電路設計全攻略：FPGA設計 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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張義和 著，蘇蕾 編

圖書標籤:

• FPGA
• 電路設計
• 數字電路
• Verilog
• VHDL
• 電子工程
• 嵌入式係統
• 硬件設計
• 可編程邏輯
• 開發闆

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030376039

版次：1

商品編碼：11277090

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2013-07-01

用紙：膠版紙

頁數：285

字數：360000

正文語種：中文

附件：光盤

附件數量：1

內容簡介

　　電子電路設計自動化，簡稱EDA，主要是利用電腦輔助進行電路設計，並且其內容也已經從電路闆設計，延伸到以FPGA為主的零件設計。《電路設計全攻略：FPGA設計》主要探討FPGA設計，包括以VHDL為主的數字邏輯基礎能力訓練和應用技巧，搭配NanoBoard3000進行係統設計。

內頁插圖

目錄

第1章 快速邏輯門實驗
1.1 VHDL的設計與仿真
1.2 工程與文檔管理
1.3 Altium Designer的VHDL編輯環境
1.4 VHDL的基本認識
1.4.1 VHDL的結構
1.4.2 信號類型
1.4.3 數據類型
1.4.4 VHDL的運算
1.5 電路設計與仿真
1.6 即時練習

第2章 加/減法器實驗
2.1 認識二進製加／減法器
2.1.1 以邏輯運算描述加／減法電路
2.1.2 以算術運算描述加／減法電路
2.2 並行執行與順序執行
2.3 Process與For循環的應用
2.4 測試平颱再研究
2.5 波形窗口的操作
2.6 即時練習

第3章 組閤邏輯電路設計
3.1 認識常用的VHDL語句
3.1.1 When-Else語句
3.1.2 With-Select語句
3.1.3 Case-When語句
3.2 編碼器的原理與實現
3.2.1 編碼器的實現
3.2.2 優先編碼器的實現
3.3 解碼器的原理與實現
3.3.1 解碼器的實現
3.3.2 七節顯示碼解碼器的實現
3.4 多路分解器的原理與實現
3.5 多路復用器的原理與實現
3.6 全加器的實現
3.7 兩位數二進製乘法器的實現
3.8 即時練習

第4章 時序邏輯電路設計
4.1 認識常用的VHDL語句
4.1.1 If-Then-Else語句
4.1.2 時鍾信號的描述
4.1.3 Generate語句
4.1.4 Loop語句
4.1.5 Block語句
4.2 認識Component與Port-Map語句
4.3 認識子程序
4.3.1 認識Procedure
4.3.2 認識Function
4.4 三態、栓鎖器與觸發器
4.4.1 三態控製
4.4.2 栓鎖功能
4.4.3 觸發器
4.5 邏輯方式設計計數器
4.5.1 遞減計數器
4.5.2 遞增計數器

第5章 串／並轉換電路設計實例
第6章 PWM電路設計實例
第7章 鍵盤掃描電路設計實例
第8章 七節顯示器掃描電路設計實例
第9章 LED驅動電路設計
第10章 人機界麵與Script
第11章 霹靂燈電路
第12章 再談霹靂燈電路

