电子系统设计与实践PDF电子书下载

第1章　电子系统设计导论 1

1.1　电子系统概述 1

1.1.1 电子系统的构成 1

1.1.2　电子系统设计的基本原则 1

1.1.3 电子系统的设计方法 2

1.2　电子系统设计流程 2

1.2.1 以模拟器件为核心的电子系统设计流程 2

1.2.2　以标准数字集成电路为核心的电子系统设计流程 5

1.2.3 以MPU和MCU为核心的电子系统设计流程 6

1.2.4 以PLD为核心的电子系统设计流程 6

1.2.5 以ASIC为核心的电子系统设计流程 8

1.2.6　以SoC为核心的电子系统设计流程 10

第2章　传感器 12

2.1　传感器概述 12

2.1.1　传感器的组成 12

2.1.2　传感器的分类 12

2.1.3　传感器的参数 13

2.2　温度传感器 15

2.2.1　热敏电阻器 15

2.2.2　铂热电阻 16

2.2.3　AD590绝对温度——电流传感器 16

2.2.4　LM35/45摄氏温度-电压传感器 19

2.3　光传感器 21

2.3.1　光敏器件 21

2.3.2　热释电人体红外传感器 22

2.4　其他传感器 25

2.4.1　压敏电阻器 25

2.4.2　霍尔传感器 25

2.4.3　气敏传感器 27

第3章　放大器 29

3.1　放大器概述 29

3.2　分立元件放大器设计 29

3.2.1　三极管放大器的设计 30

3.2.2　场效应管放大器的设计 33

3.3　集成运算放大器 35

3.3.1　常用运放的分类及其参数 35

3.3.2　集成运放的选择原则 38

3.3.3　集成运放的应用技术 39

3.4　集成放大器设计 44

3.4.1　简单电压放大器设计 44

3.4.2　双电源交流电压放大器 44

3.4.3　单电源交流电压放大器 45

3.4.4　前置放大器设计 45

3.4.5　差动放大器 46

3.4.6　功率放大器设计 47

3.4.7　高频放大器设计 49

3.5　仪用放大器 52

3.5.1　概述 52

3.5.2　AD526可编程仪用放大器 52

3.6　隔离放大器 54

3.6.1　概述 54

3.6.2　ISO130隔离放大器 54

3.7　采样保持放大器 56

3.7.1　概述 56

3.7.2　高速双极性采样保持放大器SHC5320 56

第4章　滤波器 58

4.1　滤波器的分类 58

4.1.1　无源滤波器 58

4.1.2　有源滤波器 58

4.2　有源滤波器设计原理 60

4.2.1　巴特沃思滤波器 61

4.2.2　切比雪夫滤波器 62

4.2.3　贝塞尔滤波器 62

4.3　常用有源滤波器的设计实例 62

4.3.1　低通滤波器的设计 62

4.3.2　高通滤波器的设计 65

4.3.3　带通滤波器的设计 66

4.3.4　带阻滤波器的设计 67

4.4　集成有源滤波器 68

4.4.1　常用集成滤波器原理 68

4.4.2　TLC14集成开关电容滤波器 68

4.5　可编程模拟器件 69

4.5.1　可编程模拟器件概述 69

4.5.2　在系统可编程模拟电路的结构 69

4.5.3　滤波器设计 71

第5章　变换器 74

5.1　模数转换器 74

5.1.1　模数转换器概述 74

5.1.2　ADC的主要技术指标 78

5.1.3　ADC选择原则 78

5.1.4　ADC0808/ADC0809模数转换器 79

5.2　数模转换器 81

5.2.1　数模转换器概述 81

5.2.2　DAC的分类 83

5.2.3　DAC的技术指标 85

5.2.4　DAC的选择原则 85

5.2.5　DAC0832数模转换器 87

5.3　电流／电压变换器 91

5.4　压频转换器和频压转换器 93

5.4.1　概述 93

5.4.2　LMx31系列V/F、F/V转换器 93

第6章　可编程逻辑器件 98

6.1　可编程逻辑器件概述 98

6.1.1　可编程逻辑器件的特点 98

6.1.2　可编程逻辑器件的分类 99

6.1.3　可编程逻辑器件的电路表示法 99

6.1.4　可编程元件 101

6.2　简单的可编程逻辑器件 102

6.2.1　PROM的PLD表示法 102

6.2.2　可编程阵列逻辑器件 103

6.2.3　可编程通用阵列逻辑器件 104

6.3　复杂的可编程逻辑器件（CPLD） 107

6.3.1　CPLD的基本结构 107

6.3.2　MAX7000系列器件结构 108

6.4　现场可编程门阵列 113

6.4.1　现场可编程门阵列的基本原理 113

6.4.2　FLEX 10K系列器件结构 113

6.5　并口下载电缆ByteBlaster的原理电路及使用 121

6.5.1　ByteBlaster外形 122

