光电产品电路设计(肖春华) 9787122240613 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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肖春华 著

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• 单片机
• 电源电路
• 照明电路
• 传感器电路

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出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122240613

商品编码：29667349833

包装：平装

出版时间：2015-08-01

基本信息

书名：光电产品电路设计(肖春华)

定价：26.00元

作者：肖春华

出版社：化学工业出版社

出版日期：2015-08-01

ISBN：9787122240613

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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本书共分三篇，篇介绍光的辐射本质及其单位、热辐射光源和气体放电光源以及激光相关特性；第二篇讲述常用光电原件、半导体激光器、常用光敏元件以及常用无源光器件。第三篇主要围绕光电产品应用控制系统领域进行任务设计，使用目前主流的单片机作为控制系统的核心，以C51编程技术进行软件开发，围绕射频通信技术、485总线通信技术、GSM通信技术、PWM进行LED灯具调光技术、液晶显示技术等通讯领域常用技术进行系统开发，内容来源于实际产品的设计制作，无论是器件的选型，还是电路的设计以及程序的编写都反映了工程上的实际需求，融入了现代企业的新技术、新工艺、新的管理模式。
　　本书适合于高职高专院校光、电类相关专业的实践教学，也可作为课程设计、毕业设计和单片机接口技术课程的辅导教材。

目录

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篇 光源技术基础
任务一 学习光的辐射
任务目标
任务描述
知识链接
一、光的辐射本质
二、光度量及单位
三、热辐射光源和气体辐射光源
任务实施
任务检查与评价
【思考与练习】

任务二 了解激光光源
任务目标
任务描述
一、任务内容
二、实施条件
三、安全提示
知识链接
一、激光的特性
二、激光的产生
三、激光器的种类
任务实施
任务检查与评价
【思考与练习】

第二篇 常用光电器件
任务一 认识常用光电元件
任务目标
任务描述
一、任务内容
二、实施条件
三、安全提示
知识链接
一、可见光发光二极管
二、光电二极管
三、光电三极管
四、光电池
任务实施
任务检查与评价
【思考与练习】

任务二 认识半导体激光器
任务目标
任务描述
一、任务内容
二、实施条件
三、安全提示
知识链接
一、半导体激光器概述
二、半导体激光器的工作原理
三、半导体激光器的特性
四、半导体激光器的应用
五、半导体激光器损坏原因和预防措施
任务实施
任务检查与评价
【思考与练习】

任务三 认识常用光敏元件
任务目标
任务描述
一、任务内容
二、实施条件
三、安全提示
知识链接
一、光敏电阻
二、光敏电阻典型应用电路
三、光敏电阻的检测方法
任务实施
任务检查与评价
【思考与练习】

任务四 认识常用无源光器件
任务目标
任务描述
一、任务内容
二、实施条件
三、安全提示
知识链接
一、光纤连接器
二、光衰减器
三、光隔离器
四、光耦合器
五、光开关
六、光波分复用器
任务实施
任务检查与评价
【思考与练习】

第三篇 光电产品应用设计
任务一 使用C51编程控制LED发光二极管
任务目标
任务描述
一、任务内容
二、实施条件
三、安全提示
知识链接
一、C51程序设计技术
二、C51的数据类型
三、C51的运算符与表达式
四、C51流程控制语句
五、C51的数组
六、指针
七、C51的函数
任务实施
任务检查与评价
【思考与练习】

任务二 设计学生寝室用电管理系统
任务目标
任务描述
一、任务内容
二、实施条件
三、安全提示
知识链接
一、单片机应用系统开发概述
二、RF905射频技术
任务实施
任务检查与评价
【思考与练习】

任务三 设计光伏发电太阳能路灯系统
任务目标
任务描述
一、任务内容
二、实施条件
三、安全提示
知识链接
一、模块化编程技术
二、太阳能电池板简介
三、太阳能蓄电池简介
四、太阳能路灯系统简介
任务实施
任务检查与评价
【思考与练习】

任务四 设计室内LED节能控制系统
任务目标
任务描述
一、任务内容
二、实施条件
三、安全提示
知识链接
一、GPRS通信技术
二、485总线通信技术
任务实施
任务检查与评价
【思考与练习】

