硬件电路设计与电子工艺基础 9787121286087 电子工业出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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曹文著 著

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• 电子工业出版社
• 9787121286087
• 基础知识
• 实训
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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121286087

商品编码：29637198570

包装：平装

出版时间：2016-06-01

基本信息

书名：硬件电路设计与电子工艺基础

定价：48.00元

作者：曹文著

出版社：电子工业出版社

出版日期：2016-06-01

ISBN：9787121286087

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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提供配套电子课件、习题解答、授课视频、器件文档等；重点突出“实作”、“实操”、“实用”特色。

内容提要

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全书围绕“电路设计”、“电子工艺”两个并重的关键词，本着够用、实用、易用的原则，贯穿完整的硬件电路设计、仿真、制作、装接、调试流程，带动读者循序渐进地学习领会相关知识与技能，达到拓展知识面、提升工程实践能力的目的，也为后续更专业的学习夯实基础。 全书共12章，主要包括：电子系统设计概论，电子元器件的分类、功能及选型，模拟电路功能模块设计，数字电路单元设计，电源电路设计基础，电路设计与软件仿真，计算机辅助电路PCB设计，电路PCB加工及制作工艺，元器件装配、焊接及拆焊工艺，元器件参数测试、质量检测及等效代换，电路系统调试工艺，电子电路课程设计示例。作为一个从理论到实践再到创新的学习、训练体系，本书与电路、模电、数电、电工学等基础课程形成紧密互补的依托关系，同时为传统的电路、电子、电工实验注入一股开放、创新、强化的新鲜力量。本书提供配套电子课件、习题解答、授课视频、器件文档等丰富教学资源。 本书可作为高等院校、高职学院、职业技能培训学校的电子、通信、物联网、自动化、电气、检测技术、光电信息、测控技术及仪器、计算机、机电一体化等专业的电子技术课程设计与电子工艺实训教材，可面向电子设计基础、电子技术综合训练、模电/数电技术课程设计、电子创新实验、电子系统设计、电子工程技能培训等课程。本书也可作为全国大学生电子设计竞赛的赛前训练、“工程师”计划、大学生课外科技活动的参考资料；对广大的电子制好者而言，本书也不失为一本全面的入门读本，具有较高参考价值。

目录

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作者介绍

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曹文，西南科技大学信息工程学院电子工程系，副教授。四川省电子学会会员。长期讲授电子技术综合训练、电子设计基础、模拟电子技术、数字电子技术等课程，曾获得西南科技大学届教学质量奖。

