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李金平沈明山姜余祥 著

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121180057

商品编码：29404296577

包装：平装

出版时间：2012-09-01

基本信息

书名：电子系统设计(第2版)

定价：59.80元

作者：李金平沈明山姜余祥

出版社：电子工业出版社

出版日期：2012-09-01

ISBN：9787121180057

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.763kg

编辑推荐

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内容提要

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　　本书是依据高等工科院校电子技术实践教学大纲的基本要求，并结合作者多年的科研与教学的经验编写的。全书以电子系统设计为目标，系统讲解了元器件选择、传感器应用、信号调理电路、A/D和D/A转换、可编程器件开发应用、单片机系统、驱动电路及PCB等设计原理与设计方法，并提供了大量、翔实的设计实例。本书适应应用型人才的培养需求，具有先进性、实用性、系统性和灵活性。

目录

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'章 电子系统设计基础知识
1.1 电子系统的设计方法
1.1.1 明确系统的设计任务和要求
1.1.2 方案的比较与选择
1.1.3 单元电路的设计、参数计算和元器件选择
1.1.4 电路的仿真
1.1.5 电路图的绘制及印制电路板的设计
1.2 电子系统的组装与调试
1.2.1 电子系统的组装
1.2.2 电子系统的调试
1.3 电子系统的抗干扰技术
1.3.1 在干扰源处采取措施
1.3.2 在耦合通道上采取措施
1.3.3 在传输通道上采取措施
思考题与习题
第2章 常用电子元器件
2.1 电阻器
2.1.1 电阻器的作用
2.1.2 电阻器的分类
2.1.3 电阻器的主要技术指标
2.1.4 电阻器的合理选用与质量判别
2.2 电位器
2.2.1 电位器的作用
2.2.2 电位器的分类
2.2.3 电位器的主要技术指标
2.2.4 几种常用的电位器
2.2.5 电位器的合理选用与质量判别
2.3 电容器
2.3.1 电容器的作用
2.3.2 电容器的分类
2.3.3 电容器的主要技术参数
2.3.4 几种常用的电容器
2.3.5 电容器的合理选用与质量判别
2.4 电感器和变压器
2.4.1 电感器
2.4.2 变压器
2.5 继电器
2.5.1 继电器的作用
2.5.2 继电器的分类
2.5.3 电磁式继电器的主要参数
2.5.4 电磁式继电器的合理选用与质量判别
2.6 半导体器件
2.6.1 晶体二极管
2.6.2 晶体三极管
2.6.3 场效应管(FET)
2.6.4 晶闸管
2.7 常用集成电路器件
2.7.1 集成电路的分类
2.7.2 集成电路的主要参数
2.7.3 常用集成电路简介
2.7.4 集成电路的选用原则及注意事项
2.8 传感器
2.8.1 温敏传感器
2.8.2 光电传感器
2.8.3 气敏传感器
2.8.4 湿敏传感器
2.8.5 磁敏传感器
2.8.6 力敏传感器
2.8.7 传感器的选用
思考题与习题
第3章 电子电路的仿真
3.1 Multisim概述
3.2 Multisim的操作使用方法
3.2.1 设计主界面的进入及主界面的介绍
3.2.2 Multisim主菜单简介
3.2.3 Multisim元件数据库介绍
3.2.4 Multisim的虚拟仪器仪表简介
3.2.5 在Multisim中建立并仿真电路
3.3 Multisim的主要分析功能
3.3.1 直流工作点分析
3.3.2 交流分析
3.3.3 瞬态分析
3.3.4 傅里叶分析概述
3.3.5 失真分析
3.3.6 直流扫描分析
3.3.7 DC和AC灵敏度分析
3.3.8 参数扫描分析
3.3.9 温度扫描分析
3.3.10 零-极点分析
3.3.11 其他分析
3.4 Multisim的应用实例
3.4.1 电子元器件的性能测试
3.4.2 滤波电路分析
3.4.3 模拟电路的设计与分析
3.4.4 数字电路的设计与分析
思考题与习题
第4章 电子系统中的常用单元电路设计
4.1 稳压电源电路的设计
4.1.1 稳压电源的主要技术指标及组成
4.1.2 整流、滤波电路及其设计
4.1.3 直流稳压电路及其设计
4.2 信号发生电路的设计
4.2.1 信号发生电路的主要性能要求
4.2.2 信号发生电路的一般设计方法
4.2.3 正弦波振荡电路的设计
