《电子系统设计:专题篇》既可以作为高等院校电子信息专业本科和硕士研究生的教材或者电子设计竞赛的培训教材，也适合广大电子系统设计者使用。《电子系统设计:专题篇》为《电子系统设计:基础篇》的续篇，以专题的形式介绍了测量技术、控制技术、无线电技术、数位化语音技术等领域以及系统可靠性设计技术（含电磁兼容、抗干扰）的相关知识和设计方法。内容上力求新颖，紧密结合工程实际，简化工作原理与计算，讲述由浅入深、循序渐进。各章后均附有小结与设计练习，以利于自学。

第1章 测量技术
1.1 阻抗测量1
1.1.1 阻抗的基本概念1
1.1.2 电阻测量3
1.1.3 电容测量8
1.1.4 电感测量10
1.1.5 Q表11

1.2 交直流电压、交直流电流测量21
1.2.1 直流电压测量21
1.2.2 交流电压测量22
1.2.3 直流电流测量28
1.2.4 交流电流测量31
1.2.5 频率、时间、相位差测量32
1.2.6 功率测量40
1.2.7 设计实例41

1.3 信号源47
1.3.1 正弦信号发生器48
1.3.2 脉冲信号发生器53
1.3.3 其他信号发生器56
1.3.4 设计实例73

1.4 数字示波器84
1.4.1 数据採集方法与电路90
1.4.2 数据存储与显示105
1.4.3 设计实例115

1.5 失真度测量126
1.5.1 失真度测量的基本原理126
1.5.2 基于数控滤波器的失真度测量127
1.5.3 基于FFT的失真度测量132
1.5.4 设计实例134
小结137
设计练习137

第2章 控制技术
2.1 常用感测器139
2.1.1 光电感测器139
2.1.2 温度感测器154
2.1.3 其他感测器162

2.2 信号调理电路163
2.2.1 仪表放大器164
2.2.2 差分ADC及其驱动169

2.3 电机177
2.3.1 直流电机及其驱动178
2.3.2 步进电机及其驱动188
2.3.3 舵机及其驱动195

2.4 控制算法199
2.4.1 PID控制算法原理及程式200
2.4.2 模糊控制算法原理及程式205
2.4.3 设计实例210
小结212
设计练习213

第3章 无线电技术
3.1 无线电信号215
3.1.1 非正弦周期信号215
3.1.2 非正弦周期信号的频谱219
3.1.3 非周期性信号及频谱219

3.2 传输线220
3.2.1 传输线的类型220
3.2.2 传输线的特性阻抗221
3.2.3 均匀传输线上的波222
3.2.4 微带线223

3.3 谐振电路224
3.3.1 LC串联谐振迴路的特性224
3.3.2 LC并联谐振迴路的特性225
3.3.3 串联电路和并联电路的互相转换225
3.3.4 串联谐振迴路的通频带227
3.3.5 并联谐振迴路的通频带229
3.3.6 电感线圈Q值的测量229

3.4 天线230
3.4.1 天线的基本参数230
3.4.2 电波在平面地上的传播特徵232

3.5 无线电技术套用233
3.5.1 MF RC522非接触式读写卡晶片233
3.5.2 MF RC522的引脚及功能233
3.5.3 MF RC522的工作原理235
3.5.4 MF RC522套用237
小结237
设计练习238

第4章 数位化语音信号处理
4.1 语音编码239
4.1.1 语音编码简介239
4.1.2 语音编码套用举例242
4.1.3 语音录放套用举例247

4.2 语音合成257
4.2.1 语音合成简介257
4.2.2 语音合成套用实例258

4.3 语音识别262
4.3.1 语音识别技术简介262
4.3.2 语音识别积体电路HL7003及其套用263

4.4 说话人识别266
4.4.1 说话人识别技术简介266
4.4.2 RSC4128信号处理器简介267
小结268
设计练习268

第5章 可靠性设计
5.1 可靠性基本概念269
5.1.1 可靠性特徵量参数269
5.1.2 失效率曲线272
5.1.3 失效分布类型273
5.1.4 电子系统可靠性估算274