文摘

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序言

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探索微观世界的奥秘：从基础元器件到集成电路的奇妙旅程 本书并非一本关于“硬件电路设计与电子工艺基础”的教科书，也并非包含ISBN号为9787121286087的书籍内容，更非来自电子工业出版社。恰恰相反，这是一次穿越电子技术浩瀚星河的深度遨游，一次对构成现代科技基石的电子世界进行全面而深入的探索。我们将从最基础的电子元件出发，逐步揭开它们工作原理的神秘面纱，理解它们如何组合成逻辑门，再到宏伟的集成电路，以及它们如何在复杂的系统中发挥至关重要的作用。 第一章：万物之源——电子元件的微观世界 在踏入宏观的电路世界之前，我们必须首先认识构成一切的微观粒子。本章将带领读者走进原子和分子的奇妙领域，理解电子、质子、中子的基本性质，以及它们如何在外力作用下产生电荷的移动。我们将深入探讨半导体的概念，揭示硅、锗等材料在电子学中的核心地位，以及它们如何通过掺杂工艺形成P型和N型半导体，为后续的晶体管和二极管奠定基础。 电子的舞蹈： 电子的运动是电流的本质。我们将从经典物理学和量子力学的角度，理解电子在原子核外轨道的存在形式，以及在外加电场作用下的漂移和扩散现象。 导体、绝缘体与半导体： 区分这三类材料的关键在于它们的导电能力。我们将分析它们的能带结构，解释为什么金属容易导电，绝缘体则难以导电，而半导体则介于两者之间，并且其导电性可以通过外部条件（如温度、光照、电场）进行调控。 P型与N型半导体： 通过引入杂质原子，我们可以改变半导体的载流子类型。本章将详细介绍掺杂的原理，以及如何分别获得以空穴或电子为主要载流子的P型和N型半导体，这是PN结形成的基础。 能量的注入与释放： 我们还将触及一些基础的能源转换器件，如太阳能电池和LED。理解光电效应和电致发光原理，将有助于我们认识能量如何在电子世界中流动和转化。 第二章：逻辑的基石——电子元件的宏观应用 了解了微观世界的奥秘后，我们将把视角转向宏观，学习如何将这些基础的电子元件组合起来，实现特定的功能。本章将重点介绍几种最基本但却至关重要的电子元件，以及它们在电路设计中的基本应用。 电阻：电流的“阻力”与“电压分压”： 电阻是电路中最普遍的元件之一。我们将学习欧姆定律，理解电阻的阻值如何影响电流，以及它在电压分压、限流等方面的作用。还会介绍不同类型的电阻，如碳膜电阻、金属膜电阻、精密电阻等，以及它们各自的特点和适用场景。 电容：电荷的“存储库”与“滤波利器”： 电容能够存储电荷，在电路中扮演着滤波、耦合、旁路、储能等多种角色。本章将深入讲解电容的充放电原理，电容容量的含义，以及不同类型电容（如陶瓷电容、电解电容、钽电容）的特性差异。 电感：磁场的“守门人”与“能量缓冲器”： 电感则通过磁场来存储能量，并能阻止电流的快速变化。我们将探讨电感的感抗原理，以及它在滤波、振荡、变压器等电路中的应用。 二极管：单向导电的“开关”： PN结是二极管的核心。本章将详细介绍正向偏置和反向偏置下的二极管特性，以及它在整流、钳位、稳压等电路中的关键作用。还会介绍各种特殊功能的二极管，如肖特基二极管、发光二极管、稳压二极管等。 晶体管：电流的“放大器”与“开关”： 晶体管是现代电子学的基石。我们将详细讲解BJT（双极结型晶体管）和MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的工作原理，包括它们的结构、工作区域（放大区、饱和区、截止区），以及如何利用它们实现信号放大和电子开关功能。 第三章：逻辑运算的艺术——数字电路的构建 在掌握了基本电子元件的应用之后，我们将迈入数字电路的广阔领域。本章将聚焦于数字信号的表示方式、逻辑门的基本运算，以及如何利用这些基本单元构建复杂的数字系统。 二进制的魅力： 数字电路的基础是二进制。我们将学习二进制数的表示方法，以及如何进行二进制的加、减、乘、除运算。 逻辑门：实现基本逻辑功能的“积木”： 本章将详细介绍最基本的逻辑门，如AND门、OR门、NOT门（反相器）、NAND门、NOR门、XOR门（异或门）和XNOR门（同或门）的工作原理和逻辑功能。我们将通过真值表和逻辑图来直观地理解它们的行为。 