电子电路 普及版

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具体描述

好的,这是一本关于[暂定书名:现代集成电路设计与应用]的图书简介。 --- 现代集成电路设计与应用 内容简介 本书旨在为电子工程、计算机科学及相关领域的学生、工程师和技术爱好者提供一套全面、深入且实用的集成电路(IC)设计与应用知识体系。在当前微电子技术飞速发展的时代,集成电路已成为所有电子系统的核心驱动力。本书不局限于传统的模拟或数字电路理论的简单罗列,而是紧密结合当前主流的半导体工艺、EDA 工具链以及实际系统需求,构建起从器件物理基础到复杂系统级集成的完整认知路径。 第一部分:CMOS 器件物理与模型基础 (Foundation in CMOS Devices and Modeling) 本部分是理解现代集成电路性能极限和设计约束的基石。我们将深入探讨构成现代数字和模拟电路的 CMOS 晶体管的工作原理。 1.1 半导体基础与PN结理论回顾: 简要回顾半导体物理学的关键概念,重点关注本征载流子、掺杂、费米能级以及PN结的建立和反向偏置下的势垒特性。 1.2 MOSFET 结构与工作原理的深度剖析: 详细分析增强型和结型场效应晶体管(MOSFET)的结构,包括栅极、源极、漏极和衬底的材料特性。重点解析“开尔文方程”(长沟道模型)的推导过程,并引入“平方律”的物理意义。 1.3 短沟道效应与尺度效应(Scaling Effects): 随着晶体管尺寸的缩小,短沟道效应(如阈值电压滚降 Vth Roll-off、DIBL 等)成为决定器件性能的关键因素。本章将量化这些效应,并介绍亚微米乃至纳米工艺下器件特性的非理想行为。 1.4 精密电路模型:BSIM 模型的演进与应用: 告别理想模型,进入实际电路仿真所需的高精度模型。我们将介绍 BSIM3/BSIM4 模型族的结构,探讨其如何精确描述载流子速度饱和、热载流子注入(HCI)和噪声特性。理解模型参数与工艺制造之间的联系,是进行准确仿真和良率分析的前提。 1.5 亚阈值导电与低功耗设计挑战: 在漏电功耗日益重要的背景下,晶体管在关断状态下的亚阈值导电特性变得至关重要。本章将分析亚阈值区的电流机制,并引出高 K/金属栅极(HKMG)技术如何应对传统二氧化硅栅氧介质的物理限制。 第二部分:模拟集成电路设计(Analog IC Design) 模拟电路是实现精确信号调理、转换和反馈控制的核心。本部分侧重于高精度、高线性度和低噪声模拟模块的设计方法。 2.1 跨导放大器(OTA)设计精要: 从基本两管结构开始,逐步构建具有高增益和高输出阻抗的共源共栅(Telescopic Cascode)结构。重点分析输入对失配对器件匹配精度的影响,并引入共源共栅结构以提高输出阻抗。 2.2 频率补偿与稳定性分析: 负反馈放大器的稳定性是模拟设计的生命线。详细讲解补偿技术,包括密勒补偿(Miller Compensation)、导入零点补偿(Nulling Resistor Technique)和极点/零点配置。使用相频补偿图(Phase/Gain Plots)进行稳定性判据分析。 2.3 运算放大器的关键性能指标与优化: 深入讨论单位增益带宽(GBW)、压摆率(Slew Rate)、输入参考噪声密度(Input-Referred Noise Density)之间的内在权衡关系。设计实例将涵盖轨到轨(Rail-to-Rail)输入/输出级的设计。 2.4 线性化技术与失真分析: 研究二阶(HD2)和三阶(HD3)谐波失真产生的机理。