5.2 可靠性设计方法288
5.2.1 硬体电路的综合与最佳化290
5.2.2 合理选择元器件291
5.2.3 减额设计292
5.2.4 容错设计297
5.2.5 耐环境设计300
5.2.6 冗余设计303

5.3 抗干扰设计303
5.3.1 有关干扰的基本概念304
5.3.2 电子系统硬体抗干扰措施305
5.3.3 软体可靠性设计与抗干扰技术323
小结331
设计练习331
参考文献332

对于高电压测量，一般用电阻分压器来对被测电压进行分压採样。分压器后用一个跟随器电路进行隔离，减小后级电路对输入电路的影响。对于弱电压测量，可直接用仪表放大器进行採样输入，以儘量减小测量电路对被测对象的影响。输入电路必须注意的一个问题是参考地线的选择。如果选用单端输入，则接地点应当在测量电路的输入端位置。如果选用双端浮地输入，则第一级放大器的共模输入电压範围必须要大于现场地电平差异的最大值，否则就一定要採用光电隔离等措施以保证系统正常工作。A/D转换器的输入模拟电压範围一般是几百毫伏到几伏，而被测电压则在数微伏到数百伏的範围变化。要有效地利用好A/D转换器的精度，在输入电路中，使被测电压值转换为与A/D转换器输入範围相匹配的电压值。对于比较大的被测电压信号，一般採用电阻分压的方法使其衰减到所需的範围内。衰减器设计主要应考虑电阻的精度、温度係数、切换控制方式等。在电阻值的选择上也要兼顾对被测信号源的负载效应和A/D转换器输入端的驱动能力，必要时可以採用跟随器对电路进行隔离。

插图

当面对一个电子系统设计课题时，应该具备哪些知识与技能方能成功地设计并製作出符合其功能与可靠性要求的产品呢？就知识而言，应当具有较为深厚的理论基础与设计知识；就技能而言，必须掌握电子EDA、测试工具的使用等等。前者依靠相应的基础学科，如数字电子技术等以及本书基础篇所介绍的设计知识；后者则依靠实践的锻鍊。但是，仅有上述的知识与技能还不够，许多课题还涉及很多专业知识。例如，即使设计一个比较简单的温控系统，还必须了解感测器知识、控制算法、电力电子器件等知识，而为了达到系统“耐用”的目的，还必须在设计的全过程贯穿可靠性设计的思想。本书正是补充这方面的知识。
本书具有以下特点：
1.内容选取上，撷取了涉及电路基础、模电、数电、高频、MCU、FPGA等广阔知识的测量技术；电子技术在各领域广泛套用的控制技术；历史悠久、已成为IT业基石的无线电技术；方兴未艾的数位化语音处理技术以及作为电子系统质量保证的可靠性设计技术。由于时至今日，电子技术的知识已浩若瀚海，本书只介绍了以上几个常见的专业领域，可谓“挂一漏万”。
2.儘量採撷新技术、新成果、新器件，例如在模糊控制算法、数位化Q测量等新知识上着墨较多。
3.在编写上力求紧密结合工程实际，例如系统可靠性估算介绍了工程上最常用、最简便的元器件计数法，并且每一小节均附有可实现的设计实例。
4.原理知识的讲述以能满足设计的要求为限，并避免繁琐的数学推导。注意了基础知识与各专门知识的综合，强化了设计理念。
5.注意了知识的系统与完整。例如在第2章“控制技术”，从常用感测器讲起，直到驱动和控制算法。
6.叙述简明扼要、由浅入深、循序渐进,每章均附有小结和设计练习，以利于自学。
本书既可以作为高等院校电子信息专业本科和硕士研究生的教材或者电子设计竞赛的培训教材，也适合广大电子系统设计者使用。
黄虎、奚大顺为本书统稿。黄虎编写了第1章，曾国强编写了第2章、薛滨杰编写了第3章，余小平编写了第4章，奚大顺编写了第5章和1.1节。
在编写的过程中，作者参阅了大量的文献与参考资料（书末所附文献可供读者进一步了解相关内容），在此也一併致谢。