The Circuit Designer's Companion, Second Edition pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Butterworth-Heinemann

作者:Williams, Tim

出品人:

页数:368

译者:

出版时间:2005-1

价格:448.00元

装帧:Pap

isbn号码:9780750663700

丛书系列:

图书标签:

电气
电子
专业
电路设计
模拟电路
数字电路
电子工程
电路分析
EDA工具
信号完整性
电源管理
嵌入式系统
电路仿真

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具体描述

Tim Williams' Circuit Designer's Companion provides a unique masterclass in practical electronic design that draws on his considerable experience as a consultant and design engineer. As well as introducing key areas of design with insider's knowledge, Tim focuses on the art of designing circuits so that every production model will perform its specified function - and no other unwanted function - reliably over its lifetime.

The combination of design alchemy and awareness of commercial and manufacturing factors makes this an essential companion for the professional electronics designer. Topics covered include analog and digital circuits, component types, power supplies and printed circuit board design.

The second edition includes new material on microcontrollers, surface mount processes, power semiconductors and interfaces, bringing this classic work up to date for a new generation of designers.

Â· A unique masterclass in the design of optimized, reliable electronic circuits

Â· Beyond the lab - a guide to electronic design for production, where cost-effective design is imperative

Â· Tips and know-how provide a whole education for the novice, with something to offer the most seasoned professional

