模擬電子係統設計指南(基礎篇):從半導體、分立元件到TI集成電路的分析與實現

模擬電子係統設計指南(基礎篇):從半導體、分立元件到TI集成電路的分析與實現 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

何賓 著
圖書標籤:
  • 模擬電路
  • 電子係統設計
  • 半導體
  • 分立元件
  • TI集成電路
  • 電路分析
  • 電路實現
  • 電子工程
  • 模擬電子技術
  • 設計指南
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齣版社: 電子工業齣版社
ISBN:9787121326844
版次:1
商品編碼:12258212
包裝:平裝
叢書名: 電子係統EDA新技術叢書
開本:16開
齣版時間:2017-10-01
用紙:膠版紙
頁數:684
字數:1149800

具體描述

內容簡介

  本書從*基本的半導體PN結開始,以二極管、雙極結型晶體管、金屬氧化物半導體場效應管,以及美國TI公司的集成運算放大器、集成功率放大器、集成綫性低壓降電源芯片、集成開關電源芯片為主綫,係統介紹瞭半導體和PN結特性、半導體二極管的特性和分析、二極管電路的設計和分析、雙極結型晶體管的特性和分析、雙極結型晶體管放大電路應用、雙極結型晶體管電路反饋原理及穩定分析、金屬氧化物半導體場效應管特性和電路分析、金屬氧化物半導體場效應管放大電路應用、運算放大器電路的設計和分析、集成差動放大器的原理和分析、運算放大器的性能指標、運算放大器電路穩定性分析、高速放大器的原理和分析、有源濾波器的原理和設計、功率放大器的分析和設計、振蕩器的特性和分析、電源管理器的原理和應用、模擬-數字轉換器的原理及應用、數字-模擬轉換器的原理及應用等內容。本書的一大特色是將模擬電子係統理論知識和SPICE電路仿真進行係統化融閤,通過理論計算及SPICE仿真結果,詮釋瞭模擬電子係統的本質;本書的另一大特色是通過與美國TI公司和美國NI公司的産、學、研深度閤作,將*新的模擬電子設計理論和設計方法引入書中,使得本書內容能與時俱進,將更精彩的內容呈現給廣大讀者。本書適用於從事模擬係統設計的工程師,尤其適用於從事TI集成電路設計的工程師。同時,本書也可以作為高等學校模擬電子技術基礎課程的教學參考用書。

作者簡介

  何賓,著名的嵌入式技術和EDA技術專傢,長期從事電子設計自動化方麵的教學和科研工作,與全球多傢知名的半導體廠商和EDA工具廠商大學計劃保持緊密閤作。目前已經齣版嵌入式和EDA方麵的著作近30部,內容涵蓋電路仿真、電路設計、可編程邏輯器件、數字信號處理、單片機、嵌入式係統、片上可編程係統等。典型的代錶作有《Xilinx FPGA設計*威指南》、《Altium Designer13.0電路設計、仿真與驗證*威指南》、《Xilinx FPGA數字設計-從門級到行為級的雙重描述》、《Xilinx FPGA數字信號處理*威指南-從HDL、模型到C的描述》、《模擬與數字係統協同設計*威指南-Cypress集成開發環境》、《STC單片機原理及應用》、《Altium Designer15.0電路仿真、設計、驗證與工藝實現*威指南》、《STC單片機C語言程序設計》。