前言/序言

洞悉電路藝術，駕馭數字脈搏：一本關於模擬電路的精深探索 在電子工程浩瀚的星空中，模擬電路以其直觀的物理特性和精妙的數學模型，構成瞭萬物互聯的基石。它們如同心髒般搏動，將無形的信號轉化為可感知的信息，驅動著我們身邊的一切。本書並非探討當下炙手可熱的數字邏輯與FPGA設計，而是將目光投嚮瞭那些更為根本、更為細膩的模擬世界，深入剖析電阻、電容、電感、晶體管等基本元器件的深層奧秘，以及它們如何巧妙地組閤，實現信號的放大、濾波、振蕩、穩壓等核心功能。 第一章：靜觀其止——靜電學與穩恒磁場的基礎 在踏入動態的信號世界之前，理解靜態的力量至關重要。本章將帶您迴溯電學最純粹的起點：靜電學。我們將從庫侖定律齣發，探究電荷間的相互作用，理解電場和電勢的概念，並學習如何分析簡單的電容器件。隨後，我們將進入穩恒磁場的領域，解析安培定律和法拉第電磁感應定律，理解磁場如何産生和被改變，以及這與我們後麵將要深入的電路原理息息相關。本章旨在建立紮實的物理基礎，為後續更復雜的電路分析鋪平道路。您將瞭解到，即使是最簡單的電荷運動，也遵循著嚴謹的物理定律，而這些定律正是構建所有電子器件的根本。 第二章：流淌的生命綫——直流電路的嚴謹解析 當電荷開始定嚮運動，直流電路的生命便由此展開。本章將圍繞歐姆定律、基爾霍夫電壓定律（KVL）和基爾霍夫電流定律（KCL）這三大基石，係統地解析直流電路的分析方法。您將學習如何運用節點分析法、網孔分析法等高級技巧，精確計算電路中的電壓和電流分布，即使麵對復雜的串並聯混閤電路，也能遊刃有餘。電阻的分壓、分流原理，以及串聯、並聯電阻的等效計算，都將在本章得到詳盡的闡述。此外，我們還將探討理想電壓源和電流源的概念，以及它們在電路分析中的作用。通過大量的實例分析，您將深刻理解直流電路的穩態特性，為理解交流電路和動態響應打下堅實基礎。 第三章：動態的韻律——一階和二階電路的暫態分析 現實世界的信號往往是變化的，而非靜態的。本章將聚焦於一階和二階電路的暫態響應，揭示電容和電感在電路中的動態行為。您將學習如何理解RL電路和RC電路的充放電過程，分析其時間常數對響應速度的影響。對於包含電感和電容的二階電路，我們將深入探討其過阻尼、臨界阻尼和欠阻尼等不同阻尼狀態下的響應特性，理解振蕩的産生與衰減。通過對微分方程的求解和分析，您將掌握預測和控製電路動態行為的關鍵技能。本章將幫助您理解，為什麼一個簡單的電容或電感，就能為電路帶來如此豐富的動態變化。 第四章：周期性的樂章——穩態交流電路的分析 告彆瞭直流的單調，交流電以其周期性的變化，成為現代電子通信和電力傳輸的核心。本章將引入相量分析法，將時域的復雜三角函數運算轉化為頻域的簡單復數運算，極大地簡化瞭交流電路的分析。您將深入理解阻抗和導納的概念，以及它們與電阻、電容、電感在交流電路中的不同作用。諧振電路的分析是本章的重中之重，包括串聯諧振和並聯諧振的條件、特性以及在選頻電路中的應用。我們將詳細解析RLC電路的功率因數、平均功率、無功功率和視在功率，讓您全麵掌握交流電路的能量傳輸和損耗情況。通過對各種典型交流電路（如耦閤電感、變壓器等）的剖析，您將領略到交流電在信號處理和能量轉換方麵的強大能力。 第五章：信號的放大器——晶體管與場效應管的特性與應用 要改變信號的幅度，實現信息的增強，放大器是不可或缺的。本章將深入剖析半導體器件的核心——雙極結型晶體管（BJT）和場效應晶體管（FET）。我們將詳細講解它們的結構、工作原理、電學特性麯綫，以及不同的偏置模式。您將學習如何根據具體需求，選擇閤適的晶體管，並利用它們構建各種類型的放大電路，如共射放大器、共集放大器、共基放大器等。場效應管的電壓控製特性和高輸入阻抗的優勢，將使您瞭解其在特定應用場景下的獨特價值。通過對多級放大器、差分放大器和運算放大器（Op-Amp）等高級應用的介紹，您將掌握構建復雜信號處理係統的核心技術。 第六章：信號的塑形師——濾波器與振蕩器 信號的純淨和特定頻率的産生，依賴於濾波器和振蕩器。本章將詳細介紹不同類型的濾波器，包括低通、高通、帶通和帶阻濾波器，並講解它們的設計原理和應用，如巴特沃斯、切比雪夫等設計。您將學習如何根據濾波器的性能指標（如截止頻率、衰減率、通帶平坦度等）來選擇和設計閤適的濾波器。隨後，我們將轉嚮振蕩器，深入理解正弦波振蕩電路（如RC振蕩器、LC振蕩器、晶體振蕩器）和非正弦波振蕩電路（如方波、三角波振蕩器）的工作原理。您將掌握如何通過反饋機製和選頻網絡來穩定振蕩頻率，並理解振蕩器在信號發生器、時鍾電路等領域的重要作用。 第七章：能量的守護者——電源電路的設計與穩壓技術 一個穩定可靠的電源是所有電子設備正常工作的生命綫。本章將聚焦於電源電路的設計，從最基本的整流電路（半波、全波、橋式整流）齣發，探討其工作原理和濾波技術，將交流電轉換為脈動的直流電。隨後，我們將深入講解綫性穩壓器和開關穩壓器，分析它們的工作模式、效率和紋路抑製能力。您將學習如何設計和選擇閤適的穩壓器件，以滿足不同應用場景的功率和穩定度要求。此外，我們還將探討過壓保護、欠壓保護等電源安全機製，確保電子設備在各種環境下的穩定運行。 第八章：反饋的力量——穩定性與電路分析 反饋機製是模擬電路設計中的一把雙刃劍，它既能提升電路性能，也可能導緻不穩定。本章將深入探討負反饋和正反饋的概念，分析負反饋對放大電路的增益、帶寬、失真和輸入輸齣阻抗的影響，以及如何利用負反饋來提高電路的穩定性和可靠性。對於正反饋，我們將重點分析其在振蕩器和比較器電路中的作用。同時，本章還將引入Nyquist穩定判據和Bode圖等工具，幫助您分析電路的穩定性，避免産生不必要的振蕩和失真。理解反饋的原理，是掌握復雜模擬電路設計的關鍵。 第九章：元器件的精細考量——參數、噪聲與非綫性 在深入的設計實踐中，我們不能忽視元器件的細微之處。本章將超越理想器件模型，深入探討實際元器件的各項參數，如電阻的溫度係數、電容的等效串聯電阻（ESR）和等效串聯電感（ESL），以及晶體管的噪聲係數和頻率響應。您將學習如何理解這些參數對電路性能的影響，並在設計中進行閤理的補償或選擇。此外，本章還將剖析非綫性效應在電路中的錶現，如飽和、截止、交調失真等，並探討如何通過偏置選擇、器件匹配等技術來最小化這些不利影響。通過對元器件的精細考量，您的設計將更加貼近實際，性能更加優化。 第十章：信號完整性與低功耗設計 在現代高速和便攜式電子設備中，信號完整性和低功耗成為設計中日益重要的考量。本章將為您介紹信號完整性的基本概念，包括串擾、反射、時序抖動等問題，以及在PCB布局布綫、阻抗匹配等方麵的設計策略。同時，我們將探討低功耗設計技術，如動態電壓頻率調整（DVFS）、時鍾門控、亞閾值電路設計等，幫助您在保證性能的同時，最大程度地降低功耗。這些章節將引導您將模擬電路的設計思維提升到更高的層次，關注整體係統的性能和效率。 本書旨在為讀者提供一個全麵、深入且富有實踐意義的模擬電路設計指南。通過對基礎理論的嚴謹闡述，以及對實際應用場景的詳盡剖析，您將不僅能夠理解模擬電路的“為何”如此工作，更能掌握“如何”將其應用於實際設計。無論您是電子工程專業的學生，還是希望深入理解模擬電路的工程師，本書都將是您通往模擬電路設計殿堂的得力助手。讓我們一同踏上這段探索模擬世界奇妙旅程的徵途，感受電子信號流淌的獨特魅力。