参考文献

作者介绍

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肖春华，武汉软件工程职业学院，讲师，主修专业为电力电子与电力传动，2007年至2008年工作于武汉华中数控股份有限公司，从事电子技术开发工作，2009年调入到武汉软件工程职业学院通信技术教研室工作，主讲《单片机技术》、《电子技术》、《单片机C语言程序设计》、《EDA技术》等课程。

文摘

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序言

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光电产业蓬勃发展，精密电路设计是核心驱动力 随着科技的飞速进步，光电产业正经历着前所未有的发展浪潮。从智能手机的摄像头、VR/AR设备的显示屏，到医疗影像、工业自动化乃至宇宙探索，光电技术的身影无处不在，深刻地改变着我们的生活方式和认知世界。而在这些令人惊叹的光电产品背后，是高度精密、稳定可靠的电路设计。正是这些隐藏在产品内部的“大脑”和“神经系统”，将光信号转化为电信号，或将电信号转化为光信号，实现了各种复杂而神奇的功能。 复杂光电系统中的关键挑战 设计一款成功的光电产品，绝非易事。它需要深入理解光电转换的基本原理，掌握不同类型光电器件（如LED、激光器、光电二极管、光电传感器、CCD/CMOS图像传感器等）的工作特性，并将其巧妙地集成到整个电路系统中。这其中蕴含着诸多严峻的挑战： 信号的精确捕获与处理： 光电传感器捕捉到的光信号往往非常微弱，且容易受到环境噪声的干扰。如何设计出高灵敏度、低噪声的前置放大电路，确保信号的原始信息得到最大程度的保留，是设计的首要难点。随后，这些微弱的信号需要经过精确的模数转换、滤波、放大、整形等一系列处理，才能转化为可供后续处理的数字信息。 高速数据传输的可靠性： 现代光电产品，尤其是图像传感器和高速通信设备，需要处理海量的数据。如何设计出能够支持GHz甚至THz级别数据速率的传输电路，保证信号的完整性和时序的准确性，是另一个关键的挑战。这涉及到高速PCB布线、阻抗匹配、信号完整性分析等一系列复杂的技术。 功耗与热管理的优化： 许多光电产品，特别是便携式设备和集成度高的系统，对功耗有着严格的要求。同时，高性能的光电器件在工作时会产生大量的热量，如果不加以有效控制，将严重影响产品的性能和寿命。因此，在电路设计中，需要兼顾高效率的供电设计和有效的散热方案。 电磁兼容性（EMC）的保证： 光电器件和高速电路的工作会产生电磁辐射，同时也很容易受到外部电磁场的干扰。如何设计出符合EMC标准的电路，保证产品自身不会对其他设备产生干扰，并且能够正常工作在复杂的电磁环境中，是产品能否顺利上市的关键。 系统集成与稳定性： 光电产品往往是一个集成的系统，包含了光、电、热、机械等多个子系统。如何在电路设计层面，有效地协调和管理这些子系统，确保整个产品的稳定性和可靠性，需要丰富的实践经验和深厚的理论功底。 成本与制造的考量： 即使是性能卓越的设计，如果制造成本过高，也难以在市场竞争中脱颖而出。