6.5.2　ByteBlaster内部电路与信号定义 122

6.5.3　ByteBlaster编程配置方式 123

6.6　FPGA/CPLD产品概述 125

6.6.1　Lattice公司的CPLD系列 125

6.6.2　Xilinx公司的FPGA和CPLD系列 127

6.6.3　Altera公司的FPGA和CPLD系列 128

第7章　EDA设计软件 131

7.1　MAX+plus Ⅱ使用简介 131

7.1.1　MAX+plus Ⅱ概述 131

7.1.2　使用MAX+plus Ⅱ软件的开发流程 132

7.1.3　MAX+plus Ⅱ管理器窗口 133

7.2　MAX+plus Ⅱ操作示例 133

7.2.1　指定设计项目名称 133

7.2.2　生成一个新的原理图文件 134

7.2.3　编译设计项目 136

7.2.4　功能仿真和时序仿真 139

7.2.5　进行芯片的延时分析 142

7.2.6　分配芯片的引脚 142

7.2.7　下载配置文件到芯片 143

7.3　QUARTUS Ⅱ软件综述 144

7.3.1　QUARTUS Ⅱ软件的特点及支持的器件 144

7.3.2　QUARTUS Ⅱ的集成工具及其基本功能 144

7.4　ispEXPERT使用简介 146

7.4.1　使用ispEXPERT进行原理图输入 146

7.4.2　编译和仿真 149

7.4.3　设计电路下载到器件 151

7.5　ISE软件综述 152

7.5.1　ISE软件的特点及支持的器件 152

7.5.2　ISE 5.x的集成工具及其基本功能 153

第8章　硬件描述语言VHDL 157

8.1　概述 157

8.2　VHDL程序结构 157

8.2.1　VHDL程序的基本结构 157

8.2.2　实体 158

8.2.3　结构体 160

8.2.4　配置 161

8.3　VHDL的设计资源 162

8.3.1　库 162

8.3.2　程序包 164

8.4　数据对象、数据类型及操作符 165

8.4.1　VHDL文字 166

8.4.2　VHDL数据对象 167

8.4.3　VHDL数据类型 169

8.4.4　VHDL操作符 175

8.4.5　属性描述与定义语句 178

8.4.6　VHDL描述方式 181

8.5　VHDL顺序语句 183

8.5.1　赋值语句 183

8.5.2　转向控制语句 185

8.5.3　等待语句 186

8.5.4　子程序调用语句 187

8.5.5　返回语句 187

8.5.6　空操作语句 187

8.5.7　其他语句 188

8.6　VHDL并行语句 188

8.6.1　进程语句 189

8.6.2　块语句 191

8.6.3　并行信号赋值语句 192

8.6.4　并行过程调用语句 193

8.6.5　元件例化语句 194

8.6.6　生成语句 195

8.7　子程序 196

8.7.1　函数 196

8.7.2　重载函数 197

8.7.3　过程 197

8.7.4　重载过程 198

第9章 电子系统的可靠性和电磁兼容性设计 199

9.1　概述 199

9.2　可靠性涉及的性能指标 200

9.3　电子系统可靠性设计方法 201

9.3.1 电子系统硬件可靠性设计 202

9.3.2　常用元器件的可靠性分析 203

9.3.3　提高电子系统可靠性的具体措施 204

9.4　嵌入式软件的可靠性设计 205

9.4.1　软件可靠性与硬件可靠性的区别 206

9.4.2　影响软件可靠性的因素 206

9.4.3　提高软件可靠性的方法和技术 206

9.4.4　软件产品的可靠性评估 208

9.4.5　嵌入式软件的可靠性设计 209

9.5　可靠性管理 211

9.6　电磁兼容的基本原理 212

9.6.1 电磁兼容的定义 212

9.6.2　电磁兼容的常用术语 213

9.6.3　常见的电磁兼容性问题 213

9.6.4　电磁环境特性 214

9.6.5　电磁耦合的途径 215

9.7　提高电磁兼容性的措施 215

9.7.1　消除地电位不均匀 215

9.7.2　接地散热器的处理 216

9.7.3　时钟源的电源滤波方法 216

9.7.4　集成电路的辐射考虑 217

9.7.5　旁路和去耦 217

9.8　信号完整性与串扰 218

9.8.1　信号完整性要求 218

9.8.2　反射和衰减振荡 219

9.8.3　计算电长走线 219

9.8.4　串扰 220

9.9　基于电磁兼容技术的多层PCB布线设计 221

9.9.1　20-H法则和3-W法则 221

9.9.2　PCB的合理分层和布局原则 221

9.10　接地 223

9.10.1　接地的种类 223

9.10.2　接地方式 224

9.10.3　接地电阻 225