介绍使用源极/漏极反馈、交叉耦合以及晶体管尺寸优化等方法,以最小化信号失真,提高混频器和低噪声放大器(LNA)的线性度(如 IIP3)。 2.5 锁相环(PLL)与数据转换器(ADC/DAC)基础: 介绍高频系统中的关键模块。DAC 设计重点关注电流源匹配和失配误差;ADC 设计则侧重于流水线(Pipelined)和Σ-Δ(Sigma-Delta)架构的选择、量化噪声整形和过采样率的选择。 第三部分:数字集成电路设计与验证(Digital IC Design and Verification) 本部分聚焦于现代高性能、低功耗数字电路的设计流程,从逻辑门级到系统级实现。 3.1 组合逻辑与时序逻辑单元的实现: 分析标准单元库(Standard Cell Library)的构建,包括基本 NAND/NOR 门的物理布局考量。深入研究触发器(Flip-Flop)的结构,如 D-FF、主从结构以及低功耗的 MUXed FF,以减少时钟毛刺和设置/保持时间违例。 3.2 静态时序分析(STA)的原理与实践: 阐述建立时间(Setup Time)和保持时间(Hold Time)的计算模型。解析时钟树综合(Clock Tree Synthesis, CTS)在低偏斜(Skew)和低功率时钟分配中的作用。使用 SDC 约束文件进行时序签核(Sign-off)。 3.3 低功耗数字设计技术: 功耗分解为动态功耗和静态功耗。探讨门控时钟(Clock Gating)、电源门控(Power Gating)、多电压域(Multi-Voltage Domains)以及动态电压和频率调节(DVFS)等先进技术在降低系统功耗中的应用。 3.4 亚稳态与同步电路的鲁棒性: 异步输入信号对同步电路的潜在威胁。详细介绍异步输入信号去抖动(Debouncing)和单比特采样(Synchronizer)电路的设计规则,确保系统在不同时钟域交互时的稳定性。 3.5 逻辑综合与布局布线流程: 介绍从 HDL(Verilog/VHDL)到门级网表,再到物理版图实现的完整 EDA 流程。重点讨论综合阶段的优化目标(面积、速度、功耗),以及后端布局布线中对互连线寄生参数的考量。 第四部分:高级主题与系统级考量(Advanced Topics and System Considerations) 本部分将视角提升到芯片层面,探讨影响整体系统性能和可靠性的关键因素。 4.1 片上噪声与串扰分析(IR Drop & Crosstalk): 随着芯片面积增大和电流密度增加,电源分配网络(PDN)的电阻和电感带来的 IR 压降成为限制性能的瓶颈。分析信号线之间的串扰(Coupling Noise)对时序和逻辑状态的影响,以及防护措施。 4.2 射频(RF)IC 设计入门: 简要介绍在 CMOS 工艺中实现高性能 LNA、混频器和 VCO 的挑战。讨论电感器、变压器等无源器件在 RF 电路中的建模和布局要求。 4.3 可靠性与电磁兼容性(EMC): 探讨芯片设计中必须考虑的长期可靠性问题,如静电放电(ESD)保护电路的结构和设计准则。同时,分析芯片发出的电磁辐射如何影响系统级 EMC 性能。 4.4 先进工艺节点的挑战: 展望 FinFET 结构如何取代传统的平面 MOSFET,以及 3D 封装(如 Chiplet 技术)对未来系统集成带来的机遇与设计范式的转变。 目标读者: 本书内容深度适中,既包含足够的理论深度来支持研究生阶段的学习和专业工程师的深入研发工作,也通过大量的实际设计案例和EDA工具流程的介绍,确保了工程实践的可操作性。它特别适合需要从基础理论快速过渡到现代 IC 设计流程的专业人士。

