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这本《高电压技术》简直是为我们这些在电力系统领域摸爬滚打的工程师量身定做的宝典!我得说,一开始我还有点担心内容会过于晦涩难懂,毕竟高电压这个领域,理论基础和实际应用常常是两座大山。但这本书的编排方式极其巧妙,它没有一上来就抛出一堆复杂的公式和抽象的概念,而是采用了循序渐进的引导方式。比如,在讲解电晕放电现象时,作者不仅深入剖析了其物理机理,还结合了大量的实际案例,比如输电线路上的噪声和电磁干扰问题,让我们一下子就能抓住问题的核心。更让我印象深刻的是,书中对绝缘配合的设计思路进行了详尽的阐述,从理论推导到规范应用,再到实际运行中的老化和劣化分析,逻辑链条完整得让人拍案叫绝。阅读过程中,我仿佛有一位经验丰富的前辈在我身边,随时解答我的疑惑,并指出那些教科书上常常一带而过的“陷阱”。这本书的价值远超一般教材,它更像是一本实战手册,能切实提高我们在高压设备设计、试验和运行维护中的决策能力和问题解决效率。对于想要从理论走向实践,或者希望系统性巩固自身知识体系的同行们,这绝对是书架上不可或缺的一本重量级参考资料。

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坦白讲,我阅读技术书籍的耐心通常不会太好,很多书读一半就束之高阁了。但《高电压技术》这本书,却有一种让人沉浸进去的魔力。它的叙事风格非常具有启发性,不像那种枯燥的学术论文集。作者似乎非常注重知识体系的内在逻辑和结构美感。例如,在处理电磁场理论与高压绝缘设计的关系时,他们没有生硬地割裂开来,而是通过电场分布的分析图谱,将抽象的电磁场概念具象化为绝缘子表面的电位梯度,这种“可视化”的讲解方式,极大地降低了理解门槛。此外,书中对不同绝缘介质的比较分析也做得极为到位,无论是气体、液体还是固体绝缘,其击穿特性、寿命预测模型都有独到的见解。对于我们进行新材料、新结构设备研发的人员来说,这种横向的、对比式的知识呈现,能迅速拓宽我们的思路,启发我们从多个维度去思考绝缘可靠性的提升路径。这本书无疑是扎实的学术积累与前沿工程实践完美结合的典范。

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我必须强调一下这本书在“前沿性”和“系统性”上的平衡把握。在如今技术迭代如此迅速的领域,一本好的专业书必须跟上时代的步伐。《高电压技术》在这方面做得非常出色。它不仅涵盖了传统的高压输变电设备的理论基础,还专门辟出了章节深入探讨了特高压直流输电中的关键技术挑战,比如直流绝缘子的设计优化和电磁环境的控制策略。这些内容对于那些正处在电力行业转型升级前沿的技术人员来说,简直是及时雨。书中对于直流电场和交流电场的差异性分析,以及如何在高压直流系统中处理空间电荷效应,都有深入的探讨,这些都是日常学习中比较容易被忽略,但在实际工程中却至关重要的细节。阅读它,我感觉自己不仅仅是在学习高电压技术,更是在参与一场关于未来电力系统的思想碰撞。它不仅传授知识,更培养了一种对技术趋势的敏锐洞察力。这本书无疑是面向未来十年电力行业发展的一份高质量路线图。

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这本书的阅读体验,对于我这种偏爱动手实践的工程师而言,简直是一次酣畅淋漓的体验。我一直觉得,理论知识如果不能指导实践,那终究是空中楼阁。《高电压技术》这本书的特别之处在于,它似乎总是能在我提出一个技术疑问之前,就提前给出了详尽的解答路径。例如,在讨论高压试验技术时,书中对各种试验方法(如冲击耐压试验、工频耐压试验)的原理、设备选型、环境要求以及结果评定标准,都进行了条分缕析的介绍。更难能可贵的是,作者还探讨了现代高压设备(如GIS、SF6断路器)在不同运行环境下的老化特性和诊断技术,这部分内容更新颖,对于我们日常的设备健康管理大有裨益。我甚至在书中找到了关于局部放电检测技术的最新发展趋势,这在其他较早出版的专业书籍中是很少见的。这本书的排版清晰,索引做得也很到位,需要查找特定内容时可以迅速定位,极大地提高了我的查阅效率。可以说,它不仅教会了我“是什么”,更教会了我“怎么做”和“为什么这样做是最好的”。

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说实话,我拿到这本书的时候,首先被其内容的深度和广度所震撼。很多号称“全面”的参考书,要么是侧重于理论的堆砌,要么就是偏向于某种特定设备的介绍,但《高电压技术》这本书在这方面做得非常平衡。特别是关于雷电防护和操作过电压的章节,简直是精妙绝伦。它不仅详细分析了大气过电压的发生过程、波形特性,还把不同的防护手段,从简单的避雷器选型到复杂的接地网设计,进行了非常细致的对比和优化分析。我尤其欣赏作者在处理数学模型时的严谨性,但更赞赏他们是如何将这些复杂的数学描述“翻译”成工程师可以理解和操作的工程语言。书中穿插的图表和仿真结果非常直观,比如不同波形对绝缘介质的影响,用图示的方式展现出来,比单纯的文字描述更具说服力。读完这些章节,我感觉自己对电网的暂态过程有了更深层次的理解,不再是死记硬背公式,而是真正理解了能量在电网中是如何传递和耗散的。对于从事电网规划和继电保护工作的人员来说,这本书提供的理论深度和工程实践的结合度,绝对是顶尖水平。

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