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出版者:中国电力出版社

作者:山东电力集团公司

出品人:

页数:458

译者:

出版时间:2005-8

价格:57.00元

装帧:

isbn号码:9787508328621

丛书系列:

图书标签:

• 直流设备
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《现代集成电路设计与应用》 图书简介 在电子信息技术飞速发展的今天，集成电路（IC）作为现代信息社会的基石，其重要性不言而喻。无论是在消费电子、通信系统、汽车电子，还是在航空航天、工业控制等领域，高性能、低功耗的集成电路都是实现先进功能的核心。本书《现代集成电路设计与应用》旨在为电子工程、微电子学、通信工程等相关专业的学生、工程师以及技术研发人员，提供一个全面、深入且紧跟行业前沿的集成电路设计与应用知识体系。 本书内容组织严谨，逻辑清晰，从基础理论出发，逐步深入到前沿设计方法和实际应用案例，力求构建起理论与实践紧密结合的学习路径。全书共分为六大部分，涵盖了集成电路设计流程的各个关键环节。 第一部分：基础理论与器件模型 本部分是理解后续高级设计的基石。我们将详细阐述半导体物理基础，重点介绍MOS晶体管的工作原理、器件参数提取方法以及SPICE模型在电路仿真中的应用。不同工艺节点下晶体管特性的演变，如短沟道效应、亚阈值导电等，将得到深入探讨。此外，本部分还将系统介绍互补金属氧化物半导体（CMOS）技术的基本工艺流程和设计规则，使读者对芯片的物理实现有一个宏观而具体的认识。重点关注低噪声、高线性度对器件特性的要求与权衡。 第二部分：模拟集成电路设计 模拟电路是实现信号调理、放大、滤波和数据转换的核心。本部分聚焦于高性能模拟IC的设计挑战与实现技巧。内容涵盖： 1. 基本单元电路设计： 深入分析共源、共射放大器、差分对的偏置与频率补偿技术。重点探讨米勒补偿、回顾补偿（CB）等稳定化手段在多级放大器中的应用。 2. 运算放大器（Op-Amp）设计： 介绍经典的两级、单位增益反馈式运放的设计流程，详细分析增益带宽积（GBW）、相位裕度（PM）、转换速率（Slew Rate）等关键性能指标的优化策略。将引入高精度运放如斩波稳定运放和自举技术。 3. 数据转换器（ADC/DAC）： 系统讲解数模转换器（DAC）的原理（如电阻梯形、R-2R网络）和性能指标，以及模数转换器（ADC）的主流架构，包括流水线（Pipeline）、逐次逼近（SAR）和Sigma-Delta（Σ-Δ）转换器。重点分析采样保持电路（Sample & Hold）的设计对高精度ADC性能的制约。 4. 其他模拟模块： 包括锁相环（PLL）中的压控振荡器（VCO）、电荷泵（CP）的设计，以及低噪声放大器（LNA）在射频前端的应用。 第三部分：数字集成电路设计与验证 数字电路是现代芯片功能实现的主体。本部分将遵循自顶向下的设计流程，详细介绍数字IC的实现技术。 1. 设计流程与语言： 侧重于使用硬件描述语言（HDL，如Verilog/VHDL）进行行为级建模。介绍系统级建模与算法验证的重要性。 2. 时序分析与功耗优化： 深入讲解同步电路的时序约束（Setup/Hold Time）分析方法，包括静态时序分析（STA）的原理。着重讨论降低动态功耗和静态功耗的技术，如时钟门控（Clock Gating）、多电压域设计和阈值电压的优化选择。 3. 异步电路与低功耗设计： 探讨异步逻辑电路的基本概念及其在特定超低功耗场景下的潜力。介绍亚阈值工作（Subthreshold）和动态电压频率调整（DVFS）等先进的低功耗技术。 4. 设计实现（后端）： 概述综合（Synthesis）、布局规划（Floorplanning）、布局布线（Place & Route）的基本概念和工具流程，强调设计收敛性的重要性。 第四部分：混合信号与射频集成电路 现代通信和物联网设备严重依赖于混合信号和射频（RF）技术。 1. 噪声与匹配： 详细分析集成电路中各种噪声源（热噪声、闪烁噪声、散粒噪声）的影响，并讨论如何通过电路结构（如镜像消除、共模抑制）来抑制它们。RF电路中的Smith圆图分析和阻抗匹配技术是本部分的重点。 2. 无线通信收发机架构： 介绍超外差（Superheterodyne）和零/近零中频（Zero/Low-IF）接收机架构的优缺点。重点分析关键模块如混频器（Mixer）、功率放大器（PA）的设计挑战，特别是线性度与效率的平衡。 3. 系统集成： 探讨如何将模拟、数字和射频模块高效地集成在一个芯片上，解决衬底噪声耦合（Substrate Noise Coupling）等跨域干扰问题。 第五部分：高级验证与可靠性工程 仅有设计是不够的，验证和确保芯片在长期工作中的可靠性是产品成功的关键。 1. 功能验证： 介绍基于验证的方法学（Verification Methodology），包括形式验证（Formal Verification）和仿真验证（Simulation）。重点阐述随机测试（Constrained Random Verification）和覆盖率驱动验证（Coverage-Driven Verification）在复杂SoC验证中的应用。 2. 设计可靠性： 涵盖集成电路的可靠性问题，如电迁移（Electromigration）、热效应、以及ESD（静电放电）保护电路的设计。讨论先进工艺节点下面临的可靠性挑战，如热点效应和TDDB（时间依赖性介质击穿）。 第六部分：新兴技术与案例分析 本部分面向未来，介绍集成电路领域的前沿发展方向。 1. 先进封装技术： 探讨2.5D/3D集成、Chiplet（芯粒）技术在构建异构系统中的应用，及其对系统级性能和功耗带来的影响。 2. AI加速器设计： 分析专用于机器学习的硬件架构，如脉动阵列（Systolic Array），以及其在能效比（TOPS/W）方面的优化策略。 3. 行业案例剖析： 通过对几款主流处理器、高性能ADC或通信基带芯片的设计亮点进行拆解分析，加深读者对理论知识在实际工程中如何落地的理解。 本书的特点在于其广度和深度兼备，不仅教授“如何设计”特定的电路模块，更强调“为何如此设计”背后的物理原理和系统级权衡。书中的每一个设计实例都配有详细的仿真结果或参考设计说明，帮助读者快速掌握从概念到实际芯片的转化过程。通过阅读本书，读者将能够掌握现代集成电路设计所必需的系统思维和工程实践能力。

