现代电子系统设计教程(第2版)

现代电子系统设计教程(第2版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

宋晓梅,卫建华 著
图书标签:
  • 电子系统设计
  • 现代电子系统
  • 电路设计
  • 嵌入式系统
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  • 模拟电路
  • 系统工程
  • 教程
  • 第2版
  • 电子工程
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出版社: 北京大学出版社
ISBN:9787301294055
版次:2
商品编码:12358623
包装:平装
丛书名: 高等院校电气信息类专业"互联网+"创新规划教材
开本:16开
出版时间:2018-05-01
用纸:胶版纸
页数:288
字数:416000

具体描述

编辑推荐

  《现代电子系统设计教程(第2版)》可作为电子信息、通信、电气自动化、计算机等专业的教材及参考书使用。

内容简介

  《现代电子系统设计教程(第2版)》对现代电子系统设计的概念和方法进行了较为完整的描述,通过大量的设计实例对每种常用的设计方法进行了详细的论述,具有一定的理论深度,内容力求新颖、翔实、便于阅读、具有指导性。 全书共分6章,绪论中对现代电子系统的概念进行了论述;第1章和第2章对电子系统设计中的常用硬件和软件设计环境进行了介绍;第3~5章通过实例分别对常用可编程逻辑器件(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、嵌入式系统(ARM)的设计思想和方法进行了详细的描述;第6章介绍了电子系统在制作与调试过程中的要求和注意事项。全书约50万字,每章附有一定的习题供读者选用。本书可作为电子信息、通信、电气自动化、计算机等专业的教材及参考书使用。

作者简介

  宋晓梅,西安工程大学教授。宋晓梅,西安工程大学教授。卫建华,西安工程大学教授。副教授,硕士生导师,电子信息学院通信工程专业负责人,《物联网技术》编委,现指导研究生9名。研究方向:信号与信息处理、控制理论与控制工程。2014年获得西安工程大学优秀教师称号,2013年指导全国大学生电子大赛获得陕西省一等奖。

