電子系統(tǒng)設計

前言

　　電子信息類專業(yè)的技術(shù)人員應該具有對電子系統(tǒng)進行分析與設計的能力。各學科知識的綜合利用以及設計與實踐能力的培養(yǎng)已受到各學校普遍的重視，系統(tǒng)設計類課程亦應運而生?！　∽髡咴?997年出版過一本《電子設計技術(shù)》，此書對設計方法介紹較少，資料偏多，所涉及的不少內(nèi)容也已過時?！　”緯鴱脑O計和實用的角度出發(fā)，首先介紹了電子系統(tǒng)的設計方法；然后從構(gòu)成電子電路的基本元器件的應用人手，分別講述了模擬電路、數(shù)字電路、D／A與A／D變換電路、單片機應用系統(tǒng)的設計方法以及現(xiàn)代EDA工具等知識；最后給出了幾個典型的電子系統(tǒng)設計實例。

內(nèi)容概要

本書介紹如何進行電子系統(tǒng)設計，綜合了模擬電路、數(shù)字電路、MCU、ASIC、EDA等知識；從設計的角度出發(fā)，以元器件應用為切入點，以新知識、新器件、新技術(shù)為核心，緊密結(jié)合工程實踐，避免繁瑣的數(shù)學推導；內(nèi)容深入淺出、循序漸進，有利于自學和教學；各章附有小結(jié)和設計練習。本書在第1版的基礎上增加了電感器、進制轉(zhuǎn)換電路、ADC/DAC外圍電路、UART串口使用、Quartus II使用簡介等內(nèi)容；刪除了“SOPC的簡介”一節(jié)的內(nèi)容；同時增補了少數(shù)設計練習、程序等。    本書可作為電子信息類專業(yè)本科和碩士研究生的課程教材，也可作為各種電子設計競賽的培訓教材或教輔，同時還可作為廣大電路設計愛好者的參考書。

