電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

前言

　　電子信息類專業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該具有對電子系統(tǒng)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)的能力。各學(xué)科知識的綜合利用以及設(shè)計(jì)與實(shí)踐能力的培養(yǎng)已受到各學(xué)校普遍的重視，系統(tǒng)設(shè)計(jì)類課程亦應(yīng)運(yùn)而生。　　作者曾在1997年出版過一本《電子設(shè)計(jì)技術(shù)》，此書對設(shè)計(jì)方法介紹較少，資料偏多，所涉及的不少內(nèi)容也已過時(shí)?！　”緯鴱脑O(shè)計(jì)和實(shí)用的角度出發(fā)，首先介紹了電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法；然后從構(gòu)成電子電路的基本元器件的應(yīng)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(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法以及現(xiàn)代EDA工具等知識；最后給出了幾個(gè)典型的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例。

內(nèi)容概要

本書介紹如何進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，綜合了模擬電路、數(shù)字電路、MCU、ASIC、EDA等知識；從設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，以元器件應(yīng)用為切入點(diǎn)，以新知識、新器件、新技術(shù)為核心，緊密結(jié)合工程實(shí)踐，避免繁瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)；內(nèi)容深入淺出、循序漸進(jìn)，有利于自學(xué)和教學(xué)；各章附有小結(jié)和設(shè)計(jì)練習(xí)。本書在第1版的基礎(chǔ)上增加了電感器、進(jìn)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(shí)增補(bǔ)了少數(shù)設(shè)計(jì)練習(xí)、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(shè)計(jì)競賽的培訓(xùn)教材或教輔，同時(shí)還可作為廣大電路設(shè)計(jì)愛好者的參考書。