著者信息

图书目录

图书序言

图书试读

用户评价

评分

這本《電子電路普及版》真的是一本讓我愛不釋手的寶書!我本來以為這本書會像我過去讀過的那些電子學書籍一樣,充滿著冷冰冰的公式和難以理解的圖表。然而,作者的筆觸非常親切,他就像一位經驗豐富的老師,用非常生動、幽默的方式,將電子電路的知識娓娓道來。我尤其喜歡書中對於「濾波電路」的講解,作者用「篩子」來比喻濾波電路,讓我一下子就明白了它在去除雜訊、保留有用訊號方面的作用。而且,書中的每一個章節都充滿了啟發性,它不僅講解了電子元件的基本原理,還深入探討了它們在實際應用中的重要性。我對書中關於「振盪電路」的描述印象深刻,作者用「盪鞦韆」來比喻振盪電路,讓我不禁感嘆,原來這麼複雜的電路,背後竟然有如此簡單又形象的類比。這本書的插圖設計也非常獨特,不僅能夠幫助理解,還能讓閱讀過程充滿樂趣。我強烈推薦給所有對電子世界感到好奇,但又不知道如何入門的朋友。這本書絕對是你踏入電子學殿堂的最佳嚮導。

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這本《電子電路普及版》絕對是我近期讀過最讓我驚喜的一本書了。我過去對電子學的印象一直停留在「很難」、「很複雜」的階段,光是想到那些密密麻麻的電路圖和專業術語,就讓我打退堂鼓。然而,這本書的出現完全改變了我的看法。作者的寫作風格非常獨特,他巧妙地將許多艱澀的電子原理,融入到豐富的生活情境中。例如,在講解「漏電」現象時,他用了水管漏水的例子,讓我立刻就理解了電路中的「短路」是什麼意思,以及它可能造成的危害。書中每一個章節的開頭,都會先鋪陳一個與之相關的生活場景,然後再慢慢引導讀者進入電子學的討論,這種方式讓我感覺非常自然,沒有任何學習的壓力。我尤其喜歡書中對於「開關」這個基本概念的探討,作者從最簡單的電燈開關,一路講到電腦裡複雜的邏輯開關,讓我了解到這些看似簡單的元件,是如何構建起整個電子世界的。書中的插圖也非常精美,不僅清晰地展示了電路結構,還帶有許多有趣的漫畫元素,讓我在閱讀過程中不會感到疲憊。閱讀這本書的過程,就像是在跟一位經驗豐富的電子工程師一起聊天,他用最平實的語言,為我揭示電子世界的神秘面紗。我強烈推薦給所有對電子學有興趣,但又害怕難度的人。

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老實說,我是一個從小就對數學和物理感到頭疼的人,所以當我看到《電子電路普及版》這本書名時,心裡其實是有些抗拒的。但迫於好奇,還是買來看看。沒想到,這本書徹底顛覆了我對電子學的既有印象!作者的文筆非常優美,而且充滿了智慧。他沒有使用艱深的術語,而是用非常形象的比喻,將那些抽象的電子概念,比如「電壓」、「電流」、「電阻」,都講得好像日常生活中的事情一樣。我最喜歡的章節是關於「電晶體」的介紹,作者用「一個精巧的電子開關」來形容它,並且詳細解釋了它是如何控制電流的流向,這讓我明白了為什麼它被稱為「電子工業的基石」。書中的插圖也畫得非常可愛,每一張圖都能精準地傳達訊息,並且增添了閱讀的趣味性。這本書還包含了一些非常實用的DIY小專案,讓讀者可以動手實踐,加深對理論知識的理解。我跟著書中的步驟,成功製作了一個簡單的LED燈,那種成就感真的無與倫比!這本書不僅普及了知識,更重要的是,它點燃了我對電子學的熱情,讓我開始重新審視這個我曾經避之不及的領域。

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坦白說,在翻開《電子電路普及版》之前,我對於「電子電路」這四個字,總是有種遙遠且神聖的距離感,總覺得那是屬於工程師的專業領域,跟我這個平凡的上班族毫無關係。但這本書,徹底打破了我的這個迷思。作者的敘事功力非常驚人,他就像一位經驗豐富的說書人,將原本枯燥乏味的電子原理,編織成一個個引人入勝的故事。我對書中對於「電阻」的闡述印象特別深刻,作者沒有直接給出冰冷的公式,而是用「河流中的石頭」來比喻電阻,讓我瞬間就明白了電阻是如何「阻礙」電子流動的,以及它在電路中扮演的「限流」角色。而且,書中還有很多「為什麼」的小專欄,解答了我平時對電子產品的各種疑問,比如為什麼手機充電線有不同的規格?為什麼有些電器需要變壓器?這些問題的答案,在這本書裡都能找到。我還發現,書中對於「二極體」的解釋,用了「單向閥門」的比喻,讓我清晰地理解了二極體只能讓電流朝一個方向流動的特性,這對我理解整流電路非常有幫助。閱讀這本書的過程,我感覺自己像是闖入了一個全新的世界,從一開始的陌生和敬畏,到後來的驚嘆和好奇,這本書成功地引領我走進了電子電路的奇妙殿堂。