書籍目錄

第1章  電子系統(tǒng)設計導論1  1.1  電子系統(tǒng)的構(gòu)成1  1.2  電子系統(tǒng)設計方法和原則2    1.2.1  電子系統(tǒng)設計的一般方法2    1.2.2  電子系統(tǒng)設計的一般原則4  1.3  電子系統(tǒng)設計步驟4  小結(jié)5第2章  常用電子元器件的應用6  2.1  電阻器6    2.1.1  主要技術(shù)參數(shù)6    2.1.2  分類、特性與應用場合9    2.1.3  電阻器的應用13    2.1.4  數(shù)字電位器16    2.1.5  電阻衰減器的設計18  2.2  電容器21    2.2.1  主要技術(shù)參數(shù)21    2.2.2  分類與特性23    2.2.3  電容器的應用23    2.2.4  電解電容器的特性與應用26  2.3  電感器27    2.3.1  電感器在電子電路中的應用27    2.3.2  電感器的主要技術(shù)參數(shù)31    2.3.3  電感器的種類32    2.3.4  電感器的應用35  2.4  晶體管35    2.4.1  硅二級管和硅整流橋36    2.4.2  半導體三極管42    2.4.3  場效應管43    2.4.4  功率VMOS場效應晶體管45    2.4.5  晶體管陣列50  2.5  表面貼裝元器件52    2.5.1  表貼無源元器件53    2.5.2  表貼有源元器件58  2.6  光電耦合器59    2.6.1  “地”電流的影響59    2.6.2  通用光電耦合器61    2.6.3  線性光電耦合器68  2.7  繼電器70    2.7.1  電磁繼電器70    2.7.2  固態(tài)繼電器73  2.8  功率驅(qū)動76    2.8.1  幾種常見的功率負載76    2.8.2  常用數(shù)字器件的輸出特性78    2.8.3  功率驅(qū)動設計79    2.8.4  電動揚聲器的驅(qū)動81  2.9  顯示器件82    2.9.1  LED85    2.9.2  LED數(shù)碼管及其驅(qū)動88    2.9.3  LCD顯示器及其驅(qū)動94    2.9.4  U型真空熒光顯示器116  小結(jié)119  設計練習120第3章  模擬電路設計122  3.1  運算放大器的基本特性122  3.2  放大器設計128    3.2.1  負反饋電路128    3.2.2  基本放大電路129    3.2.3  放大電路設計要點131    3.2.4  運算放大器的參數(shù)對放大器性能的影響135    3.2.5  放大電路輔助設計軟件136  3.3  濾波器設計138    3.3.1  濾波器的基本特性138    3.3.2  FilterLab濾波器輔助設計工具140    3.3.3  開關(guān)電容濾波器144  3.4  電源電路設計149    3.4.1  模擬線性穩(wěn)壓電源設計149    3.4.2  數(shù)控穩(wěn)壓電源設計160    3.4.3  數(shù)控穩(wěn)流電源設計163    3.4.4  開關(guān)穩(wěn)壓電源163  小結(jié)174  設計練習175第4章  數(shù)字電路系統(tǒng)設計176  4.1  數(shù)字電路系統(tǒng)設計概述176    4.1.1  數(shù)字電路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)176    4.1.2  數(shù)字電路系統(tǒng)的設計步驟176    4.1.3  數(shù)字電路系統(tǒng)的設計方法177  4.2  常用中規(guī)模數(shù)字邏輯電路的應用178    4.2.1  模擬開關(guān)和數(shù)據(jù)選擇器178    4.2.2  數(shù)值比較器184    4.2.3  計數(shù)器/分頻器187    4.2.4  譯碼器193  4.3  鎖相環(huán)及頻率合成器的應用197    4.3.1  鎖相環(huán)197    4.3.2  頻率合成器202  4.4  常用大規(guī)模數(shù)字芯片209    4.4.1  集成信號發(fā)生器MAX038209    4.4.2  單片頻率計213  小結(jié)217  設計練習217第5章  D/A與A/D轉(zhuǎn)換218  5.1  D/A轉(zhuǎn)換器218    5.1.1  DAC的主要技術(shù)指標218    5.1.2  DAC的選擇219    5.1.3  DAC的應用220  5.2  A/D轉(zhuǎn)換器229    5.2.1  ADC的分類230    5.2.2  ADC的主要技術(shù)指標232    5.2.3  ADC的選擇232    5.2.4  ADC的應用233  5.3  ADC/DAC外圍電路247    5.3.1  參考源247    5.3.2  驅(qū)動放大器251    5.3.3  其他外圍電路考慮254  小結(jié)255  設計練習255第6章  單片機應用系統(tǒng)設計256  6.1  單片機應用系統(tǒng)設計概述256    6.1.1  單片機的發(fā)展趨勢256    6.1.2  單片機的應用及選擇257    6.1.3  單片機應用系統(tǒng)設計的一般過程258  6.2  單片機應用系統(tǒng)硬件及接口設計258    6.2.1  時鐘電路設計259    6.2.2  復位電路設計259    6.2.3  鍵盤接口設計259    6.2.4  顯示器接口設計263    6.2.5  語音接口設計268    6.2.6  單總線接口設計271    6.2.7  I2C總線接口設計274    6.2.8  SPI總線接口設計278    6.2.9  UART串口使用282  6.3  單片機應用系統(tǒng)程序設計288    6.3.1  單片機應用系統(tǒng)程序設計編程語言選擇288    6.3.2  單片機應用系統(tǒng)程序設計規(guī)范289    6.3.3  匯編程序設計290    6.3.4  C51程序設計292    6.3.5  C51與匯編的混合編程295  小結(jié)299  設計練習299第7章  ASIC設計301  7.1  ASIC的設計手段301    7.1.1  ASIC設計發(fā)展歷程301    7.1.2  ASIC設計方法302  7.2  GAL器件的編程及應用304    7.2.1  FASTMAP語言及其應用舉例304    7.2.2  ABEL語言及其應用舉例310  7.3  CPLD/FPGA器件的編程及應用316    7.3.1  VHDL語言介紹316    7.3.2  VHDL文本輸入設計步驟320    7.3.3  VHDL文本輸入設計舉例325  7.4  Quartus II使用簡介329    7.4.1  設計輸入329    7.4.2  綜合333    7.4.3  適配334    7.4.4  時序分析336    7.4.5  仿真337    7.4.6  編程或配置340  小結(jié)340  設計練習341第8章  EDA工具應用342  8.1  Pspice仿真342    8.1.1  Pspice簡介342    8.1.2  Pspice使用343  8.2  EWB仿真350    8.2.1  EWB 5.0c的主要功能及其特點351    8.2.2  EWB軟件的界面及電路分析應用351  8.3  Proteus 仿真357    8.3.1  Proteus軟件簡介357    8.3.2  Proteus在單片機系統(tǒng)仿真中的使用358  8.4  Protel 99SE的使用364    8.4.1  Protel 99SE的原理圖設計365    8.4.2  電路網(wǎng)表的生成369    8.4.3  印制電路的設計369  小結(jié)372  設計練習373第9章   設計實例374  9.1  數(shù)字定時器374    9.1.1  功能要求374    9.1.2  整體方案調(diào)研374    9.1.3  整體方案論證375    9.1.4  硬件電路設計376    9.1.5  程序設計378  9.2  數(shù)控直流穩(wěn)流電源388    9.2.1  功能要求388    9.2.2  總體方案設計388    9.2.3  硬件設計390    9.2.4  軟件設計402    9.2.5  DAC的標度變換算法與線性補償算法406    9.2.6  測試數(shù)據(jù)406  9.3  滑移脈沖信號發(fā)生器407    9.3.1  設計要求408    9.3.2  總體方案論證408    9.3.3  單元電路設計410    9.3.4  系統(tǒng)軟件設計418  設計練習420參考文獻423