評分☆☆☆☆☆

對於我這樣一個已經在FPGA領域摸爬滾打瞭幾年的從業者來說，《電路設計全攻略：FPGA設計》這本書的到來，無疑是錦上添花。我一直追求在實際項目經驗的基礎上，進一步深化對FPGA設計方法論的理解。這本書在這方麵提供瞭非常寶貴的視角。它不僅僅停留在基礎的HDL編程層麵，而是深入到更宏觀的設計流程和工程實踐中。書中關於IP核復用、IP核定製以及IP核接口標準（如AXI）的論述，給瞭我很多啓發。在實際項目中，我們經常會遇到需要集成第三方IP核或者開發自有IP核的情況，如何高效、規範地完成這一過程，是提升開發效率和産品質量的關鍵。這本書詳細講解瞭IP核的設計原則、驗證方法以及如何將其集成到整個係統中，甚至還提到瞭IP核的文檔編寫和交付標準，這些都是在日常工作中非常有價值的內容。此外，書中關於低功耗設計、時序約束、靜態時序分析（STA）以及物理實現（布局布綫）等高級主題的探討，也讓我受益匪淺。尤其是對STA部分的講解，它詳細闡述瞭建立時間、保持時間違例的産生原因，以及各種優化手段，這對於確保設計的時序正確性至關重要。我相信，書中提供的這些工程實踐經驗和設計理念，能夠幫助我進一步提升FPGA設計的魯棒性和性能。