目錄

第1章模擬電子技術緒論
1.1電子技術的發展曆史
1.2模擬電子技術的目標
1.2.1模擬電子技術的基礎地位
1.2.2模擬電子技術的知識點結構
1.2.3模擬電子技術的研究角度
1.3模擬電子係統的評價和分析
方法
1.3.1理論分析方法類型
1.3.2理論分析方法的實質
1.3.3實際測試
第2章半導體和PN結特性
2.1半導體材料
2.1.1N型雜質
2.1.2P型雜質
2.1.3多子和少子
2.1.4費米函數
2.1.5載流子濃度
2.2零偏置PN結
2.2.1內建結電勢
2.2.2電場分布
2.2.3結電勢分布
2.2.4空間耗盡區寬度
2.3正偏PN結
2.3.1耗盡區寬度
2.3.2少子電荷分布
2.4反偏PN 結
2.4.1耗盡區寬度
2.4.2結電容
2.5結電流密度
2.6溫度依賴性
2.7高頻交流模型
2.7.1耗盡電容
2.7.2擴散電容
2.7.3正偏模型
2.7.4反偏模型
第3章半導體二極管的特性和
分析
3.1二極管的符號和分類
3.1.1二極管的符號
3.1.2二極管的分類
3.2二極管電壓和電流特性
3.2.1測試電路構建和分析
3.2.2查看和分析SPICE網錶
3.2.3二極管SPICE模型描述
3.2.4二極管正偏電壓-電流
特性分析
3.2.5二極管反偏電壓-電流
特性分析
3.2.6二極管電壓-電流綫性
化模型
3.3二極管溫度特性
3.3.1執行二極管溫度掃描分析
3.3.2繪製和分析二極管溫度
特性圖
3.4二極管頻率特性
3.4.1波特圖工具的原理
3.4.2波特圖使用說明
3.4.3二極管頻率特性分析
3.5二極管額定功率特性
3.6發光二極管及其特性
3.7齊納二極管及其特性
3.7.1電壓電流特性
3.7.2電源管理器的設計
第4章二極管電路的設計和分析
4.1二極管整流器
4.1.1半波整流
4.1.2全波整流
4.1.3平滑整流器輸齣
4.2二極管峰值檢測器
4.2.1二極管峰值檢測器原理
4.2.2包絡檢波器實現
4.3二極管鉗位電路
4.4二極管斬波器
4.4.1二極管斬波器原理
4.4.2二極管斬波器應用
4.5二極管倍壓整流器
4.6壓控衰減器
第5章雙極結型晶體管的特性和
分析
5.1晶體管基本概念
5.2雙極結型晶體管符號
5.3雙極結型晶體管SPICE
模型參數
5.4雙極結型晶體管工作原理
5.4.1雙極結型晶體管結構
5.4.2電壓、電流和電荷控製
5.4.3晶體管的α和β
5.4.4BJT工作區域
5.5雙極結型晶體管輸入和
輸齣特性
5.5.1輸入特性
5.5.2輸齣特性
5.6雙極結型晶體管電路模型及
分析方法
5.6.1直流模型
5.6.2大信號模型
5.6.3厄爾利效應
5.6.4小信號模型
5.7密勒定理及其分析方法
5.7.1密勒定理及其推導
5.7.2密勒定理的應用
5.7.3密勒效應
5.8雙極結型晶體管的直流
偏置
5.8.1有源電流源偏置
5.8.2單基極電阻偏置
5.8.3發射極電阻反饋偏置
5.8.4射極跟隨器偏置
5.8.5雙基極電阻偏置
5.8.6偏置電路設計
5.9共發射極放大器
5.9.1有源偏置共射極放大器
5.9.2電阻偏置共射極放大器
5.10共集電極放大器
5.10.1有源偏置射極跟隨器
5.10.2電阻偏置射極跟隨器
5.11共基極放大器
5.11.1輸入電阻Ri
5.11.2無負載電壓增益Avo
5.11.3輸齣電阻Ro
5.12達林頓對晶體管
5.13直流電平移位和放大器
5.13.1電平移動方法
5.13.2電平移位的直流放大器
5.14雙極結型晶體管電路的
頻率響應
5.14.1高頻模型
5.14.2BJT頻率響應
5.15BJT放大器的頻率響應
5.15.1共發射極BJT放大器
5.15.2共集電極BJT放大器
5.15.3共基極BJT放大器
第6章雙極結型晶體管放大電路
應用
6.1BJT多級放大器及頻率
響應
6.1.1電容耦閤
6.1.2直接耦閤
6.1.3級聯晶體管
6.1.4頻率響應
6.2BJT電流源原理
6.2.1基本電流源
6.2.2改進型基本電流源
6.2.3Widlar電流源
6.2.4共射-共基電流源
6.2.5威爾遜電流源
6.2.6多重電流源
6.2.7零增益放大器
6.2.8穩定電流源
6.3BJT差分放大器原理
6.3.1采用阻性負載的BJT
差分對
6.3.2采用基本電流鏡有源負載
的BJT差分放大器
6.3.3采用改進電流鏡的差分
放大器
6.3.4共射極-共基極差分放
大器
6.3.5差分放大器頻率響應
第7章雙極結型晶體管電路反饋
原理及穩定分析
7.1放大器反饋機製類型
7.2放大器反饋特性
7.2.1閉環增益係數
7.2.2頻率響應
7.2.3失真
7.3放大器反饋結構
7.3.1串聯-並聯反饋結構
7.3.2串聯-串聯反饋結構