目录

第1章 绪论 1
  1 1 电子系统概述 ……… 1
  1 2 电子系统的分类与组成 ……… 2
  1 3 现代电子系统的设计步骤 …… 3
  1 4 电子系统设计的方法和原则 … 5
  1 5 电子系统设计的必备知识 …… 7
  1 6 关注前沿技术,注重知识积累 7
  习题 …… 8
第2章 电子系统设计的常用软件工具 … 9
  2 1 电子线路设计软件AltiumDesigner … 12
  2 2 电路仿真软件Multisim …… 24
  2 3 单片机虚拟仿真软件Proteus 31
  2 4 图形化编程软件LabVIEW … 36
  小结 … 46
  习题 … 46
第3章 可编程逻辑器件应用系统设计 49
  3 1 可编程逻辑器件应用系统设计概述 …… 50
  3 2 可编程逻辑器件的相关软件 … 54
  3 3 可编程逻辑器件的应用设计实例 ……… 57
  小结 … 78
  习题 … 79
第4章 DSP应用系统设计 … 81
  4 1 DSP应用系统设计概述 …… 83
  4 2 DSP软件开发环境CCS的使用 ……… 91
  4 3 TMS320VC5416最小系统设计实例 … 108
  4 4 TMS320VC5416扩展系统设计实例 … 131
  4 5 TMS320VC5416串行E2PROM 自举设计实例 174
  小结 … 192
  习题 … 193
第5章 基于STM32F1的ARM 应用系统设计 … 196
  5 1 嵌入式应用系统设计概述 … 198
  Ⅵ
  5 2 ARM 微处理器介绍 ……… 204
  5 3 KeilmVision4MDK集成开发环境介绍 ……… 208
  5 4 ARM 芯片STM32F103介绍 209
  5 5 STM32F103最小系统硬件设计 …… 220
  5 6 STM32F103最小系统的软件开发及基础实验 230
  5 7 STM32F103的嵌入mC/OSGⅡ移植试验 ……… 247
  5 8 嵌入式项目开发过程总结 … 260
  小结 … 264
  习题 … 264
第6章 电子系统的设计与实现 ……… 266
  6 1 电子系统的实现步骤 ……… 267
  6 2 电子系统制作要求 268
  6 3 系统调试步骤 …… 269
  6 4 电子系统设计中的工程问题 270
  小结 … 274
  习题 … 274第1章 绪论 1
  1 1 电子系统概述 ……… 1
  1 2 电子系统的分类与组成 ……… 2
  1 3 现代电子系统的设计步骤 …… 3
  1 4 电子系统设计的方法和原则 … 5
  1 5 电子系统设计的必备知识 …… 7
  1 6 关注前沿技术,注重知识积累 7
  习题 …… 8
第2章 电子系统设计的常用软件工具 … 9
  2 1 电子线路设计软件AltiumDesigner … 12
  2 2 电路仿真软件Multisim …… 24
  2 3 单片机虚拟仿真软件Proteus 31
  2 4 图形化编程软件LabVIEW … 36
  小结 … 46
  习题 … 46
第3章 可编程逻辑器件应用系统设计 49
  3 1 可编程逻辑器件应用系统设计概述 …… 50
  3 2 可编程逻辑器件的相关软件 … 54
  3 3 可编程逻辑器件的应用设计实例 ……… 57
  小结 … 78
  习题 … 79
第4章 DSP应用系统设计 … 81
  4 1 DSP应用系统设计概述 …… 83
  4 2 DSP软件开发环境CCS的使用 ……… 91
  4 3 TMS320VC5416最小系统设计实例 … 108
  4 4 TMS320VC5416扩展系统设计实例 … 131
  4 5 TMS320VC5416串行E2PROM 自举设计实例 174
  小结 … 192
  习题 … 193
第5章 基于STM32F1的ARM 应用系统设计 … 196
  5 1 嵌入式应用系统设计概述 … 198
  Ⅵ
  5 2 ARM 微处理器介绍 ……… 204
  5 3 KeilmVision4MDK集成开发环境介绍 ……… 208
  5 4 ARM 芯片STM32F103介绍 209
  5 5 STM32F103最小系统硬件设计 …… 220
  5 6 STM32F103最小系统的软件开发及基础实验 230
  5 7 STM32F103的嵌入mC/OSGⅡ移植试验 ……… 247
  5 8 嵌入式项目开发过程总结 … 260
  小结 … 264
  习题 … 264
第6章 电子系统的设计与实现 ……… 266
  6 1 电子系统的实现步骤 ……… 267
  6 2 电子系统制作要求 268
  6 3 系统调试步骤 …… 269
  6 4 电子系统设计中的工程问题 270
  小结 … 274
  习题 … 274