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我是一個對科技充滿好奇心,但又常常被複雜的技術術語打敗的讀者。這次入手《電子電路普及版》,純粹是抱著「死馬當活馬醫」的心態。結果,這本書完全出乎我的預料,讓我體驗到了前所未有的學習樂趣。作者的寫作方式非常細膩,他能夠從最基礎的概念講起,並且用非常貼切的比喻來解釋。我尤其喜歡書中對於「電壓」的講解,作者將其比作水管中的水壓,讓我立刻就理解了電壓是驅動電子流動的「力量」。而且,書中還穿插了很多關於日常生活電器的工作原理的介紹,比如為什麼遙控器能讓電視機做出反應,為什麼手機螢幕能夠發光。這些問題的解答,都建立在書中講解的電子原理之上,讓我覺得學習這些知識非常有意義。我還對書中關於「電容」的描述印象深刻,作者用「充電電池」來比喻電容,讓我一下子就懂了它在電路中儲存和釋放電能的功能。這本書的排版也很舒服,插圖清晰且具有啟發性,讓我在閱讀過程中不會感到壓力。它就像一位和藹可親的老師,耐心地引導我這個電子學的門外漢,一步步認識這個奇妙的世界。我相信,即使是對電子學毫無概念的人,也能從這本書中獲得巨大的收穫。

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哇,拿到這本《電子電路普及版》,真的讓我在通勤的捷運上,忍不住一直翻來翻去。我本來對電子學就沒有什麼概念,頂多知道手機、電腦裡面有很多「線路」,但具體是怎麼運作的,我可是兩眼一抹黑。收到這本書的時候,說實話,有點擔心會不會太艱澀難懂,畢竟「電子電路」聽起來就不是一般人能輕易駕馭的科目。結果,出乎意料!作者的筆觸非常親切,像是隔壁熱心的阿姨在跟你分享她年輕時的DIY經驗一樣。從最基本的電壓、電流、電阻這些概念講起,沒有囉唆的數學公式,而是用了很多生活化的例子,像是水管裡的水流、水龍頭開關的控制等等,瞬間就把抽象的電子原理具象化了。我特別喜歡書裡介紹的幾個小實驗,像是用電池、燈泡、開關就能組裝出一個簡單的電路,還能觀察到燈泡亮滅的變化。那個瞬間,我真的有種「原來電子電路也沒那麼可怕」的感覺。而且,書裡的插圖都畫得很有趣,不是那種冷冰冰的技術圖,而是帶有情感和故事的,讓人讀起來一點都不覺得枯燥。我把書帶到辦公室,同事看到封面,還以為我又要挑戰什麼高難度的工程專案了,我跟他們說這是普及版,他們都很驚訝,紛紛表示也有興趣借去看看。我覺得這本書最厲害的地方,就是它真的把「普及」兩個字做到了,讓對電子領域感到好奇但又望而卻步的人,也能踏出第一步,感受電子世界的魅力。希望之後還能有更多類似這樣的好書出現,讓更多人能接觸到科學知識。

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我原本是抱著「學一點是一點」的心態去買這本《電子電路普及版》的,因為我對電子產品的內部構造一直很好奇,但又覺得電子學太難了,大概是只有理工科的學生才能駕馭的知識。沒想到,這本書完全顛覆了我的想法。它的開頭並沒有直接進入枯燥的公式和圖表,而是從一個非常有趣的視角切入,像是描繪電子元件在我們日常生活中的「角色」,讓我一開始就產生了濃厚的興趣。我特別喜歡作者在講解「電容」這個概念的時候,用儲水桶來比喻,這個比喻真的太貼切了!讓我立刻就明白了電容在電路中儲存能量的功能。而且,書中的排版和插畫也做得非常用心,每一頁都充滿了活力,不像傳統的教科書那樣死氣沉沉。我最喜歡的單元是關於「邏輯閘」的部分,雖然我只是一知半解,但作者透過簡單的「開」和「關」的類比,讓我大概理解了這些基本邏輯單元是如何工作的,以及它們在數位電路中的基礎性作用。我還把書裡介紹的幾個簡單的DIY小項目,像是製作一個簡單的LED閃爍電路,跟家裡的小朋友一起動手做了,看著他們因為親手完成作品而露出的笑容,我感覺這本書不僅普及了知識,還點燃了他們對科學的熱情。這本書的價值,絕對遠不止於文字內容本身,它更是一種引導,一種啟發,讓更多人願意去探索科學的奧秘。