4.2.4 RC方波振荡电路的设计
4.2.5 函数发生器的设计
4.3 信号选择电路的设计
4.3.1 多路信号选择电路
4.3.2 有源滤波电路的设计
4.4 信号调理单元电路的设计
4.4.1 小信号放大电路
4.4.2 频率变换电路设计
4.4.3 信号整形电路设计
4.5 A/D、D/A接口电路的设计
4.5.1 A/D接口电路设计
4.5.2 D/A接口电路设计
4.6 驱动电路的设计
4.6.1 常用驱动器的选择及其典型应用
4.6.2 常用光电耦合器的选择及其驱动电路
4.7 控制单元电路的设计
4.7.1 声控电路及其设计
4.7.2 光控电路及其设计
4.7.3 遥控电路及其设计
思考题与习题
第5章 系统可编程技术
5.1 可编程器件的基本原理
5.1.1 可编程逻辑器件概述
5.1.2 可编程逻辑器件基本结构
5.2 高密度系统可编程逻辑器件
5.2.1 Altera公司CPLD器件
5.2.2 Altera公司的FPGA器件
5.2.3 CPLD器件和FPGA器件的编程、适配与边界扫描测试技术
5.3 可编程逻辑器件开发软件及应用
5.3.1 QuartusII软件的安装
5.3.2 QuartusII软件的主界面
5.3.3 文本输入设计法
5.3.4 原理图输入设计法
5.3.5 QuartusII的层次化设计
5.3.6 VHDL设计
5.4 数字系统开发实例
5.4.1 ASM图与交通灯控制器设计
5.4.2 出租车计程计价表
5.5 Nios II系统设计实例
5.5.1 Nios II软核处理器设计
5.5.2 Nios 应用程序开发
5.6 系统可编程模拟器件
5.6.1 可编程模拟器件概述
5.6.2 Lattice的ispPAC系列器件的结构
5.5.3 ispPAC接口
5.6.4 UREFOUT缓冲电路
5.6.5 ispPAC增益调整方法
5.6.6 有源滤波器设计
5.7 PAC-Designer软件及开发实例
5.7.1 可编程模拟器件的开发流程
5.7.2 ispPAC10器件开发应用示例
5.7.3 ispPAC20器件开发应用示例
5.7.4 ispPAC80器件开发应用示例
思考题与习题
第6章 单片机应用系统设计
6.1 小应用系统设计
6.1.1 MCS-51系列单片机结构
6.1.2 AT89C52单片机指令集
6.1.3 AT89C52单片机小应用系统
6.2 单片机系统扩展
6.2.1 数据存储器
6.2.2 I/O接口扩展
6.3 单片机接口电路设计
6.3.1 键盘接口电路
6.3.2 显示接口
6.3.3 打印接口
6.3.4 通信接口
思考题与习题
第7章 电子绘图软件
7.1 Protel概述
7.1.1 EDA软件现状
7.1.2 电路板设计步骤
7.2 Protel 99 SE安装
7.3 Protel电路原理图设计
7.3.1 原理图设计流程
7.3.2 数据库文件
7.3.3 原理图设计过程
7.3.4 原理图常用命令
7.3.5 原理图库设计
7.3.6 原理图Miscellaneous Devices库器件清单
7.4 印制电路板（PCB）设计
7.4.1 新建PCB文件
7.4.2 PCB线路板信号层管理
7.4.3 PCB绘图工具
7.4.4 PCB布线规则
7.4.5 PCB布线步骤
7.4.6 PCB库管理
7.5 Keil与Proteus联调
7.5.1 联调环境设置
7.5.2 编辑工程文件
7.5.3 联调
思考题与习题
第8章 实用电子系统设计举例及课题
8.1 电子系统综合设计实例
8.1.1 数控直流电源的设计
8.1.2 波形发生器的设计
8.1.3 简易逻辑分析仪的设计
8.1.4 简易数字存储示波器设计
8.2 电子技术课程设计课题
8.2.1 CDMA设备用AC/DC开关稳压电源
8.2.2 多路输出的直流稳压电源
8.2.3 小功率线性直流稳压电源
8.2.4 开关型直流稳压电源
8.2.5 简易开关式充电器
8.2.6 镍镉电池快速充电器
8.2.7 车用镍镉电池充电器
8.2.8 车距报警器
8.2.9 气体烟雾报警器
8.2.10 汽车无线报警器
8.2.11 电子体温计
8.2.12 开关电源电磁干扰滤波器
8.2.13 抗混叠低通滤波器
8.2.14 阶梯波发生器
8.2.15 自行车时速表
8.2.16 电阻精度筛选仪
8.2.17 信号波形发生器
8.2.18 OCL低频功率放大器
8.2.19 洗衣机控制电路
8.2.20 无线红外耳机
8.2.21 无线遥控电控锁
8.2.22 线路寻迹器
8.2.23 8路抢答器
8.3 电子系统综合设计课题
8.3.1 有关电源的课题
8.3.2 有关信号源的课题
8.3.3 有关放大器的课题
8.3.4 有关电参量测量和电子仪器的课题
8.3.5 有关数据采集的课题
8.3.6 有关检测和自动控制的课题
8.3.7 有关无线电的课题'