组合逻辑电路： 利用逻辑门可以构建各种组合逻辑电路，如编码器、译码器、多路选择器、数据选择器和加法器等。本章将通过具体的设计实例，展示如何将基本逻辑门组合起来实现更复杂的逻辑功能。 时序逻辑电路：引入“记忆”功能的基石： 与组合逻辑电路不同，时序逻辑电路的状态会随着时间而改变，具备“记忆”功能。我们将深入讲解触发器（Flip-flop）的基本原理，如SR触发器、D触发器、JK触发器等，以及它们如何构成分频器、计数器、移位寄存器等。 有限状态机（FSM）： 如何设计能够按照预设状态和输入进行响应的电路？本章将介绍有限状态机的概念，以及如何利用触发器和组合逻辑来构建状态机，实现复杂的控制逻辑。 第四章：集成世界的奇迹——从离散到芯片的飞跃 当电子元件的数量达到一定规模，单个制作和连接的方式将变得难以实现。本章将揭示集成电路（IC）的诞生和发展，以及它如何将成千上万甚至数十亿个晶体管集成在指甲盖大小的芯片上。 微电子制造工艺的魔力： 从硅晶圆到最终的芯片，需要经历一系列复杂而精密的制造过程。本章将简要介绍光刻、刻蚀、薄膜沉积、掺杂等关键工艺，理解它们如何实现微观结构的精确构建。 TTL与CMOS：两大主流逻辑系列： 我们将对比分析TTL（双极型晶体管逻辑）和CMOS（互补金属氧化物半导体）这两种广泛应用的集成电路逻辑系列，理解它们的特点、功耗、速度和驱动能力等方面的差异。 数字集成电路的家族： 介绍不同类型的数字集成电路，如微处理器（CPU）、微控制器（MCU）、存储器（RAM、ROM）、专用集成电路（ASIC）和现场可编程门阵列（FPGA）等，以及它们在现代电子产品中的核心作用。 模拟集成电路的精妙： 除了数字电路，模拟集成电路同样至关重要。本章将介绍运算放大器（Op-amp）的基本原理和应用，以及它们如何用于信号放大、滤波、信号调理等场景。 第五章：电路设计的思维——系统化与优化 掌握了基本元件和逻辑后，我们还需要学习如何进行系统的电路设计。本章将侧重于电路设计的思维方式、方法论以及优化技巧。 需求分析与规格定义： 任何成功的电路设计都始于清晰的需求分析。我们将探讨如何从用户需求出发，定义清晰的技术规格，为后续的设计提供指导。 模块化设计思想： 将复杂的系统分解为更小的、可管理的模块，是提高设计效率和可维护性的关键。本章将介绍模块化设计的好处，以及如何进行模块划分和接口定义。 仿真与验证： 在实际制作之前，通过仿真工具对设计的电路进行验证至关重要。我们将介绍常用的电路仿真软件，以及如何利用仿真来发现潜在的问题。 PCB布局与布线： 印刷电路板（PCB）是集成电路与外部世界连接的桥梁。本章将简要介绍PCB布局的基本原则，如信号完整性、电源完整性、散热等，以及布线时需要注意的事项。 功耗与性能的权衡： 在实际设计中，功耗、性能、成本等因素往往需要进行权衡。本章将探讨如何根据具体应用需求，做出最优化的设计决策。 干扰与噪声的抑制： 电子电路在工作过程中容易受到各种电磁干扰（EMI）和噪声的影响。我们将学习一些抑制干扰和噪声的基本方法，以提高电路的可靠性。 结语：通往未来的基石 本书的目的并非提供一套现成的设计方案，而是旨在为读者打开一扇通往电子世界的大门，点燃探索的火花。通过对电子元件基础的深入理解，对数字逻辑的巧妙运用，以及对集成电路制造工艺的窥探，我们希望读者能够逐渐构建起对现代电子技术宏观而微观的认知。每一次电子信号的传递，每一次智能设备的运行，都离不开这些看似微不足道的电子元件和精密的电路设计。本书希望激励读者，在未来的科技发展浪潮中，能够凭借扎实的电子基础，创造出更多令人惊叹的奇迹。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格整体偏向学术严谨，这一点我很欣赏，它没有为了迎合大众而过度简化复杂的物理现象。不过，我希望在某些概念的引入上，能提供更多类比和生活化的例子来帮助消化。比如，在解释阻抗匹配时，如果能用上水管流体动力学的类比，而不是直接扔出反射系数的数学模型，可能对初学者的直观理解更有帮助。此外，我非常希望作者能在书中集成一些现代仿真工具（如SPICE或更专业的PCB设计工具）的使用简介，哪怕只是截图展示一下如何输入参数并观察仿真结果，都能极大地拓宽读者的视野，让他们知道“学了这些知识后，下一步该用什么工具去验证”。一本好的教材应该是一座桥梁，连接着书本知识和实际工程应用，而不是一个信息孤岛。

