乙級數位電子學術科解析(使用VHDL)(2022最新版)(附範例光碟)  pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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林澄雄 

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• 數位電子學
• VHDL
• 乙級證照
• 電子學科
• 學術科
• 教材
• 範例光碟
• 2022年
• 乙級
• 數位邏輯
• 電子工程

现代集成电路设计与应用深度解析 本书旨在为电子工程、计算机科学以及相关领域的研究人员、工程师和高级学生提供一个全面、深入的集成电路（IC）设计与应用的技术参考。全书聚焦于当代主流的数字与模拟集成电路技术，从基础理论到前沿实践，力求覆盖从器件层面到系统级设计方法的广阔领域。 第一部分：半导体器件基础与集成工艺 本部分首先系统回顾了半导体物理的基础知识，重点阐述了晶体管作为现代电子系统的基本构建模块的物理特性和工作原理。详细讨论了MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的结构演变、工作模型（包括亚阈值区、饱和区和线性区）以及短沟道效应的影响。 紧接着，本书深入探讨了集成电路的制造工艺。内容涵盖了从硅晶圆的生长到薄膜沉积、光刻、刻蚀和离子注入等关键步骤。特别对CMOS（互补金属氧化物半导体）工艺的制造流程进行了详尽的剖析，解释了不同工艺节点（如28nm、14nm及更先进节点）带来的性能提升和功耗挑战。此外，也涉及了先进封装技术（如2.5D/3D IC）对系统性能的贡献。 第二部分：数字集成电路设计与验证 数字电路部分是本书的核心内容之一，它遵循从逻辑门到复杂系统的设计流程。 逻辑单元与时序分析： 详细分析了标准单元库的设计，包括基本逻辑门（NAND, NOR, XOR）的静态和动态特性，如延迟、功耗和驱动能力。对组合逻辑和时序逻辑电路（触发器、锁存器）的建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）进行了严格的数学建模和分析，阐述了时钟域之间的同步和异步信号处理问题。 电路风格与架构： 比较了不同数字电路设计风格的优劣，如静态CMOS、传输门逻辑（Pass-Transistor Logic）以及低功耗设计技术，如电压调节（Voltage Scaling）和多阈值电压技术。 系统级设计方法论： 深入探讨了硬件描述语言（HDL）在数字电路设计中的应用，但重点在于如何用算法思维和系统级抽象来指导RTL（寄存器传输级）代码的编写，而非仅仅关注特定语言的语法。内容涵盖了有限状态机（FSM）的设计、流水线（Pipelining）技术在提高吞吐量中的应用，以及并行化策略。 验证与仿真： 详细介绍了数字设计的验证流程，包括功能验证、形式验证和仿真技术。探讨了随机测试平台（Testbenches）的构建、覆盖率分析，以及时序签核（Timing Sign-off）所需进行的静态时序分析（STA）的核心原理和约束设置。 第三部分：模拟与混合信号集成电路设计 本部分着眼于构建连接数字世界和真实物理世界的关键模块。 模拟基础模块分析： 深入研究了晶体管级模拟电路的设计，包括跨导放大器（OTA）、运算放大器（Op-Amp）的频率补偿、稳定性分析（相位裕度、增益裕度）。重点分析了双极性结型晶体管（BJT）和MOSFET在模拟应用中的特性差异。 数据转换器（ADC/DAC）： 详细讲解了模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的架构选择与性能指标。内容覆盖了高精度SAR（逐次逼近寄存器）ADC的设计挑战、流水线ADC的误差校准技术，以及Sigma-Delta ($SigmaDelta$) 调制器在高分辨率应用中的设计细节。 锁相环（PLL）与时钟生成： 阐述了频率合成技术，特别是锁相环在现代SoC（系统级芯片）中的关键作用。分析了压控振荡器（VCO）、鉴相器（PD）和环路滤波器（LPF）的噪声特性和抖动（Jitter）的传播机制。 第四部分：低功耗与可靠性设计 在移动计算和物联网时代，功耗和可靠性是芯片设计必须优先考虑的因素。 功耗管理： 区分了动态功耗（开关活动引起）和静态功耗（漏电流引起）。详细介绍了降低动态功耗的门控（Clock Gating）、电源门控（Power Gating）以及动态电压和频率调节（DVFS）技术的实现细节。同时，也探讨了亚阈值电路设计带来的挑战。 IC可靠性工程： 涉及芯片在长期工作条件下面临的物理退化机制，如电迁移（Electromigration）、热效应和闩锁效应（Latch-up）。介绍了应对这些问题的设计规则（DRC）和版图级（Layout Level）的防护措施。 第五部分：先进的系统级设计与方法学 本书的最后部分将视角提升到整个系统的层面，探讨如何高效地将各个模块集成并优化。 片上互连（On-Chip Interconnect）： 讨论了在数十亿晶体管规模的芯片上，金属导线（Wire）的电阻和电容对信号完整性造成的RC延迟问题。分析了片上网络（NoC, Network-on-Chip）的设计原理、路由算法和流量控制机制，以解决跨核通信的带宽和延迟瓶颈。 设计自动化（EDA工具流程）： 概述了从行为级建模到最终GDSII版图输出的完整EDA工具链，包括综合（Synthesis）、布局布线（Place & Route）以及签核阶段的各项分析工具。重点强调了设计收敛（Design Closure）的迭代过程。 本书的编写风格注重理论的严谨性和工程实践的结合，旨在培养读者独立分析和解决复杂集成电路问题的能力。内容结构清晰，逻辑递进自然，是深入理解现代半导体技术和SoC设计的必备参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本书在讲解基础理论的概念时，处理得相当细腻，尤其是在讲解像组合逻辑和序向逻辑这些核心概念时，它没有直接丢一堆复杂的数学公式砸过来，而是采取了一种“由浅入深”的叙述方式。例如，在解析触发器（Flip-Flop）的工作原理时，作者会先用非常口语化、生活化的比喻来解释“状态保持”和“同步性”这些抽象的概念，这对我这个刚接触数电不久的人来说，简直是救星。然后，才会逐步引入规范的布尔代数和时序图。最让我印象深刻的是，它似乎很懂得“台湾考生”的痛点，就是很多理论知道，但一到解题就卡壳。这本书针对这一点，在每一个理论点后面，都会立即附带几道“历届考题精选”的解析，而且解析过程不是只写出答案，而是把解题的“思路脉络”用流程图或分步说明的方式展现出来，这点真的很有帮助，让我能理解“为什么”要这么算，而不是死记硬背公式的套路。这种对教学方法的钻研，让这本书超越了一般的教科书范畴，更像是一位有经验的补习班老师在身边手把手指导的感觉。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计，老实说，蛮务实的啦。那种蓝绿配色的感觉，一看就知道是技术型的专业书籍，没有太多花俏的图形，直接点明主题——“乙级”和“数位电子”，就是冲着考试去的。我刚拿到手的时候，首先是掂了掂重量，觉得内容应该挺扎实的，毕竟要涵盖术科的理论解析和实作应用，厚度是必要的。内页的纸质摸起来还算舒服，油墨的清晰度也够，看那些密密麻麻的公式和电路图时，眼睛不容易疲劳。不过，最让我感到贴心的是那个附带的光碟，这个在实体书市场现在已经算是加分项了，因为光是看书面的程式码总是少了点实际操作的感觉，有光碟可以同步练习，对我们这种需要考证照的人来说，学习效率可以大大提升。这本书的排版也看得出来是用心了，章节的划分很明确，每一部分的标题都很醒目，就算临时要查找某个特定的知识点，也能快速定位，不会像有些参考书那样搞得像一本“知识的大杂烩”，让人找不到头绪。整体来说，光从“外在”来看，这本书给我的第一印象是：这是一本准备充分、目标明确的应试工具书，看得出来编者对于乙级考试的题型和考察重点有深入的研究和分析。

