现代电子设计技术与综合应用

第1章　现代电子设计技术概述　1

1.1　电子设计技术的发展历程　1

1.2　电子电路设计的一般方法　2

1.2.1　模拟电路的设计方法　2

1.2.2　数字电路的设计方法　4

1.3　体验EDA　6

1.3.1　EDA基本技术特征　6

1.3.2　EDA的应用范围　7

1.3.3　EDA的必要性　7

1.4　本书选用的EDA软件　7

习题一　9

第2章　计算机辅助电路分析和电路仿真　10

2.1　模拟电路仿真原理　10

2.1.1　输入方式　10

2.1.2　元器件模型　11

2.1.3　电路方程的建立与求解　11

2.1.4　图形的后处理　12

2.2　数字电路的模拟　12

2.2.1　数字电路模拟的过程　12

2.2.2　逻辑模拟的模型　13

2.2.3　逻辑模拟的算法　16

2.3　数模混合仿真技术　17

2.3.1　顺序模拟　17

2.3.2　混合模拟　18

2.4　常用的电路仿真工具　19

2.5　Multisim 10的基本操作　19

2.5.1　电原理图的创建　20

2.5.2　虚拟仪器的使用　27

2.5.3　基本分析方法　30

2.6　综合设计与仿真　35

2.6.1　反相比例运算电路分析　35

2.6.2　三路智力竞赛抢答器仿真设计　37

2.6.3　24小时制多功能数字钟设计　39

习题二　46

第3章　印制电路板设计及应用　47

3.1　印制电路板基本知识　47

3.2　布局布线技术　48

3.2.1　PCB自动布线技术的步骤　49

3.2.2　元件的布局技术　49

3.2.3　元件的布线技术　49

3.3　Protel 99SE概述　50

3.3.1　Protel 99SE的发展与演变　50

3.3.2　Protel 99SE的设计组件　50

3.4　用Protel 99SE设计原理图　51

3.4.1　原理图设计过程　51

3.4.2　新建一个设计库　52

3.4.3　设置图纸大小和添加元件库　53

3.4.4　放置元件　54

3.4.5　连接线路与放置接点　54

3.4.6　电气规则检查　55

3.4.7　建立网络表　55

3.4.8　保存文件　56

3.5　用Protel 99SE设计印制电路板　56

3.5.1　印制电路板的设计步骤　56

3.5.2　创建PCB图文件　56

3.5.3　装载元件库　57

3.5.4　设置电路板工作层面　58

3.5.5　规划电路板　60

3.5.6　装入网络表与元件　61

3.5.7　元件布局　62

3.5.8　自动布线　64

3.5.9　给电路板添加标注　68

3.5.10　PCB图的打印输出　68

3.5.11　生成元件报表　69

3.6　综合应用举例　69

习题三　74

第4章　可编程逻辑器件应用技术　75

4.1　可编程逻辑器件概述　75

4.2　VHDL要素　77

4.2.1　VHDL文字　77

4.2.2　VHDL中的数据类型　79

4.2.3　VHDL数据对象　81

4.2.4　VHDL的运算操作符　83

4.2.5　VHDL的属性描述　85

4.3　数字电路设计基本组件及其VHDL模型　86

4.3.1　多路选择器和译码器的VHDL模型及相关语法　86

4.3.2　锁存器/触发器/寄存器的VHDL模型及相关语法　92

4.3.3　串并/并串转换电路的VHDL模型及相关语法　97

4.3.4　计数器的VHDL模型及相关语法　99

4.3.5　有限状态机的VHDL描述及相关语法　101

4.4　CPLD/FPGA的设计流程　104

4.5　用Quartus II完成CPLD/FPGA设计的实例　108

4.5.1　原理图、文本输入设计方法　108

4.5.2　原理图、文本混合输入方法　121

习题四　126

第5章　集成电路制造工艺与专用集成电路设计　128

5.1　集成电路制造工艺简介　128

5.2　CMOS基本单元电路　130

5.3　专用集成电路设计　133

5.3.1　集成电路的设计路线　133

5.3.2　全定制设计方法　134

5.3.3　半定制设计方法　135

5.4　专用集成电路设计的EDA技术　136

5.4.1　输入的设计　137

5.4.2　设计验证　137

5.4.3　设计综合　139

5.5　设计实例分析　140

5.5.1　可编程分频器原理　140

5.5.2　可编程分频器的后端设计　140

5.5.3　芯片验证与测试　142

习题五　143

第6章　虚拟仪器系统及设计　144

6.1　虚拟仪器的发展状况　144

6.1.1　虚拟仪器在国外的发展状况　144

6.1.2　虚拟仪器在国内的发展状况　145

6.2　虚拟仪器技术简介　145

6.2.1　虚拟仪器概念　145

6.2.2　虚拟仪器系统组成　146

6.2.3　虚拟仪器与传统仪器的比较　147

6.3　虚拟仪器的开发环境介绍　148

6.3.1　LabVIEW简介　148

6.3.2　LabVIEW创建VI的基本过程　149

6.3.3　利用LabVIEW创建VI的示例　149

6.3.4　利用LabVIEW创建VI的总结　158

6.4　虚拟仪器的综合应用举例　160

6.4.1　智能心音检测仪　160

6.4.2　基于LabVIEW的二阶系统虚拟实验平台　171

习题六　172

第7章　现代电子电路设计范例　173

7.1　信号获取电路　173

7.1.1　常用的物理传感器及其特性　174

7.1.2　心音传感器及放大电路　176

7.1.3　测量放大器　178

7.1.4　多路数据采集系统　180

7.2　信号输入电路　186

7.2.1　键盘输入电路　186

7.2.2　手写字符输入电路　189

7.3　信号显示电路　190

7.3.1　数码显示电路　190

7.3.2　液晶显示电路　191

7.4　信号转换电路　193

7.4.1　数模D/A转换电路　193

7.4.2　模数A/D转换电路　194

7.5　信号合成电路　196

7.5.1　直接数字合成器　196

7.5.2　人工语音合成电路　196

7.5.3　功率放大器　197

7.6　信号分解电路　198

7.6.1　同步数字信号复用分解电路　198

7.6.2　FPGA分频器电路　198

7.6.3　FPGA滤波器电路　200

7.7　信号控制电路　201

7.7.1　可编程的交通信号灯控制电路　201

7.7.2　十六路循环彩灯控制电路　204

7.8　电源电路　205

7.8.1　直流可调稳压电源的设计　206

7.8.2　串联型开关稳压电源　206

7.9　设计范例　208

7.9.1　数字式电缆对线器　208

7.9.2　温度测量仪　213

7.9.3　宽带直流放大器设计　220

习题七　228

参考文献　229

本书从实用的角度出发，介绍了现代电子设计技术的基本理论和方法。全书共7章，内容包括现代电子设计技术概述、计算机辅助电路分析和电路仿真技术、印制电路板设计及应用、可编辑逻辑器件应用技术、集成电路制造工艺与专用集成电路设计、虚拟仪器系统及设计和现代电子电路设计范例。　　本书在内容上深入浅出，注重实用性，兼顾理论教学和自学的需求，配备了大量的应用实例，使读者能在较短时间内掌握现代电子设计技术的基本理论和方法。本书既可作为高等学校电子设计技术课程的教材，也可作为电子系统开发人员的技术参考书。