作者介绍

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文摘

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序言

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《电子系统设计(第2版)》—— 严谨求实的科学探索与工程实践 本书并非仅仅是一本介绍电子元器件如何连接的“说明书”，而是一次对现代电子系统设计理念、方法与实践的深度挖掘与系统梳理。它旨在为读者构建起一个坚实的理论基础，并在此基础上，引导读者掌握如何将抽象的理论转化为具体、高效、可靠的工程解决方案。本书的核心在于“设计”，它强调的不仅仅是“做什么”，更重要的是“为什么这么做”，以及“如何做得更好”。 第一部分：系统设计的基石——从抽象到具象 在浩瀚的电子学海洋中，要设计出能够解决实际问题的系统，首先需要建立起对复杂性管理的深刻理解。本书的开篇，便着眼于这一核心挑战，引导读者从宏观视角审视电子系统的构成与相互作用。 系统思维的构建： 我们将首先探讨“系统”的本质，理解它并非简单地将各个零件拼凑起来，而是一个有机整体，各部分之间存在着错综复杂的依赖关系和反馈机制。这里的“系统”泛指一切由相互关联的组件构成的单元，从微小的集成电路到庞大的通信网络，其设计逻辑都遵循着一定的普适性原则。读者将学习如何分解复杂系统，识别关键子系统，并理解不同子系统之间的接口定义与信息交换协议。这并非易事，需要高度的抽象能力和逻辑思维，但却是成功设计的起点。 需求分析与规范制定： 任何成功的系统都始于明确的需求。本书会深入阐述需求分析的流程，包括如何从模糊的业务目标提炼出清晰、可衡量、可实现的技术指标。我们将学习如何与“客户”（无论是最终用户还是下一级设计团队）进行有效沟通，捕捉他们的真实意图，并将其转化为详细的设计规范。规范的严谨性直接决定了设计的成败，它如同建筑蓝图，任何含糊不清的标注都可能导致后续的巨大返工。本书将提供一系列的方法论，指导读者如何编写结构清晰、逻辑严谨、无歧义的设计规范文档。 架构设计与权衡取舍： 在需求明确之后，便是构建系统的骨架——架构设计。本书将介绍多种经典的系统架构模式，例如分层架构、模块化架构、面向服务架构等，并分析它们各自的优缺点。更重要的是，它会引导读者理解在实际设计中，架构选择并非一成不变，而是一个充满权衡与妥协的过程。资源（如成本、功耗、性能、体积）的限制，以及技术的可行性，都会影响最终的架构决策。本书将通过案例分析，展示如何在各种约束条件下，做出最优的架构设计，并为后续的详细设计奠定坚实基础。 第二部分：核心能力锻造——从理论到实践 有了系统的框架，就需要填充具体的“血肉”。这一部分将深入到电子系统设计的核心技术领域，培养读者解决实际问题的能力。 信号与系统理论的现代应用： 信号与系统是电子工程的基石。本书将重温傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换等经典理论，但重点不在于证明过程的繁复，而在于展示它们在现代电子系统设计中的实际应用。例如，如何利用频域分析来理解和设计滤波器，如何通过时域分析来处理瞬态响应，以及如何在数字系统中应用离散时间信号处理技术。我们将探讨信号失真、噪声抑制、滤波器的设计原则（如Butterworth、Chebyshev、Bessel等），以及如何在实际电路中实现这些理论。 模拟电路设计精要： 尽管数字电路日益普及，但模拟电路在信号调理、传感器接口、电源管理等领域依然不可或缺。本书将系统性地介绍模拟电路设计中的关键模块，包括运算放大器、滤波器、电压基准源、稳压器等。我们将深入分析这些模块的设计原理，探讨不同元器件（如晶体管、电阻、电容）的特性对电路性能的影响，并学习如何通过仿真工具（如SPICE）来验证和优化设计。本书会强调对噪声、带宽、精度、功耗等关键参数的理解和控制。 数字电路与逻辑设计： 数字电路的强大计算能力和灵活性使其成为现代电子系统的核心。本书将从组合逻辑和时序逻辑的基础讲起，逐步深入到微处理器、FPGA、ASIC等复杂数字系统的设计。我们将学习如何使用硬件描述语言（HDL，如Verilog或VHDL）进行逻辑设计，如何进行时序分析以确保电路的时序正确性，以及如何进行逻辑综合与布局布线。本书会关注降低功耗、提高性能、以及保证设计的可测试性。 嵌入式系统设计： 嵌入式系统是连接物理世界与数字世界的桥梁。本书将全面介绍嵌入式系统的软硬件协同设计。