因此，电路设计需要充分考虑元件的选用、PCB的制程、测试的便捷性等因素，在性能、成本和可制造性之间找到最佳的平衡点。 面向未来的光电产品设计思路 随着人工智能、5G/6G通信、物联网等新兴技术的不断发展，光电产品的应用场景将更加广泛，对电路设计的复杂度和性能要求也将不断提升。未来的光电产品电路设计，将呈现出以下几个重要趋势： 智能化与自适应性： 通过集成微处理器和算法，电路设计将具备更强的智能化和自适应能力。例如，图像传感器电路可以实时调整曝光和增益，以适应不同的光照条件；通信电路可以根据信号质量动态调整调制方式。 集成度与小型化： 随着半导体制造工艺的不断进步，更多功能模块将集成到单个芯片上，实现高度集成化的光电器件和控制电路，从而大幅减小产品体积，提高便携性。 低功耗与高能效： 绿色能源和可持续发展理念的深入人心，将促使光电产品电路设计更加注重低功耗和高能效。采用先进的电源管理技术、优化的电路拓扑，以及更具能效的器件，将是设计的重点。 先进封装技术： 随着芯片尺寸的不断缩小和集成度的提高，先进的封装技术，如三维堆叠（3D Stacking）、扇出晶圆级封装（Fan-out Wafer Level Package）等，将成为实现高性能、高密度光电模块的关键。 软件定义硬件的趋势： 越来越多的光电产品的核心功能将通过软件来定义，电路设计将为软件提供灵活的硬件平台。这意味着硬件工程师需要具备更强的跨领域知识，理解软件的需求和约束。 边缘计算与分布式处理： 在物联网等应用场景中，将部分计算能力推向边缘设备（即光电产品本身）将成为趋势。电路设计需要支持在本地进行数据预处理和初步分析，减少对云端的依赖。 电路设计者的必备素质与发展方向 要成功应对光电产品电路设计的复杂挑战，并把握未来的发展趋势，电路设计者需要具备以下核心素质： 扎实的模拟与数字电路基础： 这是所有电子工程师的基石，尤其在处理光电信号的早期阶段，模拟电路的设计至关重要。 深入的光电器件知识： 了解不同光电器件的物理原理、电气特性、性能指标以及应用限制，才能做出最合适的选择和集成。 精通高速电路设计技术： 掌握信号完整性、电源完整性、电磁兼容性分析和设计方法，对于处理现代高速光电产品至关重要。 熟练的EDA工具应用： 能够熟练使用电路仿真、PCB设计、信号分析等EDA工具，是提高设计效率和准确性的保障。 强大的问题分析与解决能力： 在设计过程中，难免会遇到各种意想不到的问题，具备快速定位问题、分析原因并提出有效解决方案的能力至关重要。 跨学科的沟通与协作能力： 光电产品是多学科交叉的产物，电路设计者需要与光学工程师、机械工程师、软件工程师等紧密合作，进行有效的沟通和协作。 持续学习与创新的精神： 光电技术和电路设计领域发展迅速，保持学习的热情，关注最新的技术动态和行业趋势，才能不断提升自身竞争力。 结语 光电产品电路设计是一个充满挑战但又极具吸引力的领域。它要求设计者既要有深厚的理论功底，又要有丰富的实践经验；既要关注细节，又要把握整体。随着技术的不断进步和应用场景的持续拓展，光电产品电路设计的需求将越来越旺盛，优秀的设计师将成为推动光电产业向前发展的核心力量。对于有志于投身于这一领域的设计者而言，不断学习、积极实践、勇于创新，将是实现自我价值和引领行业发展的必由之路。

