电路分析基础

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出版者:东南大学出版社
作者:沈元隆
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1996.5.
价格:25.00
装帧:
isbn号码:9787810501491
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具体描述

电路分析基础(不含此书内容) 一本全面深入、实践导向的电子学入门指南 书名: 电子系统设计与实现:从理论基石到前沿应用 目标读者: 电子工程专业本科生、电气工程及其自动化相关专业学生、希望系统学习电子技术和电路设计的高级技术爱好者及初级工程师。 本书核心理念: 本书旨在为读者提供一套坚实且全面的电子系统设计与实现的基础知识体系。我们深知,现代电子技术的发展日新月异,但其核心原理依然根植于扎实的物理基础和精确的数学模型之上。因此,本书将理论的严谨性与工程的实践性完美结合,引导读者不仅理解“是什么”,更要掌握“如何做”和“为什么”。 内容概述: 本书共分为六大部分,共计二十章,内容涵盖了从最基础的电子元件物理特性到复杂系统级的集成设计方法。 --- 第一部分:半导体物理与元件基础 (The Bedrock of Electronics) 本部分将深入探讨构成现代电子设备的最基本单元——半导体元件的内在机理。 第一章:固体物理与能带理论回顾 重点介绍晶体结构、能带理论在半导体中的应用、费米能级、有效质量概念。深入剖析本征半导体和杂质半导体的载流子浓度与迁移率。 第二章:半导体PN结的形成与特性 详细阐述PN结的建立、内建电场、势垒电容。着重分析零偏、正偏和反偏条件下的伏安特性曲线,为理解二极管特性打下物理基础。 第三章:关键半导体器件物理模型 (本章不涉及电阻、电容、电感或简单的线性电路分析,重点在于器件的非线性本构关系) 详细讲解BJT(双极性结型晶体管)的Ebers-Moll模型及简化模型(如Hybrid-Pi模型),侧重于其工作区(截止、放大、饱和)的精确描述。同时,对MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)的结构、沟道形成、亚阈值导电机制及I-V特性进行深入推导和分析,包括短沟道效应的初步讨论。本章强调建立器件的数学模型,而非简单的等效电路分析。 --- 第二部分:模拟信号处理技术 (Analog Signal Processing Mastery) 本部分专注于如何利用已介绍的晶体管元件,构建和分析处理连续时间信号的电路。 第四章:晶体管作为放大器的基本配置 在不依赖于预设的线性化模型前提下,使用更精确的非线性模型分析共源、共漏、共基放大电路的输入输出阻抗、电压/电流增益。讨论不同配置下的性能权衡。 第五章:多级放大器设计与频率响应分析 介绍放大器串联的基本原理,并深入探讨米勒效应对高频响应的影响。本章会详细介绍如何使用波特图(Bode Plot)对放大器的带宽、增益裕度和相位裕度进行精确预测和设计。 第六章:反馈理论与稳定性 阐述反馈的基本拓扑结构(串联、并联、混合反馈)。核心在于引入负反馈对输入/输出阻抗、增益、失真的影响。使用Nyquist稳定判据和根轨迹分析法来评估反馈系统的稳定性,这是本章的重点和难点。 第七章:运算放大器的高级应用(仅关注结构与非线性特性) 本章不侧重于理想运算放大器的应用搭建,而是深入剖析实际运算放大器的非理想特性,如输入失调电压、共模抑制比(CMRR)、压摆率(Slew Rate)对信号保真度的影响。并以此为基础,讨论积分器和微分器的非理想补偿。 --- 第三部分:组合逻辑与时序电路设计 (Digital System Foundation) 本部分将焦点从连续信号转向离散的数字信号,介绍数字逻辑电路的设计与实现。 第八章:布尔代数与逻辑门电路 回顾数字系统的基础,重点在于CMOS逻辑门的结构、传输延迟、功率消耗特性。分析不同逻辑族(如TTL、CMOS)的静态和动态功耗差异。 