在硬件方面，我们将了解嵌入式处理器的选型、存储器的接口、I/O设备的驱动、以及低功耗设计技巧。在软件方面，我们将学习实时操作系统（RTOS）的应用，如何进行固件开发、驱动程序编写、以及与硬件的交互。本书还会涉及嵌入式系统的调试与测试，以及一些常见的通信协议（如I2C、SPI、UART）。 通信系统基础： 无论是物联网设备还是大型网络，通信都是电子系统不可或缺的一部分。本书将介绍通信系统的基本原理，包括信源编码、信道编码、调制解调、多路复用等。我们将探讨不同通信媒介（如无线、光纤、铜线）的特性，以及各种通信协议（如TCP/IP、Wi-Fi、Bluetooth）的设计思路。本书会关注信号的可靠传输、带宽效率、以及抗干扰能力。 第三部分：设计流程与工程实践——从理论到生产 理论的掌握最终需要转化为可工作的产品。这一部分将聚焦于电子系统设计的工程化流程和实际操作。 电路仿真与验证： 在将设计转化为物理电路之前，仿真验证是必不可少的环节。本书将详细介绍各种仿真技术，包括直流分析、交流分析、瞬态分析、蒙特卡洛分析等。我们将学习如何使用主流的EDA（Electronic Design Automation）工具，如Cadence、Synopsys、Altium Designer等，来对电路进行精确的仿真和性能预测。本书会强调理解仿真结果的物理意义，并根据仿真结果进行设计优化。 PCB设计与布线： 印刷电路板（PCB）是电子系统的载体。本书将深入探讨PCB设计的关键环节，包括元器件布局、电源和地线的规划、信号布线规则、阻抗匹配、以及电磁兼容（EMC）设计。我们将学习如何利用PCB设计软件，根据电路原理图生成高质量的PCB布局，并理解不同层数的PCB设计以及特殊信号（如高速差分信号）的布线技巧。 电源设计与管理： 稳定可靠的电源是电子系统正常工作的生命线。本书将详尽介绍各种电源拓扑，包括线性稳压器、开关稳压器（Buck、Boost、Buck-Boost）、以及DC-DC转换器。我们将学习如何根据系统需求选择合适的电源方案，并进行电源效率、纹波、瞬态响应等关键参数的设计与优化。本书还会涉及低功耗电源管理技术，以及多电源域的设计。 电磁兼容（EMC）与电磁干扰（EMI）防护： 电子系统在运行过程中会产生电磁辐射，同时也容易受到外部电磁场的干扰。本书将深入探讨EMC/EMI的产生机理，并介绍多种有效的防护措施，包括滤波、屏蔽、接地、以及PCB布局优化等。我们将学习如何进行EMC设计，以确保系统符合相关的国际标准和法规要求，避免对其他设备造成干扰，并保证自身的稳定性。 可测试性设计（DFT）： 确保设计能够被有效地测试，是提高产品质量和降低生产成本的关键。本书将介绍可测试性设计（DFT）的概念和技术，包括边界扫描（JTAG）、内建自测试（BIST）、扫描链等。我们将学习如何将DFT策略融入到设计过程中，以便于在生产和售后阶段对电路进行快速、准确的故障检测和定位。 项目管理与协同工作： 成功的电子系统设计往往是团队合作的成果。本书将探讨电子系统设计的项目管理流程，包括需求管理、进度规划、风险评估、以及团队协作。我们将学习如何有效地沟通、分配任务，并利用版本控制工具和项目管理软件来保证项目按时、按质完成。 第四部分：前沿探索与未来展望——持续演进的电子世界 电子技术日新月异，本书的最后一部分将带领读者展望电子系统设计的未来发展趋势，激发对创新和持续学习的热情。 先进半导体技术： 我们将简要介绍当前和未来先进的半导体制造工艺，如FinFET、GAAFET等，以及它们对器件性能和功耗的影响。同时，也会探讨新材料（如GaN、SiC）在功率电子领域的应用前景。 人工智能与机器学习在设计中的融合： 人工智能和机器学习正以前所未有的方式渗透到设计领域。本书将探讨如何利用AI来辅助电路设计、验证、以及优化。例如，AI可以用于自动生成电路结构、预测电路性能、甚至发现新的设计方法。 物联网（IoT）与边缘计算： 物联网设备的爆炸式增长对电子系统设计提出了新的挑战和机遇。本书将讨论物联网设备的设计需求，包括低功耗、高集成度、无线通信能力，以及边缘计算的需求。 安全设计： 随着电子系统在关键基础设施中的应用越来越广泛，安全性变得至关重要。本书将探讨电子系统设计的安全考量，包括硬件安全模块、加密技术、以及抗攻击设计。 通过对以上各部分的深入剖析，《电子系统设计(第2版)》将致力于培养读者成为一名具备深厚理论功底、精湛实践技能、以及前瞻性思维的优秀电子系统设计工程师。它不仅仅是一本书，更是一次对严谨求实科学探索与工程实践的全面引导，旨在帮助读者在瞬息万变的电子技术领域，构建出真正具有价值的创新性解决方案。