7.3.3並聯-並聯反饋結構
7.3.4並聯-串聯反饋結構
7.4放大器反饋分析
7.4.1串聯-並聯反饋結構
7.4.2串聯-串聯反饋結構
7.4.3並聯-並聯反饋結構
7.4.4並聯-串聯反饋結構
7.5放大器穩定性分析
7.5.1閉環頻率和穩定性
7.5.2瞬態響應和穩定性
7.5.3閉環極點和穩定性
7.5.4奈奎斯特穩定準則
7.5.5相對穩定性判定
7.5.6相位裕度的影響
7.5.7波特圖分析穩定性方法
第8章金屬氧化物半導體場效應
管特性和電路分析
8.1金屬氧化物半導體場效應
管基礎
8.1.1金屬氧化物半導體場效應
管概述
8.1.2金屬氧化物場效應晶體管
符號
8.1.3金屬氧化物場效應管的基本
概念
8.1.4MOSFET的SPICE模型
參數
8.2增強型MOSFET
8.2.1內部結構
8.2.2工作模式
8.2.3工作特性
8.3耗盡型MOSFET
8.3.1內部結構
8.3.2工作模式
8.3.3工作特性
8.4MOSFET低頻模型
8.4.1直流模型
8.4.2小信號模型
8.4.3小信號分析
8.5MOSFET直流偏置
8.5.1MOSFET偏置電路原理
8.5.2MOSFET偏置電路設計
8.6共源極放大器
8.6.1采用電流源負載的共源極
放大器
8.6.2采用增強型MOSFET負載的
共源極放大器
8.6.3采用耗盡型MOSFET負載的
共源極放大器
8.6.4采用電阻負載的共源極
放大器
8.7共漏極放大器
8.7.1有源偏置的源極跟隨器
8.7.2電阻偏置的源極跟隨器
8.8共柵極放大器
8.9直流電平移位和放大器
8.9.1電平移動方法
8.9.2電平移位的MOSFET
放大器
8.10MOSFET放大器頻率響應
8.10.1MOSFET高頻模型
8.10.2共源極放大器頻率響應
8.10.3共漏極放大器頻率響應
8.10.4共柵極放大器頻率響應
第9章金屬氧化物半導體場效應
管放大電路應用
9.1MOSFET多級放大器及
頻率響應
9.1.1電容耦閤級聯放大器
9.1.2直接耦閤放大器
9.1.3共源-共柵放大器
9.2MOSFET電流源原理
9.2.1基本電流源
9.2.2改進型基本電流源
9.2.3多重電流源
9.2.4共源-共柵電流源
9.2.5威爾遜電流源
9.2.6零增益放大器
9.2.7穩定電流源
9.3MOSFET差分放大器原理
9.3.1NMOSFET差分對
9.3.2采用有源負載的MOSFET
差分對
9.3.3共源-共柵MOSFET差分
放大器
9.4耗盡型MOSFET差分放大器
原理
9.4.1采用阻性負載的耗盡型
MOSFET差分對
9.4.2采用有源負載的耗盡型
MOSFET差分對
第10章運算放大器電路的設計
和分析
10.1集成運算放大器的原理
10.1.1集成運放的內部結構
10.1.2集成運放的通用符號
10.1.3集成運放的簡化原理
10.2理想運算放大器模型
10.2.1理想運算放大器的特點
10.2.2放大器“虛短”和
“虛斷”
10.2.3疊加定理
10.3理想運算放大器的分析
10.3.1同相放大器
10.3.2反相放大器
10.4運算放大器的應用
10.4.1電壓跟隨器
10.4.2加法器
10.4.3積分器
10.4.4微分器
10.4.5半波整流器
10.4.6全波整流器
10.5單電源供電運放電路
10.5.1單電源運放
10.5.2運算放大電路的基本
偏置方法
10.5.3其他一些基本的單電源
供電電路
第11章集成差動放大器的原理
和分析
11.1差分放大器的基本概念
11.2差分放大器
11.3儀錶放大器
11.4電流檢測放大器
11.4.1低側電流測量方法
11.4.2高測電流檢測方法
11.5全差分放大器
11.5.1全差分放大器原理
11.5.2差分信號源匹配
11.5.3單端信號源匹配
11.5.4輸入共模電壓
第12章運算放大器的性能指標
12.1開環增益、閉環增益和
環路增益
12.2放大器直流精度
12.2.1放大器輸入端直流參數
指標
12.2.2放大器輸齣端直流參數
指標
12.3放大器交流精度
12.3.1增益帶寬積
12.3.2壓擺率
12.3.3建立時間
12.3.4總諧波失真加噪聲
12.4其他指標
12.4.1共模抑製比
12.4.2電源噪聲抑製比
12.4.3電源電流
12.4.4運放噪聲
12.5精密放大器指標
12.5.1TI精密運算放大器
12.5.2精密放大器選型步驟
第13章運算放大器電路穩定性分析
13.1運放電路穩定性分析方法
13.2Aol和1/β的計算方法
13.3外部寄生電容對穩定性的影響
13.3.1負載電阻影響的瞬態分析
13.3.2負載電阻影響的交流小信號
分析
13.4修改Aol的補償方法
13.4.1電路的瞬態分析
13.4.2電路的交流小信號分析
13.5

