电路设计工程计算基础

页数:224

价格:56.00元

isbn号码:9787121343711

具体描述

本书将器件选型参数计算与工程设计实践相结合，通过理论指导实践，实现容差设计、电压容限分析，从而达到精确量化掌握器件选型的目标。本书的目的是通过讲述工程设计中哪些参数需要做计算，利用哪些数学知识，如何计算，并通过计算如何发现电路的设计隐患，搭建起理论与工程实践的桥梁。

作者简介

武晔卿，瑞迪航科（北京）技术有限公司总经理，船载同步轨道卫星天线稳定跟踪系统 项目经理 主任设计师；麻醉机 呼吸机 输注泵 研发总监。出版著作：《嵌入式系统可靠性设计技术及案例解析》北航出版社；《电子电路设计伴侣》机械出版社。

目录信息

目 录
第1章　数学基础 （1）
1．1　基础代数应用 （1）
1．1．1　求极值 （1）
1．2　三角函数应用 （2）
1．3　微积分应用 （3）
1．4　复变函数 （9）
1．4．1　拉氏变换 （10）
1．4．2　Z变换 （11）
1．5　泰勒级数 （12）
1．6　傅里叶级数与傅里叶变换 （13）
1．6．1　傅里叶级数 （14）
1．6．2　傅里叶变换 （14）
1．6．3　傅里叶变换与工程应用 （15）
1．7　统计过程控制与正态分布 （16）
1．8　PID控制数学基础 （21）
1．9　电路设计机理 （25）
1．9．1　电子工程数学应用机理 （25）
1．9．2　工程设计判据 （30）
第2章　系统设计通用计算技术 （33）
2．1　应力计算 （35）
2．1．1　过渡过程应力 （35）
2．1．2　温度应力 （37）
2．1．3　基础器件隐含特性分析 （38）
2．2　降额 （44）
2．2．1　降额总则 （45）
2．2．2　电阻降额 （47）
2．2．3　电容降额 （51）
2．2．4　集成电路降额 （53）
2．2．5　分立半导体元件降额 （58）
2．2．6　电感降额 （61）
2．2．7　继电器降额 （62）
2．2．8　开关降额 （63）
2．2．9　功率开关器件降额 （64）
2．2．10　连接器降额 （64）
2．2．11　导线与电缆降额 （65）
2．2．12　保险丝降额 （66）
2．2．13　晶体降额 （66）
2．2．14　电机降额 （67）
2．2．15　降额设计补充规范与案例 （67）
2．3　热设计计算 （68）
2．3．1　传导散热计算 （70）
2．3．2　风冷对流散热计算 （73）
2．4　精度分配 （75）
2．4．1　最坏电路情况分析法 （75）
2．4．2　偏微分法 （76）
2．5　可靠性量化评估 （78）
2．5．1　MTBF理论基础 （78）
2．5．2　可靠性串/并联模型 （80）
2．5．3　可靠度评估公式 （82）
2．6　阻抗匹配 （83）
2．6．1　放大电路阻抗匹配 （84）
2．6．2　功率驱动电路阻抗匹配 （87）
2．6．3　高频电路阻抗匹配 （88）
2．7　蒙特卡罗分析方法 （91）
2．7．1　概述 （91）
2．7．2　设计分析案例 （92）
第3章　分立元件应用计算 （96）
3．1　电阻 （97）
3．1．1　放大电路电阻选型计算 （98）
3．1．2　上拉电阻选型计算 （101）
3．1．3　电阻耐压选型 （103）
3．1．4　电阻功率计算 （104）
3．1．5　电阻串/并联使用计算 （105）
3．1．6　0 ?电阻的应用 （106）
3．2　电容 （107）
3．2．1　电容的参数指标 （108）
3．2．1　储能电容应用计算 （117）
3．2．2　退耦滤波电容选型计算 （119）
3．2．3　运算电容选型计算 （120）
3．2．4　隔离电容选型计算 （121）
3．3　电感 （122）
3．4　磁珠 （127）
3．5　插头插座 （128）
3．6　导线 （129）
3．6．1　金属线缆 （129）
3．6．2　PCB布线 （134）
3．7　保险丝 （135）
3．8　TVS （138）
3．9　压敏电阻 （142）
3．10　气体放电管 （146）
3．11　散热片 （147）
3．12　风扇 （149）
3．13　晶振 （151）
3．14　二极管 （153）
第4章　集成器件应用计算 （156）
4．1　数字IC （156）
4．2　AD （161）
4．2．1　ADC选型参数 （161）
4．2．2　ADC软件运算精度 （167）
4．2．3　ADC抗干扰措施 （168）
4．3　运算放大器 （169）
4．3．1　运算放大器参数指标分析 （171）
4．3．2　单端输入运算放大电路计算 （179）
4．3．3　双端差分输入运算放大电路计算 （183）
4．3．4　集成运放技巧 （186）
4．4　电源滤波器 （190）
4．5　传感器 （194）
4．5．1　阻抗匹配 （194）
4．6　LDO电源模块 （196）
4．6．1　LDO模块热设计 （196）
4．7　功率开关管 （197）
4．7．1　功率开关管失效机理 （197）
4．7．2　功率开关管防护设计 （199）
4．8　软件计算 （202）
第5章　电子产品统计过程控制（SPC） （203）
5．1　选点及数据采集 （205）
5．1．1　选点 （205）
5．1．2　数据采集 （205）
5．2　控制图的制作 （206）
5．2．1　直方图的制作 （206）
5．2．2　均值极差图制作 （208）
5．2．3　均值标准差图的制作 （209）
5．2．4　不合格品数np图的制作 （210）
5．2．5　不合格品数c图的制作 （210）
6．3　过程能力指数的计算 （211）
5．3．1　过程能力指数的计算 （211）
5．3．2　提高过程能力指数的方法 （212）
5．4　统计控制状态 （212）
5．4．1　控制图判断准则 （213）
附录A　（表A-1）：过程能力指数与不合格率的关系表 （216）
附录B　（表B-1）：过程能力指数Cp值的评价参考表 （217）
附录C　SPC统计过程控制实例 （218）
C．1　设备验收测试数据统计分析质控方法 （218）
C．4　结论 （225）
· · · · · · (收起)