评分☆☆☆☆☆

我最近在忙一个关于低功耗无线模块的开发项目，对电源管理和电池寿命优化方面有极高的要求。说实话，市面上大部分讲电源的书都偏向于理论推导，或者只介绍某一类特定的DC-DC转换器。但《微功耗系统设计艺术》这本书的视角非常独特，它从系统整体功耗预算的角度切入，详细剖析了从晶振起振、微控制器进入休眠态、外设唤醒、数据传输乃至射频收发的每一个微小时间窗口内，电流消耗的波动规律。书里用了一个非常直观的“能量漏斗模型”，将系统在不同工作模式下的电流特性可视化。我特别欣赏作者对“睡眠模式管理”的精辟论述，他强调了软件层面的优化与硬件拓扑设计同等重要，甚至提出了几个我之前从未考虑过的定时器同步策略，用来避免不必要的唤醒。这本书的深度和广度，让我对如何从毫安级跨越到微安级设计有了全新的认知。读完后，我们团队重新梳理了唤醒逻辑，最终成功将模块的待机电流降低了近40%，这对于依赖单颗纽扣电池运行三年的产品来说，是决定性的胜利。这本书更像是一本“内功心法”，练好了，设计什么低功耗电路都能得心应手。

评分☆☆☆☆☆

我最近在研究如何将传统的工业控制系统升级到基于以太网的实时控制网络（如EtherCAT或Profinet）。《工业网络与实时数据交换协议解析》这本书恰逢其时地为我提供了坚实的理论基础和实践指导。本书的结构安排得非常合理，首先梳理了实时操作系统的基本原理，解释了中断延迟和任务调度的影响，这为理解为何传统总线难以满足高精度同步需求打下了铺垫。随后，作者深入剖析了这些工业以太网协议的帧结构、时间戳机制以及分布式时钟（DC）的实现原理。特别是在描述DC同步时，书中提供的时序图和状态机描述极其清晰，我能够清晰地看到数据包在网络中流转的精确纳秒级时间关系。书中还附带了大量的协议抓包分析实例，这些真实的波形截图和数据解读，比任何纯理论的描述都要有力。对于需要进行现场总线故障诊断和性能优化的工程师来说，这本书是不可或缺的参考手册。它不只是告诉你“如何配置”，而是告诉你“为什么这样配置是正确的”，这种深度解读的价值无可替代。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，我是一个对模拟电路有天然恐惧感的人，总觉得那些运算放大器、滤波器设计充满了玄学色彩。直到我翻开了《精妙的模拟世界：从基础到前沿》。这本书的叙事方式非常亲和，它不是那种冷冰冰的公式堆砌，而是通过大量的“为什么”和“如果……会怎样”来引导读者思考。比如，讲到跨导放大器时，作者没有直接给出公式，而是先描述了一个实际场景：我们需要一个能将微弱的生物电信号放大而不引入额外失真的电路。接着，他才循序渐进地展示了如何通过调整晶体管的偏置点和尺寸来实现这个目标。书中对噪声分析的处理也特别到位，它用声学领域的概念来类比电子噪声，使得电荷注入噪声、闪烁噪声这些抽象的概念变得可以触摸。最让我印象深刻的是，书中花了很大篇幅去讨论实际元件的非理想特性，比如电容的ESR、电感的Q值变化，这些细节往往是教科书里忽略的，但却是决定精密测量电路性能的关键。这本书让我感觉，模拟设计并非遥不可及，它只是对物理世界更深层次的尊重和模仿。

评分☆☆☆☆☆

这本《深入浅出：现代电子技术实践指南》绝对是电子发烧友的案头宝典。作者用一种近乎唠叨的细致劲儿，把那些晦涩难懂的半导体物理概念，掰开了揉碎了，用日常生活的例子来比喻，读起来一点都不费力。特别是关于噪声抑制和信号完整性那几章，简直是救命稻草。我记得我之前在设计一个高速ADC接口时，总是被高频噪声搞得焦头烂额，尝试了各种滤波方案都收效甚微。翻到这本书里专门讲解“地弹”效应的那一节，作者用自来水管的比喻形象地解释了电源平面耦合的机理，让我茅塞顿开，立刻意识到问题的关键在于布局而不是单纯的元件选型。接下来的修改，效果立竿见影，波形干净得像刚出厂一样。这本书的厉害之处在于，它不只是停留在理论层面，而是紧密结合实际电路板的PCB布局、走线规则，甚至给出了不同封装器件的焊接技巧。对于初入硬件设计领域的新手来说，这简直比师傅手把手教还要管用，因为它把那些“经验之谈”都系统化、理论化了。唯一美中不足的是，书中对最新的MEMS传感器接口协议涉及得略显保守，但瑕不掩瑜，整体的实用价值极高。

评分☆☆☆☆☆

作为一名专注于电源模块封装和热管理的设计师，我一直在寻找一本能将电磁兼容（EMC）和热设计有机结合起来的书籍。市面上的EMC书籍多偏重于PCB布局，而热设计书籍则常常忽略了电磁场的相互影响。幸运的是，《面向高密度封装的电热协同设计》这本书完美地弥补了这一空白。作者的独特之处在于，他将两者视为一个不可分割的整体来处理。例如，书中详尽地分析了在高电流密度下，导线间的趋肤效应和邻近效应如何不仅增加电阻损耗（即发热源），还会显著改变信号的阻抗特性，从而影响整个电路的EMC表现。书中引入了三维有限元分析（FEA）工具的应用流程，并展示了如何通过优化散热结构（如均热板的铜箔铺设）来间接降低局部热点导致的材料介电常数漂移，从而优化高频性能。这种多物理场耦合的视角，极大地拓宽了我的设计思路。我开始用更全面的眼光来看待电路板上的每一个走线和过孔，理解它们在热和电磁两个维度上同时扮演的角色。这本书的理论深度和工程实践的结合度，是目前市场上同类书籍中少有的。