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孙宏国，周云龙著 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302267775

商品编码：29694070649

包装：平装

出版时间：2012-01-01

基本信息

书名：电子系统设计与实践(21世纪高等学校规划教材 电子信息)

定价：29.50元

作者：孙宏国,周云龙著

出版社：清华大学出版社

出版日期：2012-01-01

ISBN：9787302267775

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.459kg

编辑推荐

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内容提要

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　　本书共6章，介绍了电子系统设计导论，电子系统的组成、一般设计方法、方案论证、元件的选择以及报告的撰写方法，模拟电子系统的设计方法、常用的单元电路设计，传统数字电子系统和现代数字电子系统的设计方法，单片机小系统和各单元电路的组成，电子电路的调试方法、步骤和经验，历届电子设计竞赛题目举例。
　　本书可作为高等学校电气信息类等专业的“电子技术课程设计”、“单片机课程设计”课程的教材，也可作为参加电子设计竞赛的培训教材和参考书。

目录

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章　电子系统设计导论
　1.1　电子系统概述
　　1.1.1　定义
　　1.1.2　电子系统的组成
　1.2　电子系统的设计
　　1.2.1　电子系统设计的一般方法
　　1.2.2　电子系统设计一般步骤
　1.3　总体方案的选择和实现
　　1.3.1　总体方案论证及选择
　　1.3.2　总体方案框图的设计及细化
　　1.3.3　总体方案的实现
　1.4　元器件的选择原则
　　1.4.1　集成电路的选择
　　1.4.2　电阻、电容的选择　　
　1.5　设计报告与总结报告的编写
　　1.5.1　设计报告的编写
　　1.5.2　总结报告的编写
　　1.5.3　电子设计竞赛设计报告格式、内容
第2章　模拟电子系统设计
　2.1　概述
　　2.1.1　模拟电子系统的组成及特点
　　2.1.2　模拟电子系统的设计方法与步骤
　2.2　基本单元电路设计
　　2.2.1　信号的获取
　　2.2.2　模拟信号处理单元
　　2.2.3　模拟信号变换单元
　　2.2.4　信号产生单元
　　2.2.5　多路选择开关
　　2.2.6　电源电路
　2.3　模拟电子系统设计举例
　　2.3.1　湿度控制器的设计
　　2.3.2　电子系统的数控直流稳压电源设计
　2.4　模拟电子系统设计课题
　　2.4.1　直流稳压电源
　　2.4.2　OCL功率放大器
　　2.4.3　脉冲调宽型伺服放大器
　　2.4.4　电压/频率变换器
　　2.4.5　多路防盗报警器
　　2.4.6　液体界面位置的实时检测与分离
　　2.4.7　电子配料秤
　　2.4.8　多种波形发生器
　　2.4.9　温度测量与控制器
　　2.4.10　流量测量电路
第3章　数字电子系统设计
第4章　单片机应用系统设计
第5章　制作与调试实践
第6章　综合电子系统设计实例
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《光电子器件与应用》 第一章 绪论 本章将引领读者步入光电子学的广阔世界，从其基本概念、发展历程、核心原理出发，深入浅出地介绍光电子学在现代科技和社会发展中的重要地位与广泛应用。我们将首先界定光电子学的定义，阐述其研究范畴，并梳理其从早期探索到如今蓬勃发展的关键里程碑。随后，本章将重点解析光与物质相互作用的基本规律，这是理解所有光电子器件工作原理的基石。我们将探讨光的基本性质，如波粒二象性、光子能量等，以及物质与光相互作用的几种主要机制，包括吸收、发射、散射和折射等。