章節(jié)摘錄

　　在確定了電子系統(tǒng)的總體方案，繪出了子系統(tǒng)中各部件的詳細功能框圖后，便可進行單元電路設計。任何復雜的電子電路都是由若干具有簡單功能的單元電路組成的，這些單元電路的性能指標往往比較單一。在明確每個單元電路的技術(shù)指標后，要分析清楚單元電路的工作原理，設計出各單元的電路結(jié)構(gòu)形式。盡量采用學過的或熟悉的單元電路，也要善于通過查閱資料、分析研究一些新型電路，開發(fā)利用新型器件?！　「鶕?jù)設計要求和已選定的總體方案的原理框圖，確定對各單元電路的設計要求，必要時應詳細擬定主要單元電路的性能指標。注意各單元電路之間的相互配合，但要盡量少用或不用電乎轉(zhuǎn)換之類的接口電路，以簡化電路結(jié)構(gòu)，降低成本?！　「鲉卧娐分g要注意在外部條件、元器件使用、連接關(guān)系等方面的配合，盡可能減少元器件的數(shù)量、類型、電平轉(zhuǎn)換和接口電路，以保證電路最簡單，工作最可靠，且經(jīng)濟實用。各單元電路擬定后，應全面地檢查一次，看每個單元各自的功能是否能實現(xiàn)，信息是否暢通，總體功能是否滿足要求，如果存在問題，必須及時做出局部調(diào)整。

編輯推薦

　　從設計和實用的角度出發(fā)，首先介紹了電子系統(tǒng)的設計方法；然后從構(gòu)成電子電路的基本元器件的應用人手，分別論述了模擬電路、數(shù)字電路、A／D與D／A變換電路、單片機應用系統(tǒng)的設計方法以及現(xiàn)代EDA工具等知識，最后給出了幾個典型的電子系統(tǒng)設計實例。另有《電子系統(tǒng)設計－專題篇》按專題（如測量技術(shù)、控制技術(shù)、無線電技術(shù)等）做進一步介紹。　　《電子系統(tǒng)設計：基礎篇（第2版）》在第1版的基礎上增加了電感器、進制轉(zhuǎn)換電路、ADC／DAC外圍電路、UART串口使用、QuartusII使用簡介等內(nèi)容，刪除了“SOPC的簡介”一節(jié)的內(nèi)容；同時增補了少數(shù)設計練習、程序等。　　主要特點：　　從設計的角度出發(fā)，著重實用.系統(tǒng)地介紹了作為系統(tǒng)基礎的常用電子元器件的應用知識。所選內(nèi)容較新.由淺人深，循序漸進，避免繁瑣的數(shù)學推導，著重各學科知識的綜合應用。各章均附有小結(jié)及設計練習，適宜自學和教學.緊密結(jié)合工程實踐?！　　峨娮酉到y(tǒng)設計：基礎篇（第2版）》可作為電子信息類專業(yè)本科和碩士研究生的課程教材，也可作為各種電子設計競賽的培訓教材或教輔，同時還可作為廣大電路設計愛好者的參考書。

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