書籍目錄

第1章  電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)導(dǎo)論1  1.1  電子系統(tǒng)的構(gòu)成1  1.2  電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和原則2    1.2.1  電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法2    1.2.2  電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則4  1.3  電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟4  小結(jié)5第2章  常用電子元器件的應(yīng)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(yīng)用場合9    2.1.3  電阻器的應(yīng)用13    2.1.4  數(shù)字電位器16    2.1.5  電阻衰減器的設(shè)計(jì)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(yīng)用23    2.2.4  電解電容器的特性與應(yīng)用26  2.3  電感器27    2.3.1  電感器在電子電路中的應(yīng)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(yīng)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(dǎo)體三極管42    2.4.3  場效應(yīng)管43    2.4.4  功率VMOS場效應(yīng)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(dòng)76    2.8.1  幾種常見的功率負(fù)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(dòng)設(shè)計(jì)79    2.8.4  電動(dòng)揚(yáng)聲器的驅(qū)動(dòng)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(dòng)88    2.9.3  LCD顯示器及其驅(qū)動(dòng)94    2.9.4  U型真空熒光顯示器116  小結(jié)119  設(shè)計(jì)練習(xí)120第3章  模擬電路設(shè)計(jì)122  3.1  運(yùn)算放大器的基本特性122  3.2  放大器設(shè)計(jì)128    3.2.1  負(fù)反饋電路128    3.2.2  基本放大電路129    3.2.3  放大電路設(shè)計(jì)要點(diǎn)131    3.2.4  運(yùn)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(shè)計(jì)軟件136  3.3  濾波器設(shè)計(jì)138    3.3.1  濾波器的基本特性138    3.3.2  FilterLab濾波器輔助設(shè)計(jì)工具140    3.3.3  開關(guān)電容濾波器144  3.4  電源電路設(shè)計(jì)149    3.4.1  模擬線性穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)149    3.4.2  數(shù)控穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)160    3.4.3  數(shù)控穩(wěn)流電源設(shè)計(jì)163    3.4.4  開關(guān)穩(wěn)壓電源163  小結(jié)174  設(shè)計(jì)練習(xí)175第4章  數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)176  4.1  數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)步驟176    4.1.3  數(shù)字電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法177  4.2  常用中規(guī)模數(shù)字邏輯電路的應(yīng)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(jì)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(yīng)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(jì)213  小結(jié)217  設(shè)計(jì)練習(xí)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(biāo)218    5.1.2  DAC的選擇219    5.1.3  DAC的應(yīng)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(biāo)232    5.2.3  ADC的選擇232    5.2.4  ADC的應(yīng)用233  5.3  ADC/DAC外圍電路247    5.3.1  參考源247    5.3.2  驅(qū)動(dòng)放大器251    5.3.3  其他外圍電路考慮254  小結(jié)255  設(shè)計(jì)練習(xí)255第6章  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)256  6.1  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述256    6.1.1  單片機(jī)的發(fā)展趨勢256    6.1.2  單片機(jī)的應(yīng)用及選擇257    6.1.3  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般過程258  6.2  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)硬件及接口設(shè)計(jì)258    6.2.1  時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)259    6.2.2  復(fù)位電路設(shè)計(jì)259    6.2.3  鍵盤接口設(shè)計(jì)259    6.2.4  顯示器接口設(shè)計(jì)263    6.2.5  語音接口設(shè)計(jì)268    6.2.6  單總線接口設(shè)計(jì)271    6.2.7  I2C總線接口設(shè)計(jì)274    6.2.8  SPI總線接口設(shè)計(jì)278    6.2.9  UART串口使用282  6.3  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)288    6.3.1  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)編程語言選擇288    6.3.2  單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)規(guī)范289    6.3.3  匯編程序設(shè)計(jì)290    6.3.4  C51程序設(shè)計(jì)292    6.3.5  C51與匯編的混合編程295  小結(jié)299  設(shè)計(jì)練習(xí)299第7章  ASIC設(shè)計(jì)301  7.1  ASIC的設(shè)計(jì)手段301    7.1.1  ASIC設(shè)計(jì)發(fā)展歷程301    7.1.2  ASIC設(shè)計(jì)方法302  7.2  GAL器件的編程及應(yīng)用304    7.2.1  FASTMAP語言及其應(yīng)用舉例304    7.2.2  ABEL語言及其應(yīng)用舉例310  7.3  CPLD/FPGA器件的編程及應(yīng)用316    7.3.1  VHDL語言介紹316    7.3.2  VHDL文本輸入設(shè)計(jì)步驟320    7.3.3  VHDL文本輸入設(shè)計(jì)舉例325  7.4  Quartus II使用簡介329    7.4.1  設(shè)計(jì)輸入329    7.4.2  綜合333    7.4.3  適配334    7.4.4  時(shí)序分析336    7.4.5  仿真337    7.4.6  編程或配置340  小結(jié)340  設(shè)計(jì)練習(xí)341第8章  EDA工具應(yīng)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(diǎn)351    8.2.2  EWB軟件的界面及電路分析應(yīng)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(jī)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(shè)計(jì)365    8.4.2  電路網(wǎng)表的生成369    8.4.3  印制電路的設(shè)計(jì)369  小結(jié)372  設(shè)計(jì)練習(xí)373第9章   設(shè)計(jì)實(shí)例374  9.1  數(shù)字定時(shí)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(shè)計(jì)376    9.1.5  程序設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)388    9.2.3  硬件設(shè)計(jì)390    9.2.4  軟件設(shè)計(jì)402    9.2.5  DAC的標(biāo)度變換算法與線性補(bǔ)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(shè)計(jì)要求408    9.3.2  總體方案論證408    9.3.3  單元電路設(shè)計(jì)410    9.3.4  系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)418  設(shè)計(jì)練習(xí)420參考文獻(xiàn)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(xì)功能框圖后，便可進(jìn)行單元電路設(shè)計(jì)。任何復(fù)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(biāo)往往比較單一。在明確每個(gè)單元電路的技術(shù)指標(biāo)后，要分析清楚單元電路的工作原理，設(shè)計(jì)出各單元的電路結(jié)構(gòu)形式。盡量采用學(xué)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)要求，必要時(shí)應(yīng)詳細(xì)擬定主要單元電路的性能指標(biāo)。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。　　各單元電路之間要注意在外部條件、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(jì)實(shí)用。各單元電路擬定后，應(yīng)全面地檢查一次，看每個(gè)單元各自的功能是否能實(shí)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(shí)做出局部調(diào)整。

編輯推薦

　　從設(shè)計(jì)和實(shí)用的角度出發(fā)，首先介紹了電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法；然后從構(gòu)成電子電路的基本元器件的應(yīng)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(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法以及現(xiàn)代EDA工具等知識，最后給出了幾個(gè)典型的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例。另有《電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)－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(jìn)一步介紹?！　　峨娮酉到y(tǒng)設(shè)計(jì)：基礎(chǔ)篇（第2版）》在第1版的基礎(chǔ)上增加了電感器、進(jìn)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(shí)增補(bǔ)了少數(shù)設(shè)計(jì)練習(xí)、程序等?！　≈饕攸c(diǎn)：　　從設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，著重實(shí)用.系統(tǒng)地介紹了作為系統(tǒng)基礎(chǔ)的常用電子元器件的應(yīng)用知識。所選內(nèi)容較新.由淺人深，循序漸進(jìn)，避免繁瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，著重各學(xué)科知識的綜合應(yīng)用。各章均附有小結(jié)及設(shè)計(jì)練習(xí)，適宜自學(xué)和教學(xué).緊密結(jié)合工程實(shí)踐。　　《電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)：基礎(chǔ)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(shè)計(jì)競賽的培訓(xùn)教材或教輔，同時(shí)還可作為廣大電路設(shè)計(jì)愛好者的參考書。

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