《精炼电路:从原理到实战的硬件设计指南》 引言 在信息爆炸的时代,电子系统的发展日新月异,其复杂性和集成度也达到了前所未有的高度。从智能手机到自动驾驶汽车,从物联网设备到高性能计算集群,无不依赖于精密且高效的电子系统。然而,支撑这些令人惊叹的技术进步的,是深厚的电路设计理论和精湛的工程实践。本书旨在为有志于深入理解并掌握现代电子系统设计精髓的工程师、研究人员和学生提供一本全面而实用的指南。我们不将篇幅局限于特定类型的系统,而是着重于那些贯穿于各类电子产品设计中的普适性原理、方法论和关键技术,引导读者构建起坚实的理论基础,并能将所学应用于实际的硬件开发流程。 第一篇:基础电路原理与分析 本篇是理解后续高级内容的地基,我们将从最基本的电路元件和定律出发,逐步深入到更复杂的电路分析技术。 第一章:电路模型与基本元件 理想元件模型: 深入剖析电阻、电容、电感这三大无源基本元件的定义、特性和数学模型。我们将讨论其在不同电路状态下的行为,例如电阻的焦耳定律、电容的储能特性(与电压、电流的关系),以及电感的感应特性(与电流变化率、电压的关系)。 有源元件简介: 介绍理想电压源和理想电流源的概念,以及它们在激励电路时的作用。简要提及二极管和三极管等基本半导体器件的开关特性,为后续数字电路和模拟电路打下基础。 电路的拓扑结构: 学习如何识别和表示电路的连接方式,包括节点、支路、回路和网孔等基本概念。理解不同拓扑结构对电路分析的影响。 第二章:欧姆定律、基尔霍夫定律及其应用 欧姆定律: 详细阐述电阻两端的电压与通过其的电流之间的线性关系。我们将通过大量实例,演示如何运用欧姆定律计算简单电阻电路的电压、电流和功率。 基尔霍夫电流定律 (KCL): 阐明节点处流入和流出电流的总和恒为零。学习如何利用KCL分析复杂电路中的电流分配。 基尔霍夫电压定律 (KVL): 阐明回路中电压升和电压降的总和恒为零。学习如何利用KVL分析复杂电路中的电压分布。 串联与并联电路分析: 深入分析电阻、电容、电感的串联和并联组合特性。推导等效电阻、等效电容、等效电感的计算方法,并强调其在电路简化中的重要性。 第三章:电路分析方法 节点电压法: 系统介绍基于KCL的节点电压分析法。详细讲解如何选择参考节点,列写节点方程,并通过矩阵运算求解电路中的未知节点电压。 网孔电流法: 系统介绍基于KVL的网孔电流分析法。详细讲解如何选择网孔,列写网孔方程,并通过矩阵运算求解电路中的未知网孔电流。 叠加定理: 解释叠加定理在线性电路中的应用。演示如何通过独立分析各独立源作用下的响应,并将它们叠加起来得到总响应,尤其适用于包含多个独立源的电路。 戴维宁定理与诺顿定理: 引入等效电路的概念。学习如何将复杂的线性电路简化为一个等效电压源与一个等效串联电阻(戴维宁等效电路),或一个等效电流源与一个等效并联电阻(诺顿等效电路)。理解这些定理在简化电路分析和模型建立中的强大作用。 第四章:暂态分析与动态电路 RLC电路的暂态响应: 深入分析一阶RL和RC电路的暂态过程,包括零输入响应和零状态响应。理解时间常数 τ 的物理意义及其对响应速度的影响。 二阶RLC电路的暂态响应: 探讨二阶RLC电路(串联和并联)的响应类型:过阻尼、临界阻尼和欠阻尼。分析阻尼系数和固有振荡频率对系统行为的影响。 拉普拉斯变换在暂态分析中的应用: 介绍拉普拉斯变换作为一种强大的数学工具,如何将复杂的微分方程转化为代数方程,极大地简化了暂态电路的分析过程。 第五章:正弦稳态分析 相量法: 引入相量的概念,将正弦函数转化为复数,简化正弦稳态电路的计算。 阻抗与导纳: 定义电阻、电容、电感在正弦稳态下的复数阻抗和导纳,并分析它们与频率的关系。 正弦稳态电路的分析: 应用节点电压法、网孔电流法、叠加定理和等效电路等方法,分析包含正弦电源的电路。 功率分析: 深入理解平均功率、视在功率和无功功率的概念。学习如何计算正弦稳态电路中的功率,以及功率因数及其改善方法。 第二篇:模拟电路设计基础 本篇将聚焦于模拟电路的核心组成部分,揭示电子系统如何处理和放大连续变化的信号。 第六章:半导体器件特性与模型 PN结二极管: 深入探讨PN结的形成、载流子运动、正偏和反偏特性。介绍不同类型的二极管(如稳压二极管、肖特基二极管)的特性和应用。 双极结型晶体管 (BJT): 详细阐述BJT的工作原理、不同工作区域(截止、放大、饱和)的特性。介绍BJT的各电极电流关系和等效电路模型。 金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET): 深入分析MOSFET的工作原理(增强型和耗尽型)、栅源电压对漏极电流的控制作用。介绍MOSFET的各电极电流关系和等效电路模型。 小信号模型: 介绍在小信号激励下,BJT和MOSFET的线性化等效电路模型(如混合pi模型、T模型),为分析放大电路奠定基础。 第七章:放大器电路 单级放大器: 分析共射极、共集电极(射极跟随器)、共基极放大器的基本结构、电压增益、电流增益、输入阻抗和输出阻抗。 