评分☆☆☆☆☆

这本号称“电子系统设计”的巨著，我得说，我感觉自己像是被扔进了一片没有导航的海洋。书里那些关于底层模拟电路的探讨，简直是让我这种偏爱数字逻辑的工程师抓耳挠腮。我本来是冲着最新的FPGA架构和高速SerDes设计来的，结果花了大量时间在电阻电容的温漂系数上打转，虽然我知道这些基础知识很重要，但对当前项目紧迫的需求来说，简直是杯水车薪。而且，书中对电源完整性（PI）的论述，虽然深度足够，但案例分析总感觉是上个世纪的产物，跟我正在处理的几百瓦DC-DC转换器设计完全搭不上调。更令人沮丧的是，书中对最新EDA工具链的介绍少得可怜，基本停留在比较基础的仿真层面，对于现代复杂的系统级验证流程，比如Co-simulation或者形式化验证，几乎是只字未提。读完前几章，我深刻体会到，这是一本非常扎实的“制造”手册，而非“创新”蓝图。它能让你把一个已经设计好的东西完美复刻出来，但对于如何从零开始构建一个面向未来的、高性能的、功耗敏感的系统，这本书提供的指引实在太过间接和陈旧。我期待的是如何用最新的IP核和架构思想去优化整体方案，而不是纠结于晶体管的漏电流。

