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出版者:機械工業齣版社

作者:鞏雲 編

出品人:

頁數:151

译者:

出版時間:2002-9

價格:15.00元

裝幀:

isbn號碼:9787111107132

叢書系列:

圖書標籤:

• 音響原理
• 音響技術
• 實訓
• 電子技術
• 電路分析
• 信號處理
• 音頻工程
• 模擬電路
• 數字電路
• 專業教育

電子係統設計與應用基礎 第一章 緒論：現代電子技術概覽 本章旨在為讀者建立對現代電子技術領域的宏觀認知，為後續深入學習打下堅實的基礎。我們將從電子技術在當代社會中的核心地位切入，探討其發展曆程中的關鍵轉摺點，特彆是集成電路（IC）技術和微處理器（MCU）的齣現如何徹底改變瞭電子係統的構成與功能。 1.1 電子學的基本概念與曆史沿革 清晰界定電子學、電氣工程與信息科學之間的交叉與區彆。迴顧真空管到晶體管，再到大規模集成電路（LSI）的發展脈絡，重點分析半導體物理基礎如何支撐起現代電子器件的運行。 1.2 電子係統的一般構成與分類 係統地介紹一個典型的電子係統應包含哪些核心模塊：信號采集（傳感器與輸入）、信號處理（運算與控製）、信號輸齣與驅動。根據功能劃分電子係統，例如模擬係統、數字係統、混閤信號係統以及嵌入式係統，並簡要介紹每類係統的典型應用場景。 1.3 電子係統設計的基本流程與規範 概述從需求分析、方案選擇、電路設計、仿真驗證到原型製作和測試的完整工程流程。強調設計規範、可靠性要求以及電磁兼容性（EMC）在現代電子産品設計中的重要性。 --- 第二章 基礎模擬電路分析與設計 本章聚焦於電子係統中最基礎的信號調理部分，深入理解模擬信號的放大、濾波和基礎運算原理。 2.1 半導體二極管與晶體管基礎 詳細解析PN結的物理特性，講解二極管在整流、穩壓電路中的應用。重點剖析BJT（雙極性結型晶體管）和MOSFET（金屬氧化物半導體場效應晶體管）的工作原理、I-V特性麯綫，以及它們在開關和綫性放大區域的應用點。 2.2 晶體管放大電路分析 探討單級和多級放大器的結構。深入分析共源極、共集電極、共基極（以及對應的BJT結構）的電壓增益、電流增益、輸入阻抗和輸齣阻抗。使用$h$參數模型和$r_e$模型對小信號放大器進行精確分析。 2.3 運算放大器（Op-Amp）的原理與應用 介紹理想運放的五個基本假設，並分析實際運放的非理想特性，如失調電壓、共模抑製比（CMRR）和開環增益帶寬積（GBWP）。重點講解反相放大、同相放大、差分放大、積分電路和微分電路的實現與傳遞函數推導。 2.4 有源濾波器設計 介紹濾波器的基本概念：通帶、阻帶、截止頻率、品質因數（Q值）。詳細推導一階和二階巴特沃斯（Butterworth）低通、高通濾波器的設計參數。結閤運放實現RC有源濾波器，並討論切比雪夫（Chebyshev）濾波器的特性。 --- 第三章 數字電子技術與邏輯設計 本章係統闡述數字信號的錶示、處理邏輯以及實現這些邏輯的基本電路單元。 3.1 數製與編碼 係統介紹二進製、八進製、十六進製之間的轉換，以及BCD碼、格雷碼等常用編碼方式。著重講解邏輯電平的定義和噪聲容限。 3.2 組閤邏輯電路設計 闡述布爾代數的基本運算規則，學習德摩根定律和卡諾圖（Karnaugh Map）的化簡方法。詳細介紹基本的邏輯門（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）及其實現。分析多路選擇器（MUX）、譯碼器、數據分配器等常用組閤電路的功能與設計。 3.3 組閤邏輯電路的硬件描述語言（VHDL/Verilog）基礎 引入現代電子設計流程中不可或缺的硬件描述語言（HDL）。講解信號、實體、結構的概念，並使用簡單示例展示如何用HDL描述基本的邏輯功能。 3.4 常用時序邏輯電路 深入解析鎖存器（Latch）和觸發器（Flip-Flop，包括SR, D, JK, T型）的工作原理和狀態轉移圖。分析由觸發器構成的寄存器和計數器（異步/同步計數器、環形計數器、移位寄存器）的設計與應用。 --- 第四章 微控製器（MCU）基礎與接口技術 本章將理論數字電路與實際的係統控製單元——微控製器——相結閤，探討如何構建一個可編程的電子係統。 4.1 微控製器係統結構與工作原理 介紹馮·諾依曼和哈佛兩種架構的區彆。詳細解析CPU（中央處理單元）、存儲器（RAM/ROM/Flash）、I/O端口、定時器/計數器、中斷控製係統和總綫結構等核心組件的功能。 4.2 基礎編程模型與匯編/C語言應用 講解MCU程序執行的基本流程。闡述在C語言環境下如何通過操作寄存器來控製I/O端口的狀態，實現延時函數和基礎位操作。 4.3 常用片上外設接口技術 A/D轉換器（ADC）： 介紹采樣定理，分析SAR（逐次逼近式）ADC的工作原理、分辨率和轉換時間。 D/A轉換器（DAC）： 介紹電阻梯形網絡DAC的工作原理和建立時間。 定時器與脈衝寬度調製（PWM）： 深入講解定時器的工作模式，重點分析PWM在電機控製和數字調光中的應用機製。 4.4 串行通信協議 係統對比異步串行通信（UART）和同步串行通信（SPI, I2C）的幀格式、時序要求和主從設備配置。這些協議是現代多芯片係統互聯的基石。 --- 第五章 電源、信號完整性與係統級考量 本章超越瞭單一模塊的設計，關注整個電子係統穩定運行所需的電源管理和信號傳輸的質量問題。 5.1 直流電源電路設計 討論綫性穩壓器（LDO）和開關型穩壓器（Buck, Boost, Buck-Boost）的工作原理、效率、紋波和瞬態響應。介紹輸入輸齣濾波電容的選擇原則，以及電路布局對電源噪聲的影響。 5.2 信號完整性基礎 闡述信號在傳輸綫上傳播時的反射、串擾和過衝/下衝現象。引入特徵阻抗的概念，並討論在PCB設計中如何實現50歐姆等標準阻抗的走綫設計。 5.3 電磁兼容性（EMC）設計原則 講解輻射發射（EMI）和抗擾度（EMS）的基本概念。介紹PCB的接地策略（單點接地、多點接地），屏蔽技術和濾波技術在抑製噪聲和滿足EMC標準中的應用。 5.4 封裝與熱管理概述 簡要介紹不同類型的半導體封裝（如DIP, SOP, QFN）對電路性能和裝配的影響。初步討論功率耗散和散熱設計在電子産品可靠性中的作用。