多级放大器: 讲解多级放大器的级联方式,以及如何通过级联提高电压增益和改善输入/输出阻抗特性。 负反馈放大器: 深入分析负反馈的四种基本组态(电压并联、电压串联、电流并联、电流串联)及其对放大器性能(增益稳定性、带宽、失真、噪声)的影响。 频率响应: 分析放大器在不同频率下的增益变化。介绍带宽、截止频率、增益-带宽积等概念。 第八章:运算放大器 (Op-Amp) 及其应用 理想运算放大器模型: 介绍理想运算放大器的基本特性(无穷大的开环增益、无穷大的输入阻抗、零的输出阻抗)。 基本运算放大器电路: 详细讲解同相放大器、反相放大器、电压跟随器、加法器、减法器、积分器、微分器等基本电路的原理和应用。 滤波器设计: 介绍有源滤波器的概念。分析低通、高通、带通、带阻滤波器(如巴特沃斯、切比雪夫响应)的原理和运算放大器的实现。 第九章:振荡器与波形发生器 振荡器原理: 介绍正弦波振荡器的基本原理,包括正反馈和幅度再生。 常用振荡器电路: 分析RC振荡器(如相移振荡器、文氏电桥振荡器)和LC振荡器(如哈特莱振荡器、科尔皮兹振荡器)的工作原理。 非正弦波发生器: 介绍方波、三角波、锯齿波等非正弦波发生器的基本原理和实现方法。 第三篇:数字电路设计基础 本篇将引导读者进入数字世界,了解构成现代电子设备核心的逻辑门和时序电路。 第十章:数制与逻辑运算 数制转换: 详细讲解二进制、十进制、十六进制之间的转换方法,以及它们在数字系统中的地位。 逻辑门: 介绍基本逻辑门(与门、或门、非门)的真值表、逻辑符号和逻辑功能。 组合逻辑电路: 讲解组合逻辑电路的特点(输出仅取决于当前输入),以及如何设计和分析组合逻辑电路,例如多路选择器、译码器、编码器、加法器。 逻辑代数: 介绍布尔代数的基本定律和定理,如交换律、结合律、分配律、德摩根定律等,以及如何利用它们简化逻辑表达式。 第十一章:时序逻辑电路 触发器: 介绍基本的触发器类型(SR触发器、JK触发器、D触发器、T触发器)及其工作原理、状态转移图和时序图。 寄存器: 讲解寄存器的功能(存储数据)和结构,以及移位寄存器、并行输入/输出寄存器的应用。 计数器: 分析同步计数器、异步计数器(行波计数器)的设计和工作原理。介绍二进制计数器、十进制计数器、可预置计数器等。 第十二章:可编程逻辑器件 (PLD) 与硬件描述语言 (HDL) CPLD与FPGA简介: 介绍复杂可编程逻辑器件(CPLD)和现场可编程门阵列(FPGA)的基本结构和工作原理,以及它们在现代硬件设计中的地位。 硬件描述语言 (HDL): 重点介绍Verilog或VHDL等主流硬件描述语言的基本语法和特性。 HDL在逻辑设计中的应用: 演示如何使用HDL来描述组合逻辑和时序逻辑电路,并进行仿真和综合。 第四篇:系统级设计与实践 本篇将从宏观视角审视电子系统的设计流程,并将理论知识与实际应用相结合。 第十三章:微处理器与嵌入式系统 微处理器架构: 介绍微处理器的基本组成部分(CPU、内存接口、I/O接口),指令集架构(ISA),以及流水线、缓存等性能优化技术。 嵌入式系统概述: 定义嵌入式系统,并分析其特点(专用性、实时性、资源受限性)。 嵌入式系统设计流程: 介绍嵌入式系统从硬件选型、外围接口设计、软件开发到系统集成的完整流程。 第十四章:信号处理与数据转换 模拟信号数字化: 深入讲解采样定理,以及采样率、量化位数、量化误差等概念。 模数转换器 (ADC) 和数模转换器 (DAC): 介绍不同类型的ADC(如逐次逼近型、Σ-Δ型)和DAC(如R-2R梯形DAC、电流输出型DAC)的工作原理、性能指标(分辨率、采样率、精度)及其应用。 数字信号处理 (DSP) 基础: 简要介绍DSP在信号滤波、变换(如FFT)等方面的基本原理和应用。 第十五章:电源管理与噪声抑制 电源系统设计: 介绍线性稳压器和开关稳压器(Buck、Boost、Buck-Boost)的工作原理、效率和纹波特性。 噪声分析与抑制: 探讨电路中常见的噪声源(热噪声、散弹噪声、闪烁噪声),以及差分信号、屏蔽、滤波等降噪技术。 接地与布线: 强调良好的接地技术和合理的PCB布线对于保证电路性能和稳定性的重要性。 第十六章:测试、调试与可靠性 电路测试方法: 介绍静态测试、动态测试、功能测试、性能测试等不同的测试方法。 常用测试仪器: 简要介绍示波器、逻辑分析仪、频谱分析仪、信号发生器等常用电子测试仪器的功能和使用。 系统调试技巧: 分享在硬件开发过程中,如何系统地进行故障定位和问题排除。 电子系统可靠性: 探讨影响电子系统可靠性的因素,以及设计、制造和测试中的质量控制措施。 结论 《精炼电路:从原理到实战的硬件设计指南》致力于为读者提供一个扎实而全面的电子系统设计知识体系。我们相信,通过对本书内容的深入学习和反复实践,读者将能够 confidently 地应对各种复杂的硬件设计挑战,并为推动电子技术的进步贡献自己的力量。本书并非终点,而是开启更广阔电子工程领域的起点。我们鼓励读者在掌握基础理论的同时,积极关注行业前沿动态,不断探索新的技术和应用,在电子系统的设计道路上不断前行。