9.10.4　接地布局 226

9.11　电磁兼容性的其他措施 226

第10章　电子系统工艺 227

10.1　焊接工艺 227

10.1.1　焊接的基础知识 227

10.1.2　手工焊接技术 229

10.1.3　工业生产中的焊接技术 232

10.2　印制电路板 234

10.2.1　印制电路板基础 234

10.2.2　印制电路板的设计和制作 235

10.3　印制电路板设计软件 239

10.3.1　Altium公司的历史 239

10.3.2　Protel 99简介 240

10.3.3　Protel 99设计步骤 240

10.3.4　Protel 99原理图设计 240

10.3.5　Protel 99 PCB设计 247

10.3.6　AltiumDesigner 6.x简介 250

10.4　电子产品装配与调试 252

10.4.1　装配基础工艺 252

10.4.2　表面贴装技术 253

10.4.3　电子产品的调试 256

10.5　电子产品的老化和环境试验 257

10.5.1 电子产品的老化 257

10.5.2　电子产品的环境试验方法 257

第11章　单元电路设计实例 260

11.1　线性集成运放组成的稳压电源设计 260

11.1.1　概述 260

11.1.2　设计内容及要求 260

11.1.3　初步确定电路 260

11.1.4　元件及参数选择 261

11.1.5　稳压电源调试 265

11.1.6　稳压电路指标测试 266

11.2　可编程稳压电源设计 267

11.2.1　数码开关设置型直流稳压电源 267

11.2.2　开关设置数码显示程控稳压电源 268

11.2.3　D/A转换程控电源 269

11.2.4　步进程控稳压电源 270

11.3　PLD基础应用设计实例 271

11.3.1　数据选择器的原理图设计 271

11.3.2　ALU的原理图设计 272

11.3.3　键盘扫描译码显示电路的原理图设计 274

11.3.4　LED动态译码显示电路的VHDL语言设计 276

11.4　数字钟设计 278

11.4.1　设计内容和要求 279

11.4.2　数字钟电路的EWB设计方案 279

11.4.3　数字钟电路的PLD设计方案 281

第12章　收音机设计实例与装焊 284

12.1　无线电广播 284

12.1.1　无线电波的波长、频率与波段划分 284

12.1.2　无线电波的发射 285

12.1.3　超外差收音机 286

12.2　超外差收音机的设计 287

12.2.1　输入回路 287

12.2.2　变频电路 294

12.2.3　中频放大器 297

12.2.4　检波与自动增益控制电路 301

12.2.5　低频放大电路 306

12.3　集成AM/FM收音机的原理、装焊和调试 307

12.3.1　CXA1191M引脚功能 307

12.3.2　CXA1191M电原理图 308

12.3.3　调幅（AM）电路的基本工作原理 309

12.3.4　调频（FM）电路的基本工作原理 309

12.3.5　集成AM/FM收音机的装焊 310

12.3.6　静态调试 310

12.3.7　动态调试（交流调试） 311

12.3.8　元器件清单 313

第13章　数字万用表设计实例与装焊 315

13.1　数字万用表设计实例 315

13.1.1　数字万用表A/D译码驱动显示部分 315

13.1.2　数字万用表的电阻、电流、电压测试部分 318

13.1.3　数字万用表的频率、电容、电感及电桥测量部分 321

13.2　集成数字万用表装配调试 326

13.2.1　M-830B主要技术指标和测量范围 326

13.2.2　M-830B注意事项及使用方法 327

13.2.3　M-830B的电路原理图 328

13.2.4　M-830B的安装 330

13.2.5　检验LCD 333

13.2.6　故障原因与处理方法 333

13.2.7　各参量测试 334

第14章 电子系统综合设计实例 336

14.1　交通灯设计 336

14.2　密码锁设计 340

14.3　数字频率计 344

14.4　温度控制系统的设计 351

14.4.1　测温和恒温控制器 351

14.4.2　采用铂热电阻设计的温度控制系统 355

14.4.3　采用AD590设计的温度控制系统 364

14.5　简易数字存储示波器 366

14.5.1　方案论证与比较 367

14.5.2　主要电路的设计、分析与计算 370

14.5.3　单片机设计的程序流程图 372

14.5.4　总体设计电路图 373

14.5.5　测试方法与测试数据 375

14.5.6　设计发挥 375

附录A　掌宇CIC310 CPLD/FPGA开发系统使用简介 376

参考文献 382