电子系统设计(第2版) 9787121180057 电子工业出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李金平沈明山姜余祥 著

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• 电子系统设计
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• 电子工业出版社
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• 9787121180057
• 第2版

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121180057

商品编码：29336392212

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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'第1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 国内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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探索微观世界的奥秘：半导体器件与集成电路设计 从我们日常使用的智能手机、电脑，到驱动现代工业的精密仪器，再到遨游太空的航天器，无一不依赖于其核心——电子系统。而电子系统的基石，则是那些精巧绝伦、能够处理和传递信息的半导体器件，以及将无数器件集成在一起的集成电路。本书将带领读者深入探索这些微观世界中的奥秘，揭示电子系统设计的精髓。 第一章：半导体材料的奇迹 一切电子器件的诞生，都离不开神奇的半导体材料。硅，这位最杰出的代表，以其独特的导电性能，成为了现代电子工业的宠儿。在本章中，我们将从原子结构入手，深入理解半导体材料的晶体结构、能带理论，以及本征半导体和杂质半导体的特性。我们将解析电子和空穴的产生与运动机制，理解掺杂技术如何巧妙地改变半导体的导电类型，为构建各种功能器件奠定基础。 原子结构与晶体学： 了解硅等半导体材料原子间的键合方式，掌握晶体结构的概念，理解不同晶面和晶向对材料性能的影响。 能带理论的拨云见日： 揭示导带、价带和禁带的奥秘，理解电子在这些能带中的跃迁如何决定材料的导电能力。 本征与杂质半导体： 区分本征半导体固有的导电特性，以及通过引入杂质原子（如磷、硼）所实现的n型和p型半导体的定向改变。 载流子运动的韵律： 深入探讨电子和空穴的漂移和扩散运动，理解这些微观粒子的行为如何受到电场和浓度梯度的影响。 第二章：PN结的诞生与二极管的智慧 当两种不同类型的半导体材料（n型和p型）紧密结合时，神奇的PN结便诞生了。这个看似简单的界面，却蕴含着巨大的能量，构成了所有半导体器件的基础。在本章中，我们将详细剖析PN结的形成过程，理解其内部电场、耗尽层以及势垒的形成。我们将重点研究二极管在正向偏置和反向偏置下的工作原理，理解其单向导电的特性，并介绍各种重要的二极管类型，如稳压二极管、发光二极管和光电二极管，以及它们在实际应用中的独特贡献。 PN结的形成机制： 详细解析PN结界面上的载流子扩散和复合过程，理解耗尽层和内建电场的形成。 偏置下的PN结特性： 深入研究正向偏置如何消除势垒，实现电流导通，以及反向偏置如何加宽耗尽层，阻断电流。 PN结击穿现象： 理解雪崩击穿和齐纳击穿两种主要的PN结击穿机制，以及它们对器件可靠性的影响。 二极管的家族： 介绍整流二极管、稳压二极管（齐纳管）、发光二极管（LED）、光电二极管、肖特基二极管等，阐述它们各自的工作原理和应用领域。 第三章：三极管的革命：放大与开关的艺术 晶体三极管，特别是BJT（双极结型晶体管）和MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管），是电子系统中最基本也是最重要的有源器件。它们赋予了电子系统“放大”和“开关”的能力，从而催生了现代电子技术的飞跃。本章将聚焦于这两种关键的三极管，深入解析它们的结构、工作原理和特性。我们将学习如何用三极管构建放大电路，实现微弱信号的增强，以及如何利用它们作为电子开关，控制电流的通断，为数字逻辑电路的设计奠定基础。 BJT：电流控制的奇迹： 结构与类型： 详细介绍NPN型和PNP型BJT的结构，理解基区、发射区和集电区的功用。 工作原理： 深入解析BJT的放大区、饱和区和截止区，理解基极电流如何控制集电极电流。 输出特性曲线： 学习如何读取BJT的输出特性曲线，分析其工作点。 放大电路基础： 介绍共发射、共集电极和共基极三种基本放大组态，以及它们的电压增益和电流增益特点。 MOSFET：电压控制的未来： 结构与类型： 详细介绍增强型和耗尽型NMOS和PMOS的结构，理解栅极、源极和漏极的作用。 工作原理： 深入解析MOSFET的导电沟道形成机制，理解栅极电压如何控制漏极电流。 输出特性曲线： 学习如何读取MOSFET的输出特性曲线，分析其工作点。 数字逻辑的核心： 强调MOSFET在数字集成电路中的关键作用，介绍其低功耗和高集成度的优势。 第四章：集成电路的智慧结晶：从基础门电路到微处理器 将成千上万甚至数十亿个晶体管和其他电子器件集成在一块小小的硅片上，便是集成电路（IC）的伟大成就。本章将带领读者穿越从最基本的逻辑门到复杂微处理器的广阔天地。我们将从数字逻辑的基本组成单元——逻辑门（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR）开始，理解它们如何实现布尔代数运算，并进而探讨组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计，如加法器、寄存器和计数器。最终，我们将触及微处理器、存储器等复杂集成电路的设计理念，领略集成电路如何成为现代电子系统的“大脑”。 数字逻辑基础： 布尔代数与逻辑门： 深入理解布尔代数的原理，掌握AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR等基本逻辑门的真值表和功能。 