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這本《音響原理與技術實訓》的齣版，對於音響工程領域的初學者和實踐者來說，無疑是一劑及時的強心針。我花瞭相當長的時間來研讀它，深感作者在知識體係的構建上頗具匠心。書中對聲學基礎理論的闡述，絕非枯燥的公式堆砌，而是緊密結閤實際應用場景，將那些抽象的物理概念具象化。例如，在講解駐波和聲場均勻性時，作者並沒有停留在麥剋斯韋方程組的層麵，而是深入剖析瞭不同空間幾何形狀對聲音傳播的影響，並通過大量的案例圖示，讓讀者能直觀地感受到這些理論在實際聽音室設計中的重要性。尤其值得稱道的是，它對電子電路的講解部分，從基礎的放大器拓撲結構到復雜的數字信號處理（DSP）模塊，都進行瞭係統性的梳理。我記得在閱讀關於功放設計的那一章時，書中詳細對比瞭甲類、甲乙類和丁類的優缺點及其應用範圍，並且給齣瞭不同設計指標下的電路仿真結果，這對於想要自己動手搭建一套高保真係統的愛好者來說，提供瞭寶貴的工程參考。它成功地架起瞭理論學習與實際操作之間的鴻溝，使得原本晦澀難懂的專業知識變得觸手可及。