评分☆☆☆☆☆

这本书的组织结构，说实话，让我颇感头疼。它似乎没有一个清晰的、贯穿始终的“系统设计流程”主线。内容的分散性极强，像是将一本关于器件物理学的书、一本关于噪声理论的专著、以及一本关于基础逻辑电路的书，生硬地拼凑在了一起。读到中间部分，我几乎无法判断，当前章节的内容是服务于系统级抽象的，还是仅仅在探讨某个元器件的极限性能。这种结构导致学习曲线非常陡峭，读者必须具备极强的知识迁移能力，才能将这些零散的知识点缝合成一个可操作的设计框架。一个好的系统设计教材，应当引导读者从需求定义、架构选择、模块划分，直至最终的实现和验证，形成一个闭环的思维方式。而这本书给我的感觉是，它提供了大量的砖块和水泥，却缺乏一张清晰的建筑蓝图，让初学者无从下手，老手也感到不便检索。

评分☆☆☆☆☆

翻阅这本书的过程，像是一次漫长而干燥的历史回顾之旅。它在阐述一些基础概念时，那种论述的风格和选择的例子，都透露着一种强烈的时代感。比如，在讨论嵌入式处理器选型时，它花费了极大的篇幅来比较一些早已被市场淘汰的微控制器家族的优劣，这让我不禁怀疑，作者是否真的了解当前主流的SoC和FPGA平台的设计范式。对于那些需要快速集成无线通信模块（如Wi-Fi 6或5G基带）的设计者来说，这本书提供的参考价值微乎其微，因为这些前沿技术的集成往往依赖于高度集成的标准接口和成熟的参考设计包，而这些在书中完全找不到踪影。甚至在软件层面上，它对现代操作系统（如嵌入式Linux或RTOS）与硬件交互的描述，也显得过时且不完整。我需要的不是了解过去的设计哲学，而是掌握未来十年内仍然适用的设计方法论，很遗憾，这本书在这方面提供的借鉴非常有限。

评分☆☆☆☆☆

老实讲，我对这本书的某些章节感到极度困惑，它们似乎完全是另一个物种的产物。我指的是那些深入探讨电磁兼容性（EMC）和信号完整性（SI）的部分。作者在描述传输线理论和串扰分析时，那种近乎学术论文般的严谨和繁复，让我这个习惯于自顶向下系统架构的工程师感到无所适从。公式推导占据了大量的篇幅，而这些公式在实际操作中，往往需要依赖特定软件的黑盒求解器才能得到结果。书中并没有提供足够多的、与具体板级布局相关的、可操作的“经验法则”或“快速检查清单”。例如，在处理多层PCB设计中的地平面分割问题时，它给出了一个理论模型，但对于如何平衡不同频率信号的需求，以及如何在成本和性能之间做出权衡，这本书的指导性意见极其模糊。总而言之，它更像是一本深入的物理学教材，而不是一本实用的工程设计指南。我希望看到的是基于实际案例的“怎么做”（How-to），而不是基于麦克斯韦方程组的“为什么会这样”（Why）。

评分☆☆☆☆☆

我必须指出，这本书在处理“人机交互界面”（HMI）和用户体验（UX）方面，几乎是完全缺失的。在今天的电子系统设计中，一个成功的硬件产品，其软件和界面设计的重要性已经与核心性能指标齐平。然而，本书的内容似乎完全局限在“盒子里面”的电气性能优化上，对如何设计一个直观、高效的触摸屏驱动、如何处理背光控制的时序，或者如何实现低延迟的图形渲染管道等话题，避而不谈。这使得这本书在面对消费电子或工业控制面板这类系统时，显得极其不完整。它更像是一个纯粹的“硬核电子学”教程，而非面向现代市场的“电子系统设计”全景图。一个真正现代的系统设计师，需要理解算法如何在FPGA/ASIC上高效实现，更需要知道如何将这个强大的核心，以用户友好的方式展现出来。在这方面，本书提供的价值几乎为零，我不得不转向其他资源来弥补这巨大的知识鸿沟。