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出版者:电子工业出版社

作者:徐科军 编

出品人:

页数:292

译者:

出版时间:2008-5

价格:38.00元

装帧:

isbn号码:9787121066863

丛书系列:

图书标签:

• 电气测试
• 电力系统
• 测试技术
• 高电压
• 绝缘测试
• 电能质量
• 仪器仪表
• 电力电子
• 可靠性测试
• 安全测试

《现代电子设计与实践：从理论到实现》 图书简介 引言：电子设计的未来图景 在数字化浪潮席卷全球的今天，电子技术已成为推动社会进步的核心驱动力。从智能手机到物联网设备，从先进医疗仪器到航空航天系统，每一个尖端技术的背后，都离不开精妙的电子系统设计。然而，将一个创新的电子概念转化为稳定、高效、可量产的实际产品，绝非易事。它要求设计者不仅要掌握深厚的理论基础，更需具备将理论知识转化为实践技能的工程智慧。《现代电子设计与实践：从理论到实现》正是这样一本旨在弥合理论与实践鸿沟的专业参考书。本书聚焦于当前电子工程领域最前沿的设计方法、工具链应用以及系统级集成策略，为工程师、研发人员以及高年级电子专业学生提供一套系统、深入且高度实用的指导。 第一部分：模拟电路设计的高级精要 本书的开篇深入探讨了现代模拟电路设计的复杂性与挑战。我们不再停留在基础的放大器和滤波器理论，而是直击高性能模拟前端（AFE）的设计难点。 高速运放与关键参数优化： 详细剖析了轨到轨（Rail-to-Rail）运放的结构差异、失配分析及其在低功耗与高精度应用中的权衡。重点阐述了如何通过优化反馈结构和补偿网络来稳定带宽与相位裕度，尤其是在处理毫伏级信号时的噪声抑制技术。 数据转换器（ADC/DAC）的深度解析： 本部分对逐次逼近寄存器（SAR）架构、Sigma-Delta（$SigmaDelta$）架构以及流水线（Pipeline）架构进行了严谨的原理推导与性能对比。特别关注了量化噪声塑形（Noise Shaping）技术在$SigmaDelta$转换器中的应用，以及多相（Multiphase）时钟抖动（Jitter）对高速ADC信噪比（SNR）的实际影响建模。 电源管理与低噪声设计： 探讨了线性稳压器（LDO）与开关模式电源（SMPS）的设计哲学。LDO部分侧重于瞬态响应优化和电源抑制比（PSRR）在不同频率下的设计曲线；SMPS部分则聚焦于电流模式控制环路的设计与稳定性分析，以及如何通过拓扑选择（如Buck-Boost的四开关结构）来提升系统效率和EMI性能。 第二部分：数字系统的高效实现与验证 数字设计的核心在于速度、面积与功耗（PPA）的平衡。本书将设计流程从传统的门级描述提升至系统级抽象与验证。 高级硬件描述语言（VHDL/Verilog）与RTL设计实践： 强调了编写综合友好、易于调试的高质量RTL代码的重要性。详细介绍了同步和异步设计域之间的接口处理，特别是跨时钟域（CDC）设计中格雷码（Gray Code）和握手协议（Handshake Protocol）的正确应用，以避免亚稳态的产生。 FPGA与ASIC设计流程的异同： 比较了基于目标工艺库（Target Technology Library）的ASIC综合流程与基于资源映射的FPGA实现流程。重点介绍了时序收敛（Timing Closure）的迭代方法，包括静态时序分析（STA）中关键路径的识别与优化，以及对系统I/O约束的精确设置。 嵌入式系统与SoC架构： 分析了总线结构，如AMBA AXI/AHB/APB协议在片上系统（SoC）中的集成策略。探讨了处理器子系统（如Cortex-M/R系列）的缓存一致性（Cache Coherency）问题，以及如何通过DMA控制器优化数据传输效率。 第三部分：信号完整性与电源完整性（SI/PI） 在PCB设计层面，高速信号的物理实现是决定系统性能的瓶颈。本部分是全书的实践核心。 传输线理论与阻抗匹配： 深入讲解了微带线（Microstrip）和带状线（Stripline）的特性阻抗计算，以及如何利用层叠结构（Stackup）来精确控制阻抗。讨论了串扰（Crosstalk）的耦合模型，并提出了差分对（Differential Pair）的蛇形走线（Serpentine Routing）优化规则，以确保在高速率下的相位匹配。 电源完整性（PI）的系统化分析： 强调了去耦电容网络的设计哲学，即从纳秒级到微秒级的能量供应需求。详细介绍了平面层去耦（Plane Decoupling）与芯片封装引线电感（Package Inductance）对高频去耦性能的影响，并引入了PDN（Power Distribution Network）阻抗的仿真与测量方法。 连接器与封装效应： 分析了BGA封装焊盘（Ball Grid Array Pads）的寄生参数对信号上升沿的影响，以及PCB板材（如低损耗材料）的选择对高频损耗的影响评估。 第四部分：现代嵌入式系统固件与交互 电子产品的价值最终通过软件与人机交互体现。本书涵盖了实现可靠固件和高效通信的必要知识。 实时操作系统（RTOS）的内核机制： 比较了FreeRTOS, uC/OS等主流RTOS的任务调度算法（如优先级继承、时间片轮转），以及中断服务程序（ISR）与临界区（Critical Section）的管理，确保任务的实时性和数据访问的原子性。 通信协议栈的优化： 详细解析了工业控制领域中常用的CAN FD和RS-485协议的底层实现细节，以及面向物联网的低功耗蓝牙（BLE）的数据包结构和连接管理。重点在于如何在资源受限的微控制器上高效地实现这些协议栈。 人机界面（HMI）的驱动与显示技术： 涵盖了TFT LCD的并行和串行（SPI/MIPI DSI）接口驱动，以及图形加速库（如LVGL）在嵌入式平台上的移植与性能调优，实现流畅的图形渲染。 总结：跨学科的工程视野 《现代电子设计与实践：从理论到实现》旨在培养具备完整工程思维的电子设计师。它要求读者在阅读过程中，不仅要理解“为什么这样做”，更要掌握“如何高效地实现它”。通过对模拟、数字、电磁场理论与PCB实现的深度融合，本书提供了一个全面、严谨且面向工业实际的知识体系。掌握这些内容，将能显著缩短新产品的研发周期，提升最终产品的稳定性和可靠性。