组合逻辑电路： 学习如何设计和分析加法器、译码器、多路选择器等组合逻辑电路。 时序逻辑电路： 掌握触发器（D触发器、JK触发器等）的工作原理，理解寄存器、计数器等时序逻辑电路的设计。 集成电路的层次： 基本单元： 从逻辑门电路的实现到更复杂的数字模块。 微处理器（CPU）： 介绍CPU的基本结构（ALU, 控制单元, 寄存器）和工作流程，理解指令的执行过程。 存储器： 区分RAM（SRAM, DRAM）和ROM（PROM, EPROM, EEPROM）的工作原理和应用。 数模转换与模数转换： 简要介绍ADC和DAC在连接数字与模拟世界中的作用。 第五章：电路分析与设计方法 掌握了基本的电子元器件和集成电路知识后，如何将它们巧妙地组合起来，设计出满足特定要求的电路，是电子系统设计的核心。本章将系统介绍电路分析的基本理论和方法，包括欧姆定律、基尔霍夫定律等。我们将学习如何利用各种分析技术，如节点电压法、网孔电流法，来求解复杂电路的电流和电压。同时，我们将探讨不同的电路设计方法，从原理图设计到PCB布局布线，以及仿真工具在设计过程中的重要作用，帮助读者掌握从概念到实现的完整设计流程。 电路分析基础： 基本定律： 深入理解欧姆定律、焦耳定律。 基尔霍夫定律： 掌握基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL）的应用。 节点电压法与网孔电流法： 学习系统地分析复杂电路的常用方法。 叠加定理与戴维宁定理/诺顿定理： 掌握简化复杂电路分析的工具。 电路设计流程： 需求分析与规格定义： 明确设计目标和性能指标。 原理图设计： 使用EDA（电子设计自动化）工具绘制电路原理图。 元器件选型： 根据性能和成本选择合适的电子元器件。 电路仿真： 利用SPICE等仿真软件验证电路的性能。 PCB设计： 进行PCB（印刷电路板）布局布线，优化信号完整性和电磁兼容性。 样板制作与测试： 制作PCB样板并进行功能和性能测试。 第六章：信号的旅程：模拟电路与数字电路的区别与联系 电子系统中的信息以信号的形式存在，这些信号可以是连续变化的模拟信号，也可以是离散的数字信号。本章将深入探讨模拟电路和数字电路各自的特点、优势以及它们之间的联系。我们将学习模拟信号的放大、滤波、调制解调等处理技术，以及数字信号的逻辑运算、编码解码等处理技术。更重要的是，我们将理解如何在复杂的电子系统中，将模拟与数字电路有机地结合起来，实现信号的有效处理和转换。 模拟信号的魅力： 放大器设计： 学习各种模拟放大器的设计原理，如运算放大器（Op-amp）的应用。 滤波器： 理解低通、高通、带通和带阻滤波器的设计与作用，用于信号的频率选择。 信号的产生与处理： 振荡器、混频器、调制解调器等。 数字信号的世界： 逻辑运算的实现： 从基本逻辑门到复杂组合逻辑电路。 编码与解码： 如二进制编码、BCD编码、格雷码等。 时序控制与状态机： 理解如何在数字系统中实现时序控制。 数字与模拟的桥梁： 模数（ADC）与数模（DAC）转换器： 深入理解它们的工作原理和不同类型，是连接模拟世界与数字世界的关键。 混合信号集成电路： 探讨同时包含模拟和数字部分的集成电路设计。 第七章：实际应用中的电子系统设计 理论知识的学习最终要回归到实际应用。本章将以几个典型的电子系统设计案例为线索，展示如何将前面所学的知识融会贯通，解决实际问题。我们将分析通信系统、嵌入式系统、电源管理系统等不同领域的电子系统设计中的挑战与机遇，并探讨在设计过程中需要考虑的因素，如功耗、成本、可靠性、电磁兼容性（EMC）以及信号完整性（SI）等。通过这些案例研究，读者将能够更清晰地理解电子系统设计在现实世界中的价值和应用。 通信系统的基石： 从基础的信号传输到复杂的无线通信。 嵌入式系统的核心： 微控制器（MCU）的设计与应用。 高效能的电源管理： 开关电源、线性电源的设计。 关键的设计考量： 功耗优化： 如何设计低功耗电子系统。 成本控制： 在满足性能的前提下降低成本。 可靠性设计： 提高电子系统的稳定性和寿命。 电磁兼容性（EMC）与信号完整性（SI）： 确保电子系统在复杂电磁环境下正常工作。 本书旨在为读者构建一个坚实的电子系统设计基础，从最微观的半导体材料，到最宏观的复杂系统，逐步深入，循序渐进。通过对本书的学习，您将能够洞悉电子系统的运行机制，掌握电路分析与设计的核心技能，为未来在电子科技领域的探索与创新打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书，说实话，拿到手的时候，我有点儿犹豫。封面设计得相当朴实，甚至可以说有点儿老派了，让人感觉像是那种厚重的、有点儿枯燥的教科书。我本来对手册类的书籍就抱着“能看懂多少算多少”的心态，毕竟电子系统设计这玩意儿听着就挺玄乎的。翻开第一页，密密麻麻的公式和图表立刻占据了视野，初学者大概率会感到一阵眩晕。但是，我强迫自己静下心来，从最基础的章节开始啃。让我惊喜的是，作者在处理那些复杂概念时，展现出了一种惊人的耐心和清晰度。比如，在介绍信号完整性（SI）的时候，它没有直接抛出复杂的麦克斯韦方程组，而是先从一个非常直观的、类比现实生活中的水管模型讲起，把传输线的阻抗匹配问题，讲得跟水流的突然变窄变宽一样形象。这种由浅入深的叙事方式，极大地降低了入门的门槛。我感觉自己不是在读一本技术手册，而是在听一位经验丰富的老工程师，耐心地为你拆解一个个技术难题。虽然整体篇幅很厚重，但阅读体验上，远比我预期的要流畅得多，尤其是在系统架构层面的讨论，很有启发性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和插图风格，透露着一股浓浓的“学院派”气息，这一点可能需要一些读者适应。图例大多是黑白的线条图，没有太多花哨的色彩渲染或者三维模型，完全是基于传统工程绘图的标准。初看起来，这可能显得有些沉闷，尤其是在这个充斥着精美3D渲染图的时代。然而，正是这种克制的视觉风格，保证了信息传递的纯粹性。当你面对一个复杂的时序图或者差分信号布线示意图时，你不需要被多余的颜色分散注意力，所有关键信息都通过精确的标注和合理的布局清晰地呈现出来。我特别欣赏它在公式推导后总是紧跟着一个实际的工程案例分析，这使得理论知识立刻“落地”了。比如，在讲解阻抗匹配时，它会立刻用一个高速串行接口的眼图案例，告诉你阻抗失配是如何直接导致眼图抖动和误码率升高的。这种理论与实践的无缝对接，极大地增强了学习的代入感和实用性。