用户评价

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这本书简直是电子工程领域的一盏明灯!作为一名初涉此行业的学生,我曾无数次在浩瀚的资料中迷失方向,但《现代电子系统设计教程(第2版)》的出现,彻底改变了我的学习体验。它以一种极其清晰、系统的方式,循序渐进地剖析了现代电子系统的方方面面。从最基础的晶体管原理,到复杂的集成电路设计,再到系统级的应用,这本书几乎涵盖了所有我需要的知识点。让我印象深刻的是,作者并没有简单地罗列概念,而是通过大量的实际案例和图示,将抽象的理论具象化。例如,在讲解数模转换器(DAC)的章节,书中不仅详细阐述了不同DAC架构的优缺点,还配有相应的电路图和波形图,让我能够直观地理解其工作原理和性能指标。更重要的是,这本书不仅仅停留在理论层面,它还非常注重实际工程应用,详细介绍了各种EDA工具的使用方法,以及在实际设计中可能遇到的挑战和解决方案。这对于我们这些希望将理论知识转化为实践技能的学生来说,无疑是宝贵的财富。我特别喜欢书中关于低功耗设计和信号完整性分析的部分,这些都是当前电子系统设计中至关重要的议题,而这本书的讲解深入浅出,让我受益匪浅。总而言之,如果你正在寻找一本能够引领你进入现代电子系统设计殿堂的入门书籍,那么这本书绝对是你的不二之选。它不仅能为你打下坚实的理论基础,更能为你指明实践的方向,让你在未来的学习和工作中信心倍增。

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对于我这样一个需要快速掌握关键技术才能应对紧迫项目需求的工程师来说,《现代电子系统设计教程(第2版)》无疑是一本“效率神器”。这本书的最大特点在于其极强的“实用性”和“聚焦性”。它没有过多的理论铺垫,而是直击核心,快速地将读者带入到现代电子系统的设计实战中。书中对各个模块的设计流程和关键参数的把握,都非常精准。例如,在处理模拟前端设计时,书中详细列举了不同类型滤波器的选择依据、增益带宽积的影响,以及如何进行噪声分析和抑制。这些都是在实际项目中必须面对的问题,而这本书提供了直接可用的解决方案和指导。我还发现,书中对一些“踩坑”的经验总结得非常到位。作者并没有回避在设计过程中可能遇到的各种难题,而是坦诚地分享了如何避免这些问题,或者在问题出现时如何快速定位和解决。这对于节省项目时间和降低开发成本来说,是无价的。另外,本书在对软件工具的介绍方面也做得非常出色,它并非简单地罗列工具名称,而是结合具体的设计场景,演示了如何有效地利用这些工具来辅助设计和验证。这种“工具+方法”的结合,让读者能够更快地将所学知识转化为实际生产力。总而言之,这本书是为真正需要解决问题、快速上手项目的人量身打造的。