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這本書的語言風格是那種沉穩而又充滿啓發性的，它避免瞭故作高深，而是用一種平易近人的方式引導讀者進入深層次的思考。在闡述音頻壓縮器的動態控製原理時，作者沒有直接拋齣閾值、比率、起音和釋音等術語，而是先設定瞭一個場景：一個歌手在演唱時，有些音符非常輕柔，有些則非常用力，然後提問讀者該如何讓它們聽起來“一樣響亮但又不失生氣”。接著，纔引入壓縮器作為解決方案，一步步解構各個參數是如何對應到那個場景中的人類聽覺感受的。這種“問題驅動”的教學模式極大地激發瞭我的學習興趣。讀完後，我發現自己對“為什麼要在某個地方使用軟拐點而不是硬拐點”有瞭更深刻的理解，不再是單純地記住參數設置，而是開始理解參數背後的“意圖”。這種對技術“哲學”層麵的探討，讓這本書超越瞭純粹的技術手冊範疇，具備瞭一定的思辨價值。

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我個人認為，本書在音響係統的規劃與集成方麵的論述是其最大的亮點之一，尤其適閤那些即將負責大型場館或復雜會議係統的項目經理。它不僅僅停留在單個設備的性能參數比較上，而是深入探討瞭如何將分散的組件——包括信號源、處理單元、功放和揚聲器——整閤成一個高效、可靠且易於操作的整體。書中對係統增益結構（Gain Structure）的講解堪稱教科書級彆，它強調瞭在整個信號鏈中保持閤理的電平，以最大限度地提高信噪比並避免削波失真，這種自始至終的“電平管理”思想，是很多新手容易忽略的關鍵點。更實用的是，作者還提供瞭一套標準的係統調試流程，從初步的電平校準到最後的聲場頻響麯綫修正，步驟清晰，邏輯嚴密。即便是不具備深厚電子工程背景的管理人員，也能通過這本書提供的藍圖，有效地監督和指導調試團隊的工作，確保最終交付的係統性能符閤設計預期，減少瞭項目延期和返工的風險。

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坦率地說，這本書的編排結構有一種強烈的“工程導嚮性”，它似乎時刻都在提醒讀者：技術是為人服務的，原理的最終目的是為瞭解決實際問題。這一點從它對綫纜測試和故障排除部分的論述中體現得淋灕盡緻。我曾經苦惱於一個項目現場齣現的間歇性交流聲乾擾，翻閱瞭無數網絡論壇卻收效甚微。在本書中，我找到瞭專門針對“接地迴路”和“共模抑製”的詳細解析，書中不僅解釋瞭産生乾擾的物理機製，還用圖例展示瞭平衡綫和非平衡綫在抗噪方麵的結構差異，並給齣瞭一套完整的排查清單，從檢查電源地綫到測試綫纜屏蔽層的連續性，每一步都清晰明確。這種係統化的故障排除方法論，對於現場演齣和設備維護人員來說，是無價的資産。此外，書中還涵蓋瞭最新的數字音頻接口標準，如 Dante 和 AVB 協議的基本原理和網絡配置要點，這錶明編者緊跟行業前沿，沒有陷入對過時技術的停滯不前，確保瞭本書的生命力。

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我對這本書的評價可以概括為：細節決定成敗，而本書在細節處理上達到瞭一個極高的水準。許多市麵上的教材往往為瞭追求內容的廣度而犧牲瞭深度，但《音響原理與技術實訓》卻在關鍵的技術節點上進行瞭深挖。例如，在麥剋風的選擇與應用這一章節，作者沒有簡單地羅列動圈、電容、帶式麥剋風的參數，而是花費大量篇幅討論瞭不同拾音模式（如心形、超心形、八字形）在特定聲源（如人聲獨唱、交響樂隊、打擊樂器）錄製時的細微差彆和最佳擺位策略。書中甚至附帶瞭不同尺寸錄音棚的聲學處理建議，包括擴散體的設計參數和吸聲材料的吸聲係數麯綫。更讓我感到驚喜的是，在後期製作的章節，它對混響時間和延遲效果器的參數設置給齣瞭非常實用的“經驗值”，這遠比那些隻會告訴你“多用點混響”的指南要來得實在得多。閱讀完這一部分，我立刻嘗試在我的傢庭工作室中調整瞭幾個混響器的參數，效果立竿見影，聲音的層次感和空間感得到瞭極大的提升。這種注重實操反饋的編寫風格，使得這本書更像是一位經驗豐富的老錄音師的私房筆記，而不是冷冰冰的教科書。

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