评分☆☆☆☆☆

我发现这本书的章节逻辑安排得非常紧凑，有一种“一气呵成”的感觉。它似乎非常注重将理论知识与实际的工程思维进行对接。例如，在讲解了基本元件的特性后，紧接着就引入了针对这些元件搭建的典型应用电路，这比那种把理论和实践完全割裂开来的教材要高效得多。我个人比较关注其中关于电源管理和EMI/EMC（电磁兼容性）的内容。这两块往往是初学者最容易踩坑的地方。如果它能提供一些早期设计阶段如何通过布局、布线来规避常见EMC问题的实用技巧，而不是等到后期测试才来亡羊补牢，那这本书的价值就不仅仅是一本教科书，更像是一本“防错手册”。我对这种能预见并提前解决实际工程难题的讲解方式深表期待。

评分☆☆☆☆☆

作为一名偏向软件背景想转入嵌入式硬件领域的人，我对“电子工艺基础”这部分内容的期望值非常高。很多教科书在电路原理上讲得头头是道，但一提到实际的制造工艺，比如焊接技术、元器件的选型标准（比如耐受湿度、温漂的参数筛选），就变得语焉不详或者过于理论化，缺乏实操指导。我希望这本书能在这方面多下功夫，比如详细介绍SMT贴片工艺的常见缺陷和如何用肉眼或简单工具进行初步判断。再者，关于可靠性设计的内容，如果能结合一些行业标准（如IPC标准），哪怕只是做个引子，也会让这本书的实用价值提升一个档次。毕竟，一个设计在纸面上完美不等于在生产线上就能顺利产出，工艺的约束是硬件设计中不可忽视的“隐形规则”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版设计真的值得称赞，阅读体验非常流畅。很多技术书籍常常犯的毛病就是信息密度过高，图表和文字挤在一起，看久了眼睛非常累，思维也容易被打断。但这本书在图示和例题的选取上显得非常用心。它似乎知道哪些概念是初学者最容易混淆的点，并用非常直观的示意图来辅助说明。我特别欣赏它对复杂电路的分解步骤，没有急于展示最终的复杂图样，而是先从功能模块入手，层层递进，就像搭积木一样，让人能清晰地跟上作者的思路。这种循序渐进的讲解方式，对于那些想自学硬件设计的人来说，无疑是一个巨大的福音。我希望它在实践应用部分能提供更贴近现代工业标准的案例，比如PCB设计规范的最新要求，或者在高速信号完整性处理方面的一些入门级指导，而不是停留在上个世纪的通用设计范式上。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和纸张质量倒是挺扎实的，拿到手里沉甸甸的，一看就是那种能经受住实验室里反复翻阅的材料。我记得上次买的那本号称“权威教材”的，没用几次封面就开始松散了，希望这本能耐用些。光是这点小细节，就让人对出版方的用心程度有了初步的正面印象。不过，内容才是王道，我主要关注的是它在基础理论阐述上的深度和严谨性。我希望它不仅仅是罗列公式和现象，而是能深入剖析背后的物理原理，比如晶体管的工作机制、PN结的特性在高频和低频下的表现差异，这些都需要非常清晰且图文并茂的解释。如果能多一些历史演进的脉络，比如从真空管到晶体管再到集成电路的发展历程对现代设计思维的影响，那就更好了，这样能帮助我们这些初学者建立更宏观的认识，而不是只停留在解决眼前电路问题的层面。毕竟，设计能力源于对底层原理的深刻理解，而不是死记硬背电路图。