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收到《電子電路普及版》這本書,說實話,我一開始有點猶豫,因為我大學念的是文組,對電子完全沒有基礎。但聽朋友推薦說這本書寫得很淺顯易懂,我還是抱著試試看的心態買了。結果,我真的太驚豔了!作者的文筆非常有溫度,不像一般的技術書籍那樣冷冰冰的。他用非常生動的比喻,把一些聽起來很複雜的電子概念,比如「半導體」、「開關電路」等等,都變得非常容易理解。我特別喜歡書中對於「電壓」的解釋,作者用了水壓的比喻,讓我知道原來電壓就是驅動電子流動的「力道」,這個比喻一下子就讓我懂了。而且,書中的每一個小節都緊扣生活中的應用,像是手機、電視、遙控器等等,都說明了這些日常用品中到底有哪些電子原理在運作,這讓我感覺電子學離我一點都不遙遠,原來它就藏在我們身邊。我還特別認真地看了關於「電阻」的介紹,作者用摩擦力來比喻電阻,讓我理解了為什麼有些材料會阻礙電流的通過,以及電阻在電路中的作用。這本書真的讓我對電子世界有了全新的認識,我不再覺得它是高不可攀的學問,反而覺得它充滿了趣味和魅力。我已經推薦給我的好幾個同樣對電子學感到好奇的朋友了,相信他們也會跟我一樣愛上這本書。

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這本《電子電路普及版》真的刷新了我對電子學書籍的刻板印象。我之前讀過一些比較學術性的電子書,裡面的公式和圖表多到讓人生畏,每次看到最後都只能放棄。這次抱著姑且一試的心態入手,沒想到會是如此令人驚喜的體驗。作者的敘事方式非常流暢,就像在聽一場精彩的講座,每一個概念的引入都循序漸進,並且總能搭配一些非常貼切的生活實例,讓我這個對電子完全門外漢的人也能輕鬆理解。例如,在解釋「串聯」和「並聯」電路時,作者用了串糖葫蘆和並排的燈泡來做比喻,形象又生動,一下子就把這個概念牢牢記在我腦海裡。更讓我印象深刻的是,書中並沒有為了追求「普及」而犧牲掉應有的深度,它依然能夠準確地闡述一些核心的電子原理,只是用更易懂的方式呈現。我尤其欣賞書中對於「二極體」和「電晶體」的介紹,以往覺得這些都是很專業的東西,但透過作者的講解,我才了解到它們在電子設備中的作用是如此關鍵,而且原理也並非遙不可及。書中還穿插了一些「為什麼」的問答環節,解答了我許多潛在的疑問,這點真的非常貼心。對於想要初步了解電子學,或者曾經被複雜的電子原理嚇退的人來說,這本書絕對是最佳的入門選擇。它不只是一本教科書,更像是一位溫柔的引路人,帶你輕鬆走進電子電路的奇妙世界。

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拿到《電子電路普及版》這本書,我最先的感覺是「這本書的設計好有質感」。翻開內頁,我更是驚喜連連。作者的筆觸非常生動,不像一般技術書籍那麼生硬。他很善於從生活的角度出發,將複雜的電子原理變得淺顯易懂。我對書中講解「電阻」的部分印象特別深刻,作者用「塞車的路段」來比喻電阻,讓我一下子就理解了電阻是如何「阻礙」電子流動的。而且,書中還結合了很多時下流行的電子產品,比如智能手機、無線充電等等,來解釋其中涉及的電子電路原理,這讓我覺得這些知識非常貼近生活,一點都不枯燥。我還特別喜歡書中關於「半導體」的介紹,作者用「有條件的導體」來形容它,讓我明白了為什麼半導體在現代電子工業中如此重要。整本書的編排邏輯非常清晰,從最基礎的概念開始,逐步深入,讓讀者能夠循序漸進地學習。這本書的插圖也畫得非常有趣,不是那種冰冷的工程圖,而是帶有故事性的插畫,能夠輔助理解,並且增添閱讀的樂趣。我認為這本書最大的價值在於,它能夠激發讀者對電子世界的興趣,讓大家不再對電子學感到畏懼。

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