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我尝试过好几本关于电力系统优化的书籍，但很多都过于侧重于算法和仿真，对实际测量和验证环节的描述蜻蜓点水。而这本书的独特之处就在于，它将“理论的精度”和“现场的可靠性”找到了一个完美的平衡点。作者反复强调，再完美的理论模型，也必须经过精确的现场测试来验证，并详细说明了如何针对不同工况下的现场干扰，调整测试参数以获取真实有效的数据。比如，在讨论接地电阻测试时，书中不仅介绍了三极法，还专门对比了脉冲法和工频注入法的优劣，并给出了在复杂城市环境中选择测试方法的决策树，这种基于实际经验的指导，是任何纯理论著作无法提供的宝贵财富。通过阅读，我深刻认识到，电气测试不仅仅是简单地读取仪表读数，而是一门融合了物理学、电子学和严谨逻辑的综合性科学，这本书成功地将这种科学精神植入到了读者的心中。

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坦率地说，我当初买这本书主要是因为听说它的理论部分比较扎实，但真正读进去后，我发现它的前沿技术覆盖面也相当广阔。现在很多电力系统都在向智能化和数字化转型，这本书紧跟时代步伐，专门开辟了章节来讨论新型传感器和无线测试技术在状态监测中的应用。我特别感兴趣的是关于局部放电（PD）测试的部分，书中不仅介绍了传统的声学和电磁法，还详细介绍了如何利用先进的超灵敏传感器网络进行实时在线监测，这对维护大型高压设备的长期可靠性具有极高的指导价值。作者在描述这些高科技内容时，并没有采用那种冷冰冰的学术腔调，而是用一种近乎讲故事的方式，阐述了这些技术如何解决实际工业难题，读起来既有知识的满足感，又不失阅读的乐趣。而且，书中引用的参考文献非常新，显示出作者对该领域最新研究成果的持续关注，这让这本书的参考价值大大提升，不会很快过时。

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这本书的封面设计非常吸引人，采用了冷峻的蓝色调，搭配简洁的白色字体，给人一种专业、严谨的感觉。作为一名刚刚接触电气工程的新手，我原本对“测试技术”这个概念感到有些畏惧，觉得它高深莫测。然而，翻开这本书的扉页，里面的内容排版清晰，图文并茂，让人感觉非常亲切。作者在开篇就用通俗易懂的语言解释了电气测试的基本原理，避免了过多的晦涩术语，这对于我们这些初学者来说简直是福音。特别是关于万用表和示波器的基础操作指南，描述得细致入微，甚至连每个旋钮的功能都标注得一清二楚，让我很有信心可以快速上手实践。我特别喜欢其中穿插的一些实际案例分析，它们不仅仅是理论的堆砌，更是将抽象的知识点与实际工作场景紧密结合，让读者能真切地感受到这些技术在工业生产中的重要性。这本书的结构安排也很有章法，从基础理论到高级应用，循序渐进，每章节的过渡都非常自然流畅，不会让人在知识的海洋里迷失方向。那种一步步引导你深入探索的感觉，真的让我对电气测试产生了浓厚的兴趣，完全没有想象中的枯燥乏味。

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这本书的排版和插图质量，绝对是同类书籍中的佼佼者。很多技术书籍的图表总是模糊不清，参数难以辨认，但这本书的图示几乎都是矢量级别的清晰度，无论是复杂的波形图、布线示意图还是仪器内部结构剖面图，都做到了纤毫毕现。我发现，当我面对一段晦涩难懂的公式时，只要看看旁边对应的简化示意图，就能立刻理解其物理意义，这极大地提升了我的学习效率。此外，全书的术语表和缩写索引设计得非常人性化，很多行业内部的缩写首次出现时都有详细解释，这对于跨专业学习的人士非常友好，避免了频繁翻查其他资料的麻烦。书本的装帧也非常耐用，我经常带着它在实验室和车间来回跑动，长时间使用下来，书页也没有出现松散或破损的迹象，感觉很‘皮实’，这说明出版方在制作上也下了不少功夫，是一款真正为一线工程师考虑的工具书。

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这本书的深度和广度都超出了我的预期，对于有一定基础的工程师来说，它简直是一本“宝典”。我尤其欣赏作者在讲解复杂电路测试方法时所展现出的那种老道和精准。比如，在分析高频信号完整性测试时，书中不仅详细阐述了TDR（时域反射仪）的工作原理和具体参数选择，还深入探讨了测试环境对结果的影响，甚至给出了如何排除常见环境噪声干扰的实用技巧。这种级别的细节处理，显然是建立在多年丰富实践经验之上的，绝非一般教科书能够比拟。我以前在处理一些疑难杂症时常常束手无策，现在对照书中的故障诊断流程图，总能找到解决问题的切入点。更棒的是，书中还收录了大量不同行业标准（如IEC、IEEE等）中对特定测试的要求和推荐方法，这对于我们进行合规性设计和测试至关重要。阅读过程中，我感觉就像是有一位经验丰富的前辈在身边手把手地指导，每一个技术难点都被拆解得逻辑清晰，让人茅塞顿开。

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