在此基础上，我们将初步介绍构成光电子器件的基本材料——半导体材料的特性，如能带理论、载流子特性以及掺杂对半导体导电性能的影响。最后，本章将对光电子学的未来发展趋势进行展望，预测其在通信、计算、传感、医疗、能源等领域的潜在突破与创新方向，为后续深入学习奠定坚实的基础。 第二章 半导体光电材料 本章将聚焦于构成现代光电子器件的基石——半导体光电材料。我们将系统地介绍各类半导体材料的物理特性、化学性质及其在光电器件中的应用潜力。首先，我们将深入探讨最常用的半导体材料，如硅（Si）、锗（Ge）及其衍生物，分析它们的晶体结构、能带结构、载流子迁移率和光学带隙等关键参数，并阐述其在光电器件设计中的优势与局限。接着，我们将重点介绍化合物半导体材料，例如砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）及其氮化物（如GaN）和碲化物（如CdTe）等。我们将详细分析这些材料独特的能带结构，如直接带隙与间接带隙的差异，以及它们如何影响材料的光学发射效率和吸收特性。此外，本章还将讨论量子点、量子阱等纳米半导体材料的独特光电性能，解释量子尺寸效应如何赋予它们新颖的光学和电学行为，并展望其在下一代光电器件中的应用前景。最后，我们将探讨新型光电材料的研发进展，包括有机半导体、钙钛矿材料等，并分析它们在柔性电子、低成本光伏等新兴领域的潜力。 第三章 光电器件基础 本章将深入剖析构成光电子系统的基本单元——各类光电器件的工作原理。我们将从半导体PN结理论出发，详细讲解其在二极管、三极管等器件中的应用，并在此基础上构建起对光电器件理解的框架。首先，我们将详细介绍光电二极管（Photodiode）和光电探测器（Photodetector）的结构、工作原理、性能指标（如灵敏度、响应速度、噪声等）以及不同类型（如PIN光电二极管、雪崩光电二极管APDs）的特点与应用场景。我们将深入分析光子如何被吸收并产生电子-空穴对，以及这些载流子如何被电场分离并形成光电流。随后，本章将转向光源器件，重点介绍发光二极管（LED）和激光二极管（LD）的结构、工作机制、电致发光和受激辐射原理，以及影响其发光效率、光谱特性和输出功率的关键因素。我们将区分LED和LD在相干性、单色性和方向性上的差异，并探讨它们在照明、显示、通信等领域的广泛应用。此外，本章还将简要介绍光电耦合器（Optocoupler）的工作原理，阐述其如何实现电信号的光学隔离，以及其在安全防护和信号传输中的重要作用。 第四章 光学传感器与探测系统 本章将聚焦于如何利用光电器件构建功能强大的光学传感器与探测系统，实现对外界物理量的精确测量与信息获取。我们将从传感器的工作原理出发，阐述其如何将非电信号转化为可测量的电信号，并在此基础上介绍各种典型光学传感器的设计与应用。首先，我们将深入研究光电探测器在不同应用中的具体实现，包括其在可见光、红外、紫外等不同波段的探测能力。我们将重点介绍成像传感器，如CCD（Charge-Coupled Device）和CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）图像传感器，详细阐述其像素结构、信号采集与读出机制，以及它们在数字相机、安防监控、医学成像等领域的关键作用。接着，我们将探讨非成像类光学传感器，如光敏电阻、光电开关、接近传感器等，分析其工作原理、灵敏度特性以及在自动化控制、工业检测、环境监测等方面的应用。本章还将深入介绍激光雷达（LiDAR）和光学雷达（Lidar）等基于激光的测距与成像技术，阐述其工作原理、测量精度以及在自动驾驶、地形测绘、三维建模等前沿领域的应用。此外，我们还将讨论光学传感器的集成化与智能化趋势，包括多功能传感器融合、微型化传感器设计以及基于机器学习的信号处理技术。 第五章 光通信系统 本章将深入探讨光通信系统的核心组成部分、工作原理及其在现代信息传输中的决定性作用。我们将从信息编码、调制解调到光信号传输与接收，全面解析光通信的整个流程。首先，我们将介绍光纤通信的基本原理，包括光纤的结构、全反射原理以及光信号在光纤中传输损耗和色散等影响传输质量的因素。我们将区分单模光纤和多模光纤的特点与应用场景。