第九章:组合逻辑电路的优化与实现 系统学习使用卡诺图(K-Map)和Quine-McCluskey方法进行最小化。介绍多级逻辑网络的设计,以及使用PLA/PAL/ROM等可编程器件实现复杂组合功能的方法。 第十章:时序逻辑电路与状态机 深入理解锁存器(Latch)和触发器(Flip-Flop)的工作原理和时序约束(建立时间、保持时间)。详细讲解同步时序逻辑电路的设计流程,包括状态图、状态表到触发器赋值的完整转换,并重点分析毛刺(Glitch)的产生与消除。 第十一章:有限状态机(FSM)设计与同步化 全面介绍Mealy和Moore状态机的建模与设计。使用时序逻辑图来验证设计的功能正确性,并讨论先进的异步逻辑设计(如握手协议)的初步概念。 --- 第四部分:信号的频域分析与系统响应 (Frequency Domain and System Behavior) 本部分将引入傅里叶分析工具,用以精确描述和设计系统对不同频率成分信号的响应。 第十二章:傅里叶级数与傅里叶变换 本章是工具性章节。详细介绍周期信号的傅里叶级数展开及其在电路响应分析中的应用。随后过渡到非周期信号的傅里叶变换,强调其在分析瞬态响应和频谱泄露上的重要性。 第十三章:拉普拉斯变换在单口网络分析中的应用 将s-域分析引入电路分析框架。定义网络函数 $H(s)$,并利用它来确定系统的零点和极点。本章将电路的微分方程转化为代数方程,用于分析系统的暂态和稳态响应。 第十四章:线性时不变(LTI)系统特性 深入探讨卷积积分的物理意义。分析系统的幅度响应和相位响应。重点区分最小相位和非最小相位系统,及其对系统稳定性和瞬态行为的影响。 --- 第五部分:传感器、转换器与电源管理 (Interface and Power Electronics) 本部分关注电子系统如何与物理世界交互,以及如何提供稳定、高效的能量供应。 第十五章:传感器接口与信号调理 介绍各种常用传感器(如电阻式、电容式、光电式)的工作原理,并着重讨论如何设计电桥电路和激励源,以克服噪声和非线性带来的挑战。重点讨论噪声抑制技术和电磁兼容性(EMC)的初步概念。 第十六章:模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC) 详细剖析DAC的结构(如R-2R梯形网络)及其非线性误差。深入对比不同ADC的架构(如Flash、SAR、Sigma-Delta),分析其转换速度、分辨率与功耗的权衡,以及量化噪声的特性。 第十七章:线性与开关电源调节器设计 对比线性稳压器(LDO)的工作原理和其固有的效率瓶颈。全面介绍开关电源(Switching Regulator)的基本拓扑(Buck, Boost, Buck-Boost),着重分析其工作周期(Duty Cycle)的控制原理和输出纹波的抑制设计。 --- 第六部分:系统级设计与实践方法 (System Integration and Practice) 本部分将理论知识与现代工程实践相结合,指导读者进行系统级的构建和验证。 第十八章:PCB设计基础与信号完整性初步 讲解多层板的设计要求,重点在于电源完整性(PI)和信号完整性(SI)的初步概念。讨论传输线效应的出现条件,以及如何通过阻抗匹配和串扰控制来保证高速信号的可靠传输。 第十九章:系统级建模与仿真 介绍如何使用现代仿真工具(如SPICE的增强版)对完整系统进行建模。重点在于建立混合信号仿真的策略,即将连续域(Analog)和离散域(Digital)的模型有效连接起来进行端到端验证。 第二十章:嵌入式系统接口与调试 探讨微控制器(MCU)与外围电路的接口设计,特别是高速数据采集和控制回路的实现。介绍使用示波器、逻辑分析仪进行电路调试和故障排查的高级技巧,强调时间域和频率域的联合观察。 --- 本书特色总结: 本书的重点在于提供深入的物理模型、严格的数学推导以及工程实践中的权衡艺术。它侧重于器件的非线性本质、反馈系统的稳定性分析、频域工具的掌握,以及系统级信号完整性的考量。读者学完本书后,将能够独立设计并验证复杂的模拟前端和数字控制模块,而不是停留在对理想元件的简单线性代数运算。本书是通往高级电子系统设计工程师的坚实桥梁。