评分☆☆☆☆☆

总的来说，这次购买的体验非常值得，这本书给我的感觉就像是一个非常勤奋、且知道如何应付考试制度的学长留下的笔记。它把乙级数位电子的广度和深度都照顾到了，从最基础的逻辑门特性，到复杂的状态机设计，再到 VHDL 的应用，形成了一个完整的学习闭环。我尤其欣赏它在不同章节之间设置的“知识点串联”环节，往往在前一章看似独立的知识点，在后面解决一个综合性问题时，会突然发现它们是如何巧妙地联系起来的。这种结构设计，极大地帮助了考生构建起一个完整的知识体系，而不是零散的知识点堆砌。对于想在短时间内高效掌握应试技巧并冲刺高分的学习者来说，这本书提供的“确定性”和“实操性”，是市面上许多理论性过强的书籍所不具备的优势，绝对是这次准备考试的“主力军”。

评分☆☆☆☆☆

谈到 VHDL 的部分，我原本还有点担心，毕竟数位电子和硬体描述语言（HDL）的结合，常常会让初学者感到很吃力，尤其是在处理综合（Synthesis）和仿真（Simulation）的流程时，文字描述很容易让人“雾里看花”。然而，这本书在 VHDL 的介绍上，明显下了功夫去照顾到“术科”的需求。它不是把 VHDL 当成一门独立的程式语言来教，而是紧密围绕着“如何用 VHDL 来描述一个实际的数位电路”这个目标展开。例如，它会拿一个很常见的乙级考试题目——比如设计一个 4 位元计数器，然后分别展示用古典逻辑门描述的方式和使用 VHDL 描述的方式，形成鲜明的对比。这种对照教学法，让我很快抓住了 VHDL 语言结构和电路功能之间的对应关系。更关键的是，光碟里的范例程式码，我试着在自己的软体环境中跑了一下，发现它们不仅能成功编译，而且仿真波形图的输出结果和书上讲解的完全一致，这保证了学习材料的有效性和可操作性，避免了“书上写得天花乱坠，实际跑起来一堆错误”的窘境。

评分☆☆☆☆☆

这本书的篇幅相当可观，但奇怪的是，我阅读的时候几乎没有感觉到“灌水”的部分。它在处理“术科实作规范”的章节，那种严谨度简直是教科书级别的，但语言又保持了考试参考书的实用性。例如，在讲解如何绘制符合考试标准的电路图时，它详细列出了连线、元件符号、测试点标记等一系列规范，这些都是细节到“考官会不会因为你图画得丑而被扣分”的程度。这体现了编者对考试制度的深刻理解，他们知道，拿到高分不光是理论对，实作的“呈现方式”也同样重要。另外，书中还穿插了一些“陷阱分析”的段落，专门提醒读者在解题或实作时，哪些地方最容易因为粗心或理解偏差而失分，这些经验谈对于临阵磨枪的考生来说，价值不亚于一整章的理论推导。可以说，这本书的价值在于它不仅教你“怎么做”，更教你“怎么在考试规则内做得漂亮”。