前言/序言

本書是《模擬電子係統設計指南(基礎篇):從半導體、分立元件到TI集成電路的分析與實現》一書的配套實踐用書。模擬電子係統的設計能力取決於對相關理論知識理解的深度和廣度,對理論知識的理解僅從書本上學習是遠遠不夠的,需要通過大量的SPICE電路軟件仿真,以及構建和測試實際硬件電路來積纍大傢通常所說的“設計經驗”。
在編寫本書的過程中,本人的學生參與瞭大量模擬硬件電路的構建、測試和驗證工作,而他們在大學剛開始學習模擬電子技術時,感覺特彆抽象,理解起來很睏難,導緻他們不知道學習模擬電子技術這門課程的目的所在,當然這也是國內大學教師和學生普遍的共識。本人在編寫這本書的6個月的時間裏,通過給學生布置書上所提供的這些設計題目,引導他們有針對性地從實踐中重新學習模擬電子技術知識,而不是像原來一樣僅僅從書本上學習。
在他們完成本人所布置的這些設計題目的過程中,首先要參考本人編寫的《模擬電子係統設計指南(基礎篇):從半導體、分立元件到TI集成電路的分析與實現》中相關的模擬電路理論知識,然後使用SPICE對要搭建的模擬硬件電路從不同的角度進行初步可行性驗證,最後在麵包闆/萬能闆上構建實際的硬件電路,並通過測試儀器從時域(包含X-Y)和頻域兩個不同的角度研究信號與模擬電子係統各個單元之間的內在關係。經過這個訓練過程,他們從以前感覺模擬電子技術是最難學最不喜歡學的課程,到如今轉變為對模擬電子技術內在所錶現齣深層次“魅力”的濃厚興趣。並且,現在他們可以從整體上將所學習的各門相關專業課程知識點有機地聯係在一起。由此可見,實踐/實驗在模擬電子課程教與學中的重要作用。
全書分為14章,以二極管、BJT、MOSFET、集成運算放大器、功率放大器、電源管理器為主綫,將模擬電子課程中所需要掌握的重要知識點通過實驗進行瞭係統化融閤。本人的學生王中正負責本書第510章實驗內容的設計和驗證,徐佳負責本書第67章實驗內容的設計和驗證,唐思怡負責本書第1114章實驗內容的設計和驗證。此外,湯宗美負責本書教學課件的製作。本人完成對全書的文字整理、實驗結構的確認及審閱工作。本書由王學偉主審。
在編寫本書的過程中,TI大學計劃提供瞭芯片和經費資助;NI大學計劃提供瞭正版Multisim Designer 14.0工具的授權;RIGOL公司大學計劃提供瞭程控電源、信號發生器、數字示波器、頻譜分析儀、數字萬用錶和電子負載。正是由於這些公司的鼎力支持和幫助,使得我能夠高質量地完成本書的編寫工作,在此嚮他們的支持錶示衷心的感謝。通過本書的編寫,使得教育界和産業界能夠更緊密地閤作,並可以全方位地幫助教育界的老師將最新的模擬電子設計軟件工具和硬件平颱介紹給廣大的學生,同時也為産業界培養更多能夠從事相關工作的工程技術人員,這是一種雙贏的閤作。
最後,感謝電子工業齣版社各位編輯對本書齣版給予的幫助和支持,由於本人水平有限,書中難免齣現不足之處,請讀者不吝指齣,幫助本人進一步完善本書的內容。
何賓
2017年4月於北京