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关于这本书的排版和图示质量,我必须要给予高度评价。在这个信息爆炸的时代,视觉信息的有效传达,和文字内容本身同等重要。这本书在这方面做得非常出色。首先,它的纸张质量非常好,拿在手里有一种沉甸甸的质感,长时间阅读眼睛也不容易疲劳。更重要的是,书中的电路图简直是艺术品级别的。清晰的导线走向、规范的元件符号,以及恰到好处的标注,使得即便是结构复杂的电路图,也能一眼看出电流的流向和节点的位置。我尤其欣赏作者在解释节点电压法和网孔电流法时,所使用的三维立体示意图,这些图示极大地帮助我克服了从二维平面到三维空间思维的转换障碍。很多教科书上的图画得潦草模糊,导致我常常需要花费大量时间去辨认一个电阻和电容的区别,但在这本书里,时间都花在了思考电路原理上。这种对细节的极致追求,体现了作者对读者体验的尊重,让人在阅读过程中感到身心愉悦,学习效率自然也就得到了保障。

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这本《电路分析基础》的书,说实话,我拿到手的时候是带着一种既期待又有点忐忑的心情的。毕竟,电路这个东西,对于很多初学者来说,就像是一道难以逾越的天堑,各种定律、公式层出不穷,搞得人晕头转向。然而,这本书的开篇就给我留下了非常深刻的印象。它没有直接一头扎进那些复杂的数学推导里,而是花了相当大的篇幅去构建一个直观的理解框架。作者似乎非常清楚我们这些“门外汉”的痛点,用生活中的例子去类比电流、电压、电阻这些基本概念,读起来一点都不枯燥。特别是对于基尔霍夫定律的讲解,简直是教科书级别的清晰。它不是简单地罗列公式,而是深入剖析了定律背后的物理意义,让我第一次真正明白了为什么串联电路电流处处相等,以及并联电路中电压的意义。这种由浅入深的叙事方式,极大地降低了我的学习门槛,让我觉得,原来晦涩难懂的电路知识也可以如此平易近人。我尤其欣赏它在每一个章节末尾设置的“自检点”,这些小测验的设计非常巧妙,既能帮助我们巩固知识,又不会让人产生强烈的挫败感。这本书真正做到了“引人入胜”,让我从“不得不学”的心态,转变成了“主动探索”的乐趣。

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这本书的深度和广度,恰到好处地把握住了“基础”二字的精髓。它没有像某些入门读物那样浅尝辄止,停留在欧姆定律的重复应用;也没有像一些专业参考书那样,上来就涉及大量半导体器件的非线性特性。它稳稳地扎根于线性电路理论的基石之上,并巧妙地引入了网络定理(如最大功率传输定理、互易定理等)的精妙之处。最让我受益匪浅的是关于“戴维南/诺顿等效电路”的章节。以往我总是机械地记住如何求等效电阻和等效源,但这本书通过一个巧妙的实验论证过程,让我深刻理解了“任何线性二端口网络都可以被简化”这一强大思想的意义。这种从理论到实践的完美结合,让原本抽象的定理变得鲜活起来。读完这本书,我不仅能够解决课本上的习题,更重要的是,我获得了独立分析一个未知线性电路的能力。这种能力的建立,远比记住几个公式要宝贵得多,它为我未来深入学习更复杂的系统(比如控制系统或通信原理)打下了坚实而牢固的根基。

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坦白说,我是一个对学习体验要求比较高的人,如果一本书读起来让人觉得沉闷或者内容组织混乱,我可能很快就会弃读。然而,《电路分析基础》在内容的逻辑编排上,简直是教科书级别的典范。它遵循着一个非常自然的知识递进路径:从直流稳态到交流稳态,再到瞬态分析,每一步的过渡都衔接得天衣无缝。例如,在引入储能元件(电容和电感)时,作者并没有急于跳入微分方程,而是先从它们在直流下的“理想行为”(开路或短路)讲起,逐步过渡到它们在时间维度上的动态响应。这种循序渐进、步步为营的结构,极大地减少了知识点的“突兀感”。而且,这本书的语言风格非常沉稳且富有逻辑性,没有冗余的描述,每一个句子似乎都在为构建知识体系服务。我很少需要回翻好几页去寻找前文的定义,因为作者的组织结构本身就具备强大的自洽性。总而言之,这本书不仅是一本学习电路的工具书,更是一部关于如何系统化、结构化学习复杂工程学科的优秀范本。

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我不得不说,市面上很多电路书都存在一个通病,那就是为了追求“理论的完备性”,往往把大量的篇幅用于讲解复杂的数学工具,比如拉普拉斯变换、傅里叶级数等,搞得读者像是在上高等数学课,而不是电路分析课。然而,这本书在处理这些高级工具时,展现出了一种难得的老练和克制。它并没有回避这些工具,而是将它们的使用场景与具体的电路问题紧密地锚定在一起。举个例子,当讲到交流稳态分析时,作者引入相量法,但其讲解的重点始终围绕着“如何用这个工具来简化实际的阻抗计算”,而不是单纯地展示如何做复数运算。这种“工具为人所用”的教学思路,对我这种更注重工程应用的学习者来说,简直是如沐春风。书中的例题选择也极具代表性,覆盖了从简单的RLC串并联到更复杂的二端口网络分析,每道例题都配有详细的解题步骤和必要的注释,让你清楚地知道每一步背后的逻辑支撑。我甚至觉得,这本书的作者更像是一位经验丰富的工程导师,而不是一位沉溺于象牙塔的理论学家。它教会我的,不仅仅是电路的“解法”,更是分析电路的“思维模式”。

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