评分☆☆☆☆☆

我注意到，这本书在系统层面的设计哲学上，给予了极高的重视。很多入门书籍往往聚焦于元件选择和单个模块的实现，但这本书的视野明显更广阔。它花了大量的篇幅去讨论不同设计流程下的迭代优化、设计约束的设定，以及如何在功能实现、成本控制和可靠性之间找到最佳平衡点。我印象最深的是关于“设计裕量”的讨论。作者非常严肃地指出，在电子系统中，裕量不是可有可无的装饰品，而是抵抗不确定性的“防火墙”。它详细分析了温度漂移、元件老化、工艺公差等因素如何侵蚀你的设计余量，并提供了一套量化的评估方法来合理预留裕度。这对于那些追求产品长期稳定性和高可靠性的团队来说，无疑是宝贵的经验之谈。读完这部分，我立刻反思了自己过去项目里“能跑就行”的态度，开始学着用更严谨的系统思维去规划每一个细节。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度，绝对不是市面上那些泛泛而谈的“速成指南”可以比拟的。我之前在做项目时，遇到过一个棘手的电源噪声抑制问题，各种滤波电路试了个遍都收效甚微。后来翻阅这本书中关于电源完整性（PI）那一章时，我才意识到之前思考的角度完全偏了。作者没有局限于简单的去耦电容布局，而是深入探讨了芯片封装、PCB叠层材料的介电常数对高频噪声的影响，甚至还专门开辟了一节讨论了不同封装引脚的电感耦合效应。那段论述，简直就是为我当时的项目量身定做的“救命稻草”。我按照书里提供的思维框架重新审视了我的设计，特别是针对不同频率的噪声源进行了分层隔离处理，问题迎刃而解。这本书的价值就在于此，它不是教你“怎么做”，而是让你理解“为什么这么做”，把背后的物理原理和工程权衡分析得透彻明白。对于那些希望从“会搭电路”进阶到“能设计出可靠产品”的工程师来说，这本书的参考价值是无可替代的。

评分☆☆☆☆☆

总的来说，这本书的阅读体验是一场马拉松，而不是短跑冲刺。它要求读者投入足够的时间和专注力去消化其中的内容，并且最好具备一定的电子学基础作为支撑。如果你只是想快速查阅某个元器件的参数或者某个简单电路的接线方法，这本书可能显得过于“重型”了。但是，如果你想真正深入理解现代电子系统，尤其是高速、高密度设计的底层原理和工程实践中的陷阱，那么这本书无疑是一座值得攀登的高峰。我个人感觉，这本书更像是一本“工具箱+参考书”的结合体，它提供的知识体系结构非常完整，能够支撑你完成从概念设计到最终验证的整个过程。每次遇到设计瓶颈时，重新翻阅其中的某一章节，总能发现新的领悟点，这才是它真正的价值所在——它能持续地为你提供思考的深度和广度。