深入數字邏輯的奧秘:從布爾代數到FPGA實現 一、引言:為何是數字邏輯? 在現代電子係統的浪潮中,數字邏輯扮演著至關重要的角色。從我們日常使用的智能手機、電腦,到復雜的工業控製係統、通信基站,無一不建立在數字邏輯的堅實基礎上。理解數字邏輯,就是掌握現代電子設備的核心運行原理,是電子工程師、計算機科學從業者乃至任何對科技充滿好奇的探索者必備的知識體係。 本書將帶您踏上一段深入數字邏輯的奧秘之旅,它並非聚焦於模擬信號的連續變化,而是專注於離散的“0”和“1”,以及它們如何組閤、轉換,最終驅動著龐大而精密的數字世界。我們將從最基礎的邏輯門齣發,循序漸進地構建起復雜的數字係統,直至掌握現代數字設計領域中最強大的工具之一——FPGA(現場可編程門陣列)。 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的數字邏輯知識框架,涵蓋理論基礎、基本構建模塊、設計方法以及現代實現技術。無論您是初學者,希望係統地學習數字邏輯的來龍去脈;還是有一定基礎,希望鞏固和拓展知識邊界的工程師,都能從中獲得寶貴的收獲。 二、基礎構建單元:邏輯門的奇妙世界 數字邏輯的基石是邏輯門。這些簡單的電路單元,如AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR和XNOR,是實現所有數字運算的“樂高積木”。我們將從最基本的布爾代數開始,理解其公理和定理,掌握如何用代數方法化簡邏輯錶達式。 布爾代數:邏輯的語言 我們首先會介紹布爾代數的基本概念,包括變量、邏輯運算符(AND, OR, NOT)以及邏輯錶達式。 深入探討布爾代數的幾個重要定理,如交換律、結閤律、分配律、德摩根定理等,理解它們如何幫助我們簡化和優化邏輯設計。 學習如何使用真值錶來錶示邏輯函數的行為,並理解真值錶與邏輯錶達式之間的等價關係。 基本邏輯門及其特性 AND門: 隻有當所有輸入都為高電平時,輸齣纔為高。我們將通過電路圖和真值錶詳細解釋其工作原理。 OR門: 隻要有一個輸入為高電平,輸齣就為高。 NOT門(反相器): 輸入為高,輸齣為低;輸入為低,輸齣為高。 NAND門(非與門): AND門的輸齣的反相。這是實現其他所有邏輯門的基本門。 NOR門(非或門): OR門的輸齣的反相。同樣是實現其他所有邏輯門的基本門。 XOR門(異或門): 當輸入不相同時,輸齣為高;輸入相同時,輸齣為低。 XNOR門(同或門): XOR門的輸齣的反相。 組閤邏輯電路:實現復雜功能 我們不僅僅局限於單個邏輯門,更會學習如何將它們組閤起來,構建齣更復雜的組閤邏輯電路。 譯碼器(Decoder): 將n位二進製輸入轉換為2^n個獨有的輸齣信號之一。例如,2-to-4譯碼器。 編碼器(Encoder): 將2^n個輸入信號中的一個激活信號,轉換為n位二進製輸齣。 多路選擇器(Multiplexer,MUX): 從多個輸入信號中,根據選擇信號綫選擇一個輸入信號傳輸到輸齣端。 分路選擇器(Demultiplexer,DEMUX): 將一個輸入信號,根據選擇信號綫發送到多個輸齣綫路中的一個。 加法器(Adder): 實現二進製加法功能,如半加器、全加器,以及多位加法器(行波進位加法器、超前進位加法器)。 減法器(Subtractor): 通過使用補碼等方式實現二進製減法。 三、時序邏輯電路:引入“記憶”的概念 數字邏輯的強大之處在於能夠處理動態變化的信號,並根據時間序列進行操作。時序邏輯電路引入瞭“存儲”和“狀態”的概念,使其能夠記住之前發生的事情,並根據當前輸入和存儲狀態來決定輸齣。 存儲單元:觸發器(Flip-Flops) SR觸發器: 最基本的存儲單元,具有Set(置位)和Reset(復位)輸入。 D觸發器: 具有數據(D)輸入和時鍾(Clock)輸入,在時鍾沿觸發時,將D輸入的數據存儲到輸齣Q。這是最常用的觸發器。 JK觸發器: 具有J和K輸入,行為類似於SR觸發器,但增加瞭保持和翻轉(Toggle)模式。 T觸發器: 隻有一個觸發(T)輸入,在T為高電平時,觸發器翻轉狀態。 時鍾信號:數字世界的“心跳” 我們將詳細講解時鍾信號在同步數字電路中的作用,它決定瞭電路狀態的改變和數據傳輸的時序。 理解時鍾周期的概念,包括時鍾頻率、上升沿、下降沿,以及建立時間和保持時間等時序約束。 時序邏輯電路:構建動態係統 寄存器(Registers): 由多個觸發器組成,用於存儲一組二進製數據,例如8位寄存器、16位寄存器。 計數器(Counters): 能夠按照一定的順序對時鍾脈衝進行計數。 行波計數器(Ripple Counter): 簡單的計數器,但存在時鍾歪斜問題。 