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这本书的结构安排，展现出一种极高的专业素养和对读者需求的深刻理解。它巧妙地平衡了“理论基础”与“故障排除”的比重。前半部分奠定基础，确保读者理解“为什么会这样”，后半部分则完全聚焦于“如何解决问题”。尤其是在“疑难杂症诊断”那一块，作者采用了一种流程图驱动的诊断逻辑，而不是简单地罗列故障现象。如果读者遇到A现象，就引导去看B排查点，如果B无异常，则转向C。这种“决策树”式的引导，极大地提高了维修效率，避免了维修人员在复杂系统中进行盲目试错。对于资深工程师而言，这是一种对思维定式的校准和优化；对于初入行的年轻人，则是一张避免走弯路的地图。这种结构设计，充分体现了作者对实际工作流程的尊重。

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阅读体验方面，这本书的行文风格实在是非常“接地气”，这一点我非常欣赏。作者似乎深谙技术人员的阅读习惯——不绕弯子，直击核心。它没有过多堆砌复杂的理论公式，而是通过大量的实际案例和图示来阐明原理。举个例子，在讲解晶闸管逆变电路的参数调整时，书中没有直接给出长篇大论的数学推导，而是直接展示了“如果负载突然增加，应该如何观察波形变化，并相应地调整门极触发角”这种实战操作步骤，配上清晰的测量点标识图。这种“你去做，我指导”的叙述方式，极大地缩短了理论到实践之间的距离。我发现，很多以往在实际维修中摸索了很久才找到的感觉和经验，在这本书里被系统地总结和归纳出来了，仿佛有一位经验丰富的老技师在耳边亲自指导。对于需要快速上手或巩固经验的同行来说，这种务实的叙事手法是极其宝贵的财富。

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让我印象深刻的是其中对维护保养环节的论述，其深度和广度都达到了一个非常高的水准。很多技术书籍通常将维护停留在“定期检查”“紧固螺栓”这种层面，但这本书深入到了材料科学和长期运行环境对设备寿命的影响。比如，书中专门用了整整一个章节讨论不同气候带（高寒、高湿、沙漠）对绝缘材料老化的加速作用，并给出了相应的预防性维护周期调整建议。这不仅仅是技术手册，更像是一本结合了环境工程学的设备管理指南。我特别留意了关于预防性维护计划（PM）的章节，它提供了一套可以量化的评估体系，而不是那种模棱两可的“看起来状态良好”的主观判断。通过书中介绍的几种无损检测技术应用场景，我开始重新审视我们部门现行的维护策略，相信采纳书中的建议后，设备的非计划停机时间会有显著下降。

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坦白讲，这本书的价值在于它的“可操作性”和“前瞻性”的完美结合。它不仅详尽地涵盖了当前主流直流设备的设计规范和维修要点，还对未来技术趋势有所预判。例如，书中对新型碳化硅功率器件在直流系统中的应用前景进行了分析，并探讨了其对传统保护逻辑可能带来的挑战。这种对新技术领域的适度涉猎，使得这本书的生命周期得以延长，它不会因为设备更新换代而迅速过时。此外，书中提供的附录部分，收录的各种标准接口定义和常用测量仪表的校准参数，堪称是“锦上添花”。这些零散但极其关键的信息，往往是我们在现场最容易遗忘或找不到标准参考的地方。总而言之，这是一本严谨、实用、具有指导意义的专业书籍，值得每一位从事相关工作的技术人员收藏。

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这本书的封面设计，坦白说，第一眼看过去，并没有立刻抓住我的眼球。它采用了一种比较朴素的深蓝色调，中间是白色的宋体字，显得中规中矩，缺乏现代感。我拿到这本书的时候，心里其实是有点忐忑的，因为工作上确实需要一些参考资料，但市面上很多技术书籍要么内容过于陈旧，要么术语晦涩难懂，让人望而却步。然而，当我翻开扉页，看到目录结构时，那种初步的疑虑才渐渐散去。作者显然花了很多心思在逻辑梳理上，从基础的电路原理讲起，逐步过渡到实际的故障诊断流程，条理清晰得像是为新手量身定制的路线图。特别是关于高压直流系统的安全操作规范部分，详细程度远超我预期的教材标准，几乎可以作为现场操作的口袋手册来使用。虽然外观设计略显保守，但内容的扎实程度，足以弥补视觉上的不足，让人相信这是一本真正能解决实际问题的工具书。

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