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作为一名在电子行业摸爬滚打多年的工程师,我对各种技术书籍可谓是阅“书”无数,但《现代电子系统设计教程(第2版)》依然能给我带来不少惊喜。这本书的编写风格非常独特,它没有那种枯燥乏味的理论堆砌,而是以一种更加贴近实际工程的视角来展开。作者在书中融入了大量来自于行业前沿的案例分析,这些案例不仅仅是简单地介绍一个产品,更是深入剖析了产品设计背后的思考过程、技术难点以及解决方案。比如,在讲解高速数字信号设计的部分,书中就引用了一个实际的通信设备设计项目,详细分析了信号完整性、电磁兼容性(EMC)等关键问题,并给出了具体的优化措施。这种“由点及面”的教学方式,让我能够更好地理解抽象的技术概念在实际应用中的体现。此外,这本书在内容更新方面也做得非常及时,第二版中加入了许多关于FPGA设计、嵌入式系统开发等新兴技术的内容,这对于我们这些需要不断学习新技术的工程师来说,无疑是一大福音。书中对一些关键设计流程的梳理也非常清晰,例如从需求分析到系统架构设计,再到具体模块的实现和验证,每个环节都进行了详细的阐述。这对于提升团队整体的设计效率和产品质量有着积极的指导意义。总的来说,这本书的价值不仅仅在于传授知识,更在于启迪思维,它能够帮助读者建立起一种全局观和工程思维,从而更好地应对复杂的电子系统设计挑战。

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这本书给我最大的感受是其“实操性”和“前瞻性”。作为一个刚刚完成毕业设计的学生,我在动手实践的过程中,常常会遇到各种各样的问题,而《现代电子系统设计教程(第2版)》就像一本随身的“救星”。书中的每个章节都紧密结合了当前行业发展的最新趋势,比如在物联网(IoT)相关章节,它不仅仅是简单提及,而是详细讲解了在IoT设备中,低功耗、无线通信、传感器接口等核心技术的设计要点。这让我能够提前了解并掌握未来可能需要用到的技术。我特别欣赏书中关于“可制造性设计”(DFM)和“可测试性设计”(DFT)的讲解。这些内容在很多初级教材中都被忽略了,但它们却是产品能否成功量产的关键。书中通过图文并茂的方式,清晰地解释了如何在设计初期就考虑这些因素,以避免后期出现不必要的返工和成本增加。此外,本书还对一些常用的设计验证方法进行了详细介绍,包括仿真、硬件在环(HIL)测试等,并提供了相应的实践建议。这对于我们这些缺乏实际项目经验的学生来说,能够极大地减少摸索的时间,提高设计的成功率。它不仅仅是一本教科书,更像是一个经验丰富的导师,指引我在复杂的电子系统设计领域少走弯路。

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我拿到《现代电子系统设计教程(第2版)》的时候,其实是带着一丝疑虑的,因为市面上同类书籍繁多,很难找到一本真正能够满足自己需求的。然而,这本书很快就打消了我的顾虑。它的叙述方式非常流畅,逻辑性极强,能够将复杂的电子系统设计概念分解成易于理解的组成部分。我尤其喜欢作者在讲解某些概念时,所采用的类比和比喻,这使得一些原本枯燥的技术术语变得生动有趣,也更容易被记忆和理解。例如,在介绍反馈控制系统时,作者用了一个非常巧妙的例子来解释闭环控制的工作原理,让我瞬间豁然开朗。而且,这本书的排版设计也相当人性化,图表清晰,文字大小适中,阅读起来非常舒适。让我印象深刻的是,书中在介绍各种设计方法和技术的同时,还穿插了许多关于“最佳实践”的建议。这些建议并非空泛的理论,而是基于作者在实际工程中的宝贵经验提炼而来,比如在进行PCB布局时,作者就给出了很多关于信号线走线、电源和地线处理的实用技巧。这些细节的指导,对于提升设计的鲁棒性和可靠性至关重要。这本书就像一位经验丰富的向导,在我探索电子系统设计的道路上,为我提供了源源不断的动力和清晰的指引。

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