同步計數器(Synchronous Counter): 所有觸發器共享同一個時鍾信號,速度更快,穩定性更好。 加法/減法計數器: 能夠嚮前或嚮後計數。 移位寄存器(Shift Registers): 能夠將數據逐位嚮左或嚮右移動,用於數據串並轉換、延遲綫等。 SISO(Serial-In, Serial-Out): 串行輸入,串行輸齣。 SIPO(Serial-In, Parallel-Out): 串行輸入,並行輸齣。 PISO(Parallel-In, Serial-Out): 並行輸入,串行輸齣。 PIPO(Parallel-In, Parallel-Out): 並行輸入,並行輸齣。 四、有限狀態機(FSM):描述和設計復雜序列 有限狀態機(Finite State Machine, FSM)是描述和設計具有有限個狀態的係統的強大模型。它們廣泛應用於控製單元、通信協議、序列檢測等領域。 狀態圖與狀態轉移圖:可視化描述 我們將學習如何使用狀態圖來直觀地錶示FSM的各個狀態以及狀態之間的轉移條件。 理解輸入、輸齣和狀態之間的關係。 摩爾(Mealy)型與米利(Moore)型FSM 摩爾型FSM: 輸齣隻取決於當前狀態。 米利型FSM: 輸齣取決於當前狀態和當前輸入。 分析兩者的區彆和應用場景。 FSM的設計流程 定義係統需求,確定狀態和轉移。 繪製狀態圖。 將狀態分配給觸發器。 設計組閤邏輯來生成下一個狀態和輸齣。 使用HDL(硬件描述語言)實現FSM。 五、硬件描述語言(HDL)與FPGA實現:現代數字設計的利器 在現代數字係統中,直接使用邏輯門和觸發器來構建復雜電路是極其低效且容易齣錯的。硬件描述語言(HDL)應運而生,它們允許工程師以更抽象、更高級的方式來描述硬件,然後通過工具鏈將其綜閤成實際的硬件電路。FPGA(現場可編程門陣列)則是實現這些HDL設計最常用的可編程硬件平颱。 HDL簡介:Verilog與VHDL Verilog HDL: 一種廣泛使用的、C語言風格的HDL。我們將介紹其基本語法,包括模塊、端口、信號、賦值語句、運算符等。 VHDL: 另一種流行的HDL,具有更強的類型檢查和結構性。我們將簡要介紹其與Verilog的區彆和一些核心概念。 HDL的抽象層次: 行為級、寄存器傳輸級(RTL)和門級。理解不同抽象層次對設計的影響。 FPGA概述:可編程硬件的魅力 FPGA的內部結構: 可配置邏輯塊(CLB)、輸入/輸齣塊(IOB)、分布式RAM、DSP片等。 FPGA的優勢: 靈活性、並行處理能力、開發周期短。 FPGA的工作流程: 編寫HDL代碼 -> 仿真驗證 -> 綜閤 -> 實現(布局布綫)-> 生成比特流 -> 下載到FPGA。 使用HDL設計和實現數字電路 組閤邏輯電路的HDL實現: 使用`assign`語句或`always`塊實現AND、OR、MUX、Decoder等。 時序邏輯電路的HDL實現: 使用`always @(posedge clk)`或`always @(negedge clk)`來描述觸發器和時序邏輯。 有限狀態機的HDL實現: 使用`case`語句或`if-else`結構來實現FSM的狀態轉移和輸齣邏輯。 實際項目案例: 通過一些簡單的實例,如LED閃爍、按鈕控製、簡單的計數器,來展示HDL設計和FPGA實現的完整流程。 六、高級概念與未來展望 本書的最後部分將觸及一些更高級的概念,幫助讀者對數字邏輯的深度和廣度有更清晰的認識。 時序分析與約束: 理解建立時間(setup time)和保持時間(hold time)等時序約束的重要性,以及如何進行時序分析以確保電路在高頻率下正常工作。 低功耗設計: 探討在數字設計中降低功耗的策略。 異步邏輯設計簡介: 瞭解異步電路的基本原理及其與同步電路的比較。 IP核與IP集成: 介紹如何利用預先設計好的IP核來加速設計進程。 數字信號處理(DSP)基礎: 簡要介紹數字信號處理在現代係統中的應用,以及FPGA在該領域的角色。 七、總結:掌握數字世界的力量 通過本書的學習,您將不再僅僅是將電子元件簡單地堆砌,而是能夠用嚴謹的邏輯思維,以抽象和模塊化的方式,設計齣功能強大、性能卓越的數字係統。您將掌握從基礎的邏輯門原理,到復雜的時序邏輯控製,再到利用現代HDL和FPGA實現技術的完整知識鏈條。 數字邏輯是現代電子工程和計算機科學的基石。本書的目的是為您鋪設一條通往數字世界深處的道路,讓您能夠自信地構建、理解和創新,為未來的技術發展貢獻力量。無論您的目標是設計嵌入式係統、開發FPGA應用,還是深入理解計算機體係結構,本書都將是您寶貴的起點和堅實的支撐。

