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页数:216

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出版时间:2010-2

价格:23.50元

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isbn号码:9787121101755

丛书系列:

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• 音响维修
• 音响设备
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• 电路分析
• 故障诊断
• 维修教程
• 实操指南
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• 电器维修
• DIY维修

《现代电子系统设计与实践指南》 第一章 基础电子元器件与电路理论回顾 本章旨在为读者提供一个扎实的电子学基础，为后续复杂的系统设计打下坚实的基础。我们将首先系统回顾和深化对基础电子元器件的理解，包括但不限于半导体二极管、晶体管（BJT与MOSFET）、运算放大器（Op-Amps）及其理想模型与非理想特性。重点将放在元件的选型依据、工作原理的深层次剖析，以及在不同工作状态下的参数分析。 在电路理论方面，本章将超越基础的基尔霍夫定律和欧姆定律，深入探讨交流（AC）电路分析中的相量法、拉普拉斯变换在瞬态响应分析中的应用，以及网络定理（如叠加定理、最大功率传输定理）在复杂电路简化中的实用技巧。特别会加入关于非线性电路分析的入门讨论，例如二极管的I-V特性曲线的精确建模与仿真应用。 此外，本章还会引入现代电路设计中越来越重要的PCB（印刷电路板）设计基础知识，包括阻抗控制、散热设计的基本原则，以及如何利用仿真工具（如SPICE系列）进行电路性能的初步验证。 第二章 信号完整性与噪声抑制技术 在高速、高频电子系统日益普及的今天，信号完整性（SI）已成为决定系统性能的关键因素。本章将专注于系统级别的信号传输理论。我们将从传输线理论出发，详细解析反射、串扰（Crosstalk）和电磁干扰（EMI）的物理成因。 内容将涵盖时域反射计（TDR）的工作原理及其在故障排查中的应用。关于串扰，我们将分析近端串扰（NEXT）和远端串扰（FEXT）的数学模型，并介绍布局和布线上的具体抑制策略，如增加地平面、优化走线间距、使用屏蔽层等。 噪声抑制部分将重点讨论电源完整性（PI）。我们将深入研究去耦电容的选型与布局艺术，如何设计有效的地平面结构以最小化地弹噪声（Ground Bounce）。此外，本章还会介绍屏蔽技术（如法拉第笼设计）和滤波技术在实际应用中如何协同工作，以满足严格的电磁兼容性（EMC）标准。 第三章 嵌入式系统开发与微控制器应用 本章将聚焦于现代电子设备的核心——嵌入式系统。我们将选择当前主流的微控制器（MCU）架构（如ARM Cortex-M系列）作为研究对象，从硬件架构（寄存器、存储器映射）和底层编程（汇编语言与C语言混合编程）两方面进行深入讲解。 内容将涵盖MCU的外设驱动开发，包括高级定时器（PWM生成、捕获/比较）、模数转换器（ADC）与数模转换器（DAC）的高速数据采集与处理。重点将放在实时操作系统（RTOS）的概念和实践上，介绍任务调度、信号量、消息队列等关键同步机制，并以一个实际的多任务控制系统案例贯穿始终。 在通信接口方面，本章会详细介绍SPI、I2C、UART等常用总线协议的底层实现细节，并引入更复杂的工业标准如CAN Bus和Ethernet MAC的集成与应用。 第四章 功率电子学与高效电源转换 现代电子系统对能效的要求达到了前所未有的高度。本章将深入探讨功率电子学的原理和应用，重点关注直流到直流（DC-DC）转换器和逆变器技术。 我们将从基础的开关模式电源（SMPS）拓扑结构开始，详细分析降压（Buck）、升压（Boost）和降压-升压（Buck-Boost）转换器的基本工作模式、电压传递函数、占空比控制以及纹波分析。开关器件（MOSFET/IGBT）的选择标准、驱动电路的设计，以及续流二极管或同步整流的应用将是重点讨论内容。 针对更复杂的应用，本章会介绍隔离式转换器（如Flyback、Forward）的设计考量，包括变压器的设计参数（匝数比、磁通密度）和磁芯材料的选择。此外，还将探讨无源与有源功率因数校正（PFC）电路的实现原理，旨在指导读者设计出高效率、高稳定性的电源模块。 第五章 高级传感器接口与数据采集系统 本章侧重于如何将物理世界的信息可靠地转化为数字信号。我们将系统地研究各类传感器（如温度、压力、惯性测量单元IMU）的工作原理，以及它们与微控制器之间的接口电路设计。 关键内容包括：传感器信号调理电路的设计，如精密仪表放大器（INA）的应用、漂移补偿和线性化处理。在数据采集（DAQ）部分，本章将深入探讨抗混叠滤波器的设计（理论与实践），以及多通道数据同步采集的挑战与解决方案。 模数转换技术将是核心。除了标准SAR ADC的应用，本章还会介绍Sigma-Delta（Σ-Δ）架构在需要极高分辨率场景下的应用优势，并讨论如何在系统中有效地利用DMA（直接内存访问）来高速、无CPU干预地传输采集到的数据，从而优化系统的整体响应速度。 第六章 软件定义无线电（SDR）与数字通信基础 随着无线通信技术的飞速发展，SDR的概念和技术在测试、测量和通信领域变得至关重要。本章将从理论和实践层面介绍SDR系统的构建。 首先，我们将回顾数字信号处理（DSP）的基础，包括Z变换、离散傅里叶变换（DFT）及其FFT算法的优化应用。随后，我们将详细剖析SDR系统的架构，即从天线接收到基带处理的整个流程，包括混频、下变频、抗镜像滤波等关键步骤。 内容将深入到数字调制解调技术，例如QPSK、QAM的星座图分析、误码率（BER）性能评估。我们会指导读者如何利用软件工具链（如GNU Radio）搭建一个基础的接收或发送链路，理解数字下变频（DDC）和数字上变频（DUC）在软件中实现的原理和优势，以及如何处理采样率和带宽匹配问题。 第七章 自动化测试系统（ATE）与系统级故障诊断 构建一个可靠的自动化测试平台是确保产品质量的关键环节。本章将专注于如何设计、搭建和编程一个高效的ATE系统。 我们将介绍测试仪器（如示波器、万用表、信号源）通过标准接口（如GPIB、USB/TMC、Ethernet）进行远程控制的编程方法，重点介绍SCPI（标准命令和查询语言）的应用。 在系统诊断方面，本章将引入基于模型（Model-Based Testing）的故障诊断思路，而非单纯的边界扫描。我们将探讨如何利用系统动态模型（如状态空间模型）来预测正常运行下的系统行为，并通过比较实际测量数据与模型预测结果的偏差来快速定位故障源。内容还将涵盖故障注入（Fault Injection）技术在验证系统鲁棒性方面的应用策略。 第八章 射频（RF）电路设计与匹配网络理论 本章将带领读者进入高频领域，专注于射频电路的设计原理，特别是阻抗匹配技术。 我们将从史密斯圆图的使用和解析开始，这是RF设计不可或缺的工具。内容将详尽解析L、Pi型匹配网络的综合设计方法，并讨论在不同带宽限制下的匹配网络优化策略。 此外，本章还会涉及关键的RF子系统元件，如低噪声放大器（LNA）的设计考量（噪声系数、增益稳定性）、混频器（Mixer）的工作原理及其隔离度问题，以及振荡器（Oscillator）的设计，特别是压控振荡器（VCO）的相位噪声特性和调谐电路的设计。我们还将简要介绍PCB走线在高频下的传输线效应（如微带线和带状线的设计）。

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