电子系统设计大师的实用指南：电路设计工程师的必备参考手册深入浅出，聚焦实践：从理论到应用的无缝衔接本书旨在成为每一位电子系统设计工程师、电路设计师，以及电子工程专业学生案头的“实战手册”。它摒弃了过于冗长和晦涩的纯理论推导，转而将重点放在可操作性、工程决策、以及实际系统实现中遇到的核心挑战上。我们深知，在快速迭代的电子产品开发周期中，工程师最需要的不是一本百科全书，而是一本能够提供即时、有效解决方案的工具箱。本书的核心理念是：好的设计源于对基本原理的深刻理解和对设计约束的精确权衡。第一部分：基础功的再夯实与现代设计范式的确立本部分着重于回顾和深化那些在任何复杂电子系统设计中都不可或缺的基础知识，并引入现代设计流程中必须考虑的关键因素。 1. 信号完整性与电源完整性：现代设计的双重支柱在高速数字和射频电路设计日益普及的今天，信号完整性（SI）和电源完整性（PI）已不再是“可选”的附加考量，而是决定产品成败的关键。 SI 深入剖析：我们将详细探讨反射、串扰、时序裕量（Timing Margin）等核心概念。书中提供了丰富的案例分析，指导读者如何选择合适的传输线模型（如特性的阻抗匹配），如何处理过冲（Overshoot）和下冲（Undershoot），以及在PCB层面进行端接技术（Termination Schemes）的最佳实践——包括串联、并联、AC/DC端接的适用场景与计算方法。重点关注眼图（Eye Diagram）的解读，教授工程师如何通过眼图来诊断信号质量问题，并给出具体的PCB布局调整建议。 PI 的系统化方法：电源完整性被视为“直流到高频”的信号完整性问题。本书详述了去耦电容（Decoupling Capacitors）的选型与布局策略，解释了“多层去耦网络”的物理意义，而非仅仅堆叠电容。我们深入探讨了封装寄生参数（Package Parasitics）对电源平面的影响，以及如何通过电源平面设计（Power Plane Design）来最小化电源噪声（Power Noise）和地弹（Ground Bounce）。特别加入了关于DC-DC 转换器输出纹波抑制在实际应用中的工程考量。 2. 元器件选型与建模的艺术选择正确的元器件是设计流程的起点。本书强调“理解数据手册的潜台词”。被动元件的隐性行为：晶体管和电容不仅仅是理想模型所描述的符号。我们详细分析了电容的等效串联电感（ESL）和等效串联电阻（ESR）在高频下的影响，以及电感器的饱和电流与Q值在不同工作点下的变化。如何根据工作频率选择MLCC、钽电容或聚合物电容，并避免常见的陶瓷电容“有效电容值随直流偏压降低”的问题。半导体器件的边界条件：针对主流的MOSFET和BJT，本书着重于开关速度、导通电阻（$R_{DS(on)}$）与热阻（$R_{th}$）之间的权衡。如何利用数据手册中的SOA（Safe Operating Area）图表来确保器件的可靠性，而不是仅仅看最大额定值。第二部分：关键电路模块的精细化设计与优化本部分是本书的精华所在，聚焦于实际系统中高频、高精度、高可靠性模块的设计技巧。 3. 模拟前端（AFE）的设计优化模拟前端是连接物理世界和数字处理的核心，其噪声性能直接决定了系统的整体信噪比（SNR）。噪声管理与预算：系统性地建立噪声预算模型，从传感器接口到ADC输入端，对每一级的噪声贡献进行量化。重点讲解了电压基准源（Voltage Reference）的噪声隔离技术，包括如何使用低噪声LDO和电荷泵来优化参考电压的纯净度。跨阻放大器（TIA）与仪表放大器（INA）的应用精要：针对光电二极管和桥式传感器，本书提供了TIA的环路稳定性分析方法，包括如何选择反馈电容以优化带宽与噪声的折衷。对于INA，深入探讨了共模抑制比（CMRR）在实际应用中的衰减效应，以及如何通过布局来最小化其随频率变化的劣化。 4. 射频（RF）与微波电路的集成化挑战随着无线通信的普及，理解和处理RF效应变得至关重要。匹配网络设计：从史密斯圆图（Smith Chart）的基础应用出发，本书着重于L-C匹配网络的实际元件值选择和Q因子对带宽的影响。提供了实用的阻抗变换器设计步骤，并讨论了有源匹配与无源匹配的适用场景。滤波器设计与布局：涵盖了从LC低通/带通滤波器到微带线（Microstrip）滤波器的过渡。强调了寄生效应和耦合对高频滤波器性能的破坏性，并指导读者如何利用电磁仿真工具（如HFSS或Keysight ADS的初步概念）来验证布局效果。第三部分：可靠性、测试与系统集成的高级考量一个成功的产品不仅要满足功能指标，更要在长期运行中保持稳定，并易于制造和调试。 5. 热管理与机械/电气协同设计热量是电子系统可靠性的头号敌人。热阻路径分析：教授如何从芯片的结温（$T_J$）出发，计算通过封装、焊盘、PCB铜层到环境的总热阻路径。详细介绍导热过孔（Thermal Vias）的阵列设计和数量估算，以及如何利用PCB的多层结构来有效散热。机械应力与可靠性：讨论了PCB的热膨胀差异对高密度BGA封装和BGA焊点的潜在风险，以及在严苛环境下（如汽车或工业应用）如何选择合适的PCB材料（如高Tg板材）来增强机械稳定性。 6. 可制造性设计（DFM）与测试性设计（DFT）优秀的设计必须易于生产和快速验证。 PCB布局的制造约束：明确了最小间距、最小焊盘尺寸、走线宽度等受限于不同PCB制程能力（如HDI, FR4）的参数。如何设计易于清洗的助焊剂残留控制区域。集成测试点的策略：如何在不影响电路性能的前提下，策略性地在关键节点（如高频信号回波点、电源噪声源）预留测试焊盘或探针点。讲解了边界扫描（JTAG）在系统级测试中的应用，以及如何为ICT（In-Circuit Test）提供必要的测试可达性。本书致力于提供的是一套思维框架和工程技巧，帮助工程师在面对前沿技术挑战时，能够快速地将理论知识转化为稳健、高效、可量产的硬件设计。它不是一本教科书，而是一本伴随工程师职业生涯成长的实用“秘籍”。