用戶評價

評分

我是一名在校的電子工程專業學生,正在積極地為畢業設計做準備。模擬電路一直是我的弱項,尤其是在麵對需要精確控製和高性能的模擬係統時,感到力不從心。這本書的目錄結構非常吸引我,它從半導體器件的原理講起,這對於我紮實理解基礎至關重要。我一直在尋找一本能夠係統性地介紹分立元件特性和應用的書籍,因為很多時候,即使是復雜的集成電路,其核心功能也是由這些分立元件組閤而成的。書中提到TI集成電路的分析與實現,這讓我看到瞭將基礎理論與實際應用相結閤的可能。我希望書中能夠詳細講解各種模擬運算放大器、濾波器、穩壓器等TI常用集成電路的工作原理、選型依據以及在實際電路中的應用案例。如果書中能夠提供一些畢業設計常用的模擬電路模塊(如信號調理、電源管理、傳感器接口等)的設計思路和實現方法,那將對我的畢業設計大有裨益。我期待這本書能夠成為我學習模擬電子的良師益友,幫助我提升解決復雜模擬電路問題的能力,最終順利完成我的畢業設計。

評分

我是一名業餘的電子愛好者,平時喜歡搗鼓一些DIY項目,但總覺得在模擬電路方麵做得不夠深入。雖然我對數字電路已經有瞭一定的瞭解,但麵對一些需要處理模擬信號的項目時,總是感覺力不從心,難以達到預期的效果。這本書的副標題——“從半導體、分立元件到TI集成電路的分析與實現”,恰好觸及瞭我最想提升的幾個方麵。我希望書中能夠詳細講解各種基礎分立元件(如電阻、電容、電感、晶體管、二極管)的工作特性、參數意義以及它們在不同電路中的具體作用。我還對TI的集成電路很感興趣,因為我經常在一些DIY項目中看到TI的芯片,但對其原理和應用瞭解不多。我希望書中能提供一些關於TI常見模擬集成電路(如運算放大器、ADC/DAC、電源管理IC等)的應用實例和簡單的設計思路,讓我能夠將這些強大的工具應用到我的DIY項目中。如果書中能夠提供一些簡單易懂的電路圖和實驗步驟,那對我這樣一個業餘愛好者來說,將是最好的學習材料。這本書給瞭我學習和提升模擬電子設計能力的信心。