接着，我们将重点分析光通信系统中的关键器件，包括光源（如激光器）和探测器（如光电二极管）的选择与优化，以及如何通过调制技术（如幅度调制、频率调制、相位调制）将电信号转化为可传输的光信号。本章还将深入探讨光信号的接收与解调过程，包括如何利用光电探测器将光信号转换回电信号，以及如何通过解调技术恢复原始信息。我们将介绍不同类型的光调制格式（如NRZ、RZ、PAM4）及其在提升传输速率和频谱效率方面的优势。此外，本章还将简要介绍光网络的架构，包括点对点连接、总线型网络、环形网络以及光交叉连接（OXC）等概念，并分析其在构建大规模通信基础设施中的作用。最后，我们将展望光通信技术的未来发展，包括相干光通信、空分复用（SDM）等技术如何进一步提升传输容量与效率。 第六章 光电器件的制造工艺 本章将深入剖析光电器件从设计到成品的制造过程，揭示实现高性能光电器件的关键技术与工艺流程。我们将从材料准备出发，详细介绍各种半导体材料的外延生长、薄膜沉积、光刻、刻蚀、掺杂等核心工艺步骤，并阐述这些工艺如何影响器件的性能与可靠性。首先，我们将详细介绍外延生长技术，如液相外延（LPE）、气相外延（VPE）和分子束外延（MBE），以及如何通过这些技术精确控制材料的成分、晶体质量和薄膜厚度，以满足不同光电器件的设计需求。接着，我们将重点讲解光刻技术，包括光刻胶的选择、曝光工艺和显影过程，以及如何利用光刻实现器件结构的高精度图形化转移。随后，我们将深入探讨刻蚀技术，包括干法刻蚀（如反应离子刻蚀RIE）和湿法刻蚀，以及如何选择合适的刻蚀工艺来精确地去除材料并形成器件的三维结构。本章还将详细介绍掺杂技术，包括扩散和离子注入，以及如何通过精确控制掺杂浓度和分布来调节半导体的电学特性。此外，我们将探讨金属化、钝化、封装等关键工艺步骤，以及它们对光电器件性能、稳定性和可靠性的影响。最后，本章将简要介绍当前光电器件制造领域的新技术与趋势，如纳米加工技术、三维集成技术等，以及它们在推动光电器件向更小尺寸、更高性能和更低成本方向发展中的作用。 第七章 光电器件在现代科技中的应用 本章将系统地展示光电器件如何在各个现代科技领域发挥至关重要的作用，并深入剖析其在具体应用中的独特价值与创新贡献。我们将从信息技术出发，详细阐述光电器件在光通信、光计算、信息存储等方面的应用。在光通信领域，我们将聚焦于光纤通信、光模块、光交换等关键技术，以及它们如何支撑起互联网、移动通信等现代信息网络的庞大需求。在光计算方面，我们将探讨光信号处理、光存储介质以及未来光计算机的潜在可能性。接着，我们将转向能源领域，重点关注光电器件在太阳能电池（光伏器件）中的应用，分析其工作原理、能量转换效率以及对可再生能源发展的重要性。我们将介绍不同类型的太阳能电池，如晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、有机太阳能电池等，并分析它们的优缺点及发展前景。此外，本章还将广泛介绍光电器件在传感与测量领域的应用，包括各种光学传感器在环境监测、工业自动化、医疗诊断、精密测量等方面的具体实例，例如用于气体检测的光学传感器、用于生物信号监测的光电传感器、用于距离测量的激光传感器等。最后，我们将展望光电器件在人工智能、生物技术、航空航天等前沿领域的未来应用潜力，以及它们如何推动科技进步和人类社会的发展。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实用性简直是无可挑剔，它真正做到了理论联系实际，让人感觉学到的知识可以立即投入到工程实践中。不同于一些学院派著作，本书非常注重“动手能力”的培养。每一个核心概念的讲解之后，几乎都能紧跟着一个详尽的实例分析，这些实例往往来源于真实的工程案例，而非虚拟的、过于理想化的场景。书中对仿真工具的使用指导也十分到位，它没有简单地提供操作步骤，而是教你如何利用这些工具去验证设计假设、调试潜在错误，真正做到用软件来辅助设计决策。我发现自己很多过去在项目中感到棘手的问题，通过回顾书中对应章节的分析方法，都能迎刃而解。对于初入职场的工程师而言，这本书无异于一本“救命稻草”，它填补了课堂教学与真实工作环境之间的巨大鸿沟。这种高度的工程化导向，使得这本书在工具书的行列中占据了非常重要的地位。