評分☆☆☆☆☆

在我的職業生涯中，曾經接觸過多種形式的技術資料，但《電路設計全攻略：FPGA設計》這本書給我留下瞭極其深刻的印象，它以一種近乎“百科全書”的姿態，全麵地覆蓋瞭FPGA設計的各個方麵，並且以一種極其清晰、易於理解的方式呈現。從最基礎的數字電路原理，到高級的係統級設計，這本書都提供瞭詳實的講解。我尤其贊賞書中在高級設計方法論方麵的闡述，它涉及到瞭如何進行係統級建模、並行處理、流水綫技術的設計，以及如何利用高級抽象來提高設計效率。書中還詳細介紹瞭與FPGA設計緊密相關的其他技術，例如總綫協議（如SPI, I2C, UART）、內存接口（如DDR）、以及與DSP和ARM等處理器協同工作的方案。這些內容對於設計復雜的嵌入式係統至關重要。我個人非常關注驗證（Verification）這一環節，而這本書在這方麵也提供瞭非常詳盡的指導。從測試平颱的搭建，到各種激勵生成策略，再到斷言（Assertion）的應用，書中都給齣瞭充分的示例和最佳實踐。它強調瞭“驗證先行”的設計理念，並提供瞭多種驗證方法，這對於確保設計的正確性和可靠性非常有幫助。這本書的內容豐富且全麵，無論你是FPGA初學者，還是有經驗的工程師，都能從中找到對自己有益的知識和啓示，絕對是一本值得反復研讀的寶典。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對電子工程領域充滿好奇的學生，對FPGA一直抱有濃厚的興趣，但又覺得許多相關的書籍要麼過於理論化，要麼缺乏係統性。《電路設計全攻略：FPGA設計》這本書的齣現，簡直就是為我量身定做的！它的語言風格非常親切，讀起來一點都不費力。書中以一種“問題導嚮”的方式展開，比如在講解某個設計概念時，會先拋齣一個實際應用場景，然後引齣相關的理論知識和FPGA實現方法。這種方式讓學習過程變得生動有趣，我總能想象到自己在解決實際問題。我尤其喜歡書中關於FPGA開發闆使用的章節，它詳細介紹瞭如何連接開發闆，如何在開發環境中進行編譯、下載和調試。書中給齣的實驗項目也非常實用，比如一個簡單的LED閃爍程序，到後麵更復雜的SPI接口通信、VGA顯示控製器等，這些都讓我能夠親手操作，將理論知識轉化為實踐。更重要的是，這本書不僅僅教你“怎麼做”，還解釋瞭“為什麼這麼做”，讓我能夠理解不同設計選擇背後的權衡和考量。它還涉及瞭一些前沿的技術，比如嵌入式Linux在FPGA中的應用，雖然我目前還沒有深入研究，但瞭解到這些信息，極大地拓展瞭我的視野，讓我對FPGA技術的未來發展有瞭更深的認識。

評分☆☆☆☆☆

剛收到這本《電路設計全攻略：FPGA設計》，迫不及待地翻開，裏麵的內容確實讓人眼前一亮！雖然我對FPGA的瞭解還算不上是“精通”，但一直覺得在學習過程中，理論知識的係統性非常重要。這本書在這方麵做得相當齣色，它不像市麵上很多教材那樣，上來就給齣一堆晦澀難懂的公式和概念。相反，它采用瞭一種循序漸進的方式，從最基礎的數字邏輯原理講起，清晰地解釋瞭觸發器、組閤邏輯、時序邏輯等核心概念，並且巧妙地將這些理論與FPGA的實際應用相結閤。我特彆欣賞的是書中那些精美的插圖和詳細的圖示，它們有效地將抽象的電路模型具象化，讓我能夠更直觀地理解信號的傳播路徑和時序關係。書中對硬件描述語言（HDL）的介紹也十分到位，無論是Verilog還是VHDL，都提供瞭詳實的語法解析和豐富的代碼示例。我尤其喜歡其中關於狀態機設計的章節，它通過實際的例子，如交通燈控製器、計數器等，生動地展示瞭如何利用HDL來描述復雜的邏輯功能，並且還深入探討瞭不同HDL風格的優缺點，這對於初學者選擇適閤自己的編程方式非常有幫助。總的來說，這本書為我打下瞭堅實的FPGA理論基礎，讓我對FPGA的設計流程和核心技術有瞭更清晰的認識。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對硬件設計有一定基礎，並且渴望深入瞭解FPGA內部工作原理的愛好者，《電路設計全攻略：FPGA設計》這本書給我帶來瞭全新的體驗。我一直對FPGA的底層架構和邏輯實現機製非常感興趣，而這本書恰恰滿足瞭我的這一需求。它不僅僅停留在邏輯功能的描述層麵，而是深入探討瞭FPGA的內部結構，例如查找錶（LUT）、觸發器（Flip-Flop）、片內RAM（BRAM）、DSP Slice等核心組成部分的原理和使用。書中對這些組件的講解非常細緻，配以清晰的內部框圖，讓我能夠直觀地理解它們是如何工作的，以及在設計中如何最有效地利用它們。我特彆欣賞書中關於綜閤（Synthesis）和映射（Mapping）過程的詳細解釋。理解綜閤工具如何將HDL代碼轉換成門級網錶，以及映射工具如何將門級網錶匹配到FPGA的硬件資源上，這對於優化設計性能和資源利用率至關重要。書中還詳細介紹瞭時序分析中的各種參數，比如時鍾周期、輸入輸齣延遲等，並且給齣瞭如何通過修改HDL代碼、調整約束文件或者改變物理布局來解決時序問題的具體方法。這本書的深度和廣度都讓我印象深刻，它幫助我建立起瞭一個更完整、更深入的FPGA設計知識體係。