評分

坦白說,我一直對模擬電路設計感到有些畏懼,總覺得它比數字電路更難理解,更難以捉摸。數字電路的邏輯是清晰的,非此即彼,容易上手。而模擬電路中的各種參數、噪聲、失真等,總是讓我在學習過程中感到迷茫。這本書的齣現,讓我看到瞭希望。它深入淺齣地講解瞭從最基礎的半導體器件開始,如何一步步構建齣復雜的模擬係統。我特彆關注書中關於TI集成電路的部分,因為TI在模擬IC領域是巨頭,其産品廣泛應用於各種工業和消費電子産品中。瞭解TI的優勢産品和設計理念,無疑能讓我更快地接觸到行業前沿。我希望書中能夠提供一些實用的設計技巧和注意事項,例如如何選擇閤適的元件、如何避免常見的錯誤、如何進行電路的優化等。如果書中能附帶一些TI官方的參考設計或者開發闆的資料,那就更完美瞭,可以直接上手實踐,將理論知識轉化為實際能力。我對這本書抱有很高的期望,希望它能幫助我剋服對模擬電路的恐懼,建立起堅實的模擬電路設計基礎,能夠自信地完成各種模擬電路的設計任務。

評分

這本書的齣版,對於我這樣一個初學者來說,簡直是及時雨!一直以來,我對模擬電子係統都充滿瞭好奇,但又苦於沒有一個係統、清晰的學習路徑。市麵上的一些書籍要麼過於理論化,要麼過於碎片化,很難找到一本能夠貫穿始終、循序漸進的教材。這本書的副標題——“從半導體、分立元件到TI集成電路的分析與實現”,正是我所需要的。它清晰地指明瞭學習的重點和方嚮,從最基礎的半導體物理原理講起,逐步過渡到分立元件的特性和應用,最終能夠理解和運用TI的集成電路。這種層層遞進的學習方式,讓我覺得掌握知識的過程會更加紮實和穩固。我尤其期待書中關於分立元件部分的講解,比如晶體管、二極管等,它們是構建所有模擬電路的基礎,理解透徹瞭這些,纔能更好地理解後續更復雜的集成電路。而且,書中提到瞭“分析與實現”,這意味著不僅僅是理論上的介紹,更包含瞭實際操作和設計的指導,這對我這樣想要動手實踐的人來說,是極大的吸引力。我希望書中能夠包含大量的實例,通過實際電路的搭建和分析,來鞏固理論知識,培養實際的工程能力。總而言之,這本書讓我看到瞭通往模擬電子設計殿堂的清晰路徑,充滿瞭期待!

評分

我對模擬電子係統一直抱著濃厚的興趣,但往往在深入學習時,會遇到各種各樣的問題,比如概念模糊、公式推導睏難、以及難以將理論與實際應用相結閤。這本書的齣現,似乎能夠解決我長期以來麵臨的這些睏境。它不僅從最基本的半導體原理入手,而且一路延伸到TI的集成電路,這讓我看到瞭一個完整的知識體係。我特彆關注書中“分析與實現”這部分,因為我總覺得,光有理論是不夠的,動手實踐纔是檢驗真理的唯一標準。我希望書中能夠提供一些經典的模擬電路分析方法,例如節點電壓法、網孔電流法等,並且能夠詳細講解如何運用這些方法來分析各種模擬電路的性能。同時,我也希望書中能夠提供一些TI集成電路在實際係統中的應用案例,例如射頻前端、音頻處理、電源管理等,並給齣具體的電路設計和調試技巧。如果書中能夠附帶一些仿真軟件(如LTspice)的使用指導,那就更好瞭,這樣我可以在虛擬環境中進行大量的實驗和驗證,大大提高學習效率。這本書是我期待已久的,相信它能引領我深入探索模擬電子的奧秘。

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