评分☆☆☆☆☆

作者的叙事风格着实高明，读起来完全没有传统技术书籍那种枯燥乏味的感觉，更像是一位经验丰富的前辈在耐心地向你传授毕生所学。行文流畅自然，即便是处理那些逻辑性极强的技术流程时，作者也总能找到巧妙的比喻或类比，使得原本晦涩难懂的概念变得生动起来。我特别留意到，本书在讲解复杂算法或设计流程时，会不时穿插一些历史性的背景介绍，解释这些技术是如何一步步发展演变而来的。这种“讲故事”的方式，极大地增强了阅读的连贯性和趣味性，让你在不知不觉中吸收了大量信息。它成功地平衡了学术的严谨性与阅读的愉悦性，使得长时间的深入研读也变得可以忍受，甚至期待。这种娓娓道来的讲述方式，是许多技术作者难以企及的境界，体现了深厚的文字功底和对教学艺术的深刻理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和装帧简直是教科书中的一股清流，拿到手里就让人忍不住想翻阅。那种略带磨砂质感的封面，配上清晰的字体设计，让人感觉这是一本经过精心打磨的作品。内页的纸张质量也相当不错，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到疲劳。更值得称赞的是，全书的结构划分逻辑性极强，每一章的过渡都如同水到渠成一般自然。目录清晰明了，让你在查找特定知识点时，能够迅速定位。书中的插图和示意图，绘制得非常专业，不仅美观，而且准确地传达了复杂的电路概念。我特别喜欢它在细节处理上的用心，比如一些关键公式的突出显示，以及术语的首次出现时的加粗处理，这些都极大地便利了学习者的理解和记忆。整体来看，这本书的“颜值”和“内涵”是完美结合的典范，让人在学习之余，也能享受到阅读的愉悦。对于那些注重阅读体验和书籍质感的读者来说，这本书绝对能满足你的期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书的配套资源和辅助材料无疑是其整体价值的重要组成部分，极大地提升了学习的完整性和有效性。我发现书中提到的所有例程和实验代码，都能在配套的在线资源库中找到，而且代码的注释详尽到几乎不需要额外解释。更贴心的是，作者似乎预料到了读者在学习过程中可能遇到的各种“卡点”，为每一个难点都准备了扩展阅读或补充说明，这些附加信息虽然没有塞进正文，但对于希望进行更深层次探索的学习者来说，简直是宝藏。这种体系化的支持，意味着读者不仅仅是在购买一本静态的书籍，而是在获取一个动态的、不断完善的学习生态系统。它鼓励读者不仅要看书，还要动手操作、去查阅更广阔的资料，从而构建起一个多维度的知识网络。这种对学习者负责任的态度，使得这本书在众多技术教材中脱颖而出，成为一个真正意义上的学习伙伴。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的深度和广度给我留下了极为深刻的印象，它绝非那种浮于表面的入门读物。作者在阐述基本原理时，深入挖掘了背后的物理机制和数学模型，让你明白“为什么”是这样，而不是仅仅停留在“是什么”。例如，在讨论某类特定电路的设计优化时，书中不仅给出了成熟的解决方案，还细致地分析了不同设计选择之间的权衡（Trade-offs），这种辩证的思维方式，对于培养工程师的系统性思维至关重要。我尤其欣赏作者在介绍新兴技术模块时所展现的敏锐洞察力，他们似乎总能走在行业前沿，将最新的研究成果巧妙地融入到教学体系中。阅读过程中，你会发现自己不断地在挑战自己的认知边界，时常需要停下来，对照其他资料进行二次确认，但这恰恰是深度学习的标志。这种挑战性，让这本书的价值远超一般教材，更像是一部技术手册与前沿研讨的结合体。