用户评价

我是一名来自机械工程专业的学生，但由于我对电子技术产生了浓厚的兴趣，我开始自学一些基本的电路知识。我发现，在很多与自动化和控制相关的项目中，都需要用到一些基本的电路计算，比如如何选择合适的电机驱动电路参数，如何计算传感器的输出信号范围以及如何设计简单的电源管理电路。我希望能够找到一本能够为我这样的跨学科学习者提供清晰指导的书籍。我希望这本书能够从最基础的概念讲起，用通俗易懂的语言解释电路中各个元器件的作用以及它们之间的关系，然后逐步深入到一些常用的工程计算方法。我特别需要的是能够提供一些实际的计算案例，并且在计算过程中能够解释为什么需要这样做。例如，在选择一个直流电机驱动电路时，需要考虑哪些电流、电压参数，以及如何计算限流电阻或者驱动芯片的选型。如果这本书能够提供一些关于如何使用万用表进行基本电路参数测量和验证的指导，那对我来说将是非常有益的。

这本《电路设计工程计算基础》简直是为我量身定做的！作为一名刚刚踏入电子工程领域的新手，我对各种复杂的电路图和计算公式总是感到头晕目眩，特别是那些涉及模拟信号处理的部分，比如滤波器设计、放大器增益计算、阻抗匹配等等，常常让我无从下手。我尝试过阅读一些更偏向理论的书籍，但那些晦涩难懂的数学推导和抽象的概念，对我这个需要实际动手能力的初学者来说，简直是天书。我急切地需要一本能够系统地梳理电路设计中核心的计算方法，并且能够将理论与实际应用紧密结合的书籍。我希望这本书能够清晰地解释每一个计算步骤背后的物理原理，而不是简单地给出公式。例如，在分析RC电路的频率响应时，我希望它能详细讲解电容和电感在不同频率下的行为，以及它们如何影响信号的幅度和相位。同时，我也非常关注实际工程中的一些经验性计算和简化方法，比如在PCB布局时如何考虑寄生参数的影响，或者在选择元器件时需要注意的参数范围。如果这本书能够提供一些实用的计算工具或参考表格，那就更完美了。总而言之，我期待这本书能够成为我学习电路设计工程计算的得力助手，帮助我快速建立起扎实的理论基础和解决实际问题的能力，让我不再对复杂的电路计算望而却步，而是能够充满信心地去探索和创造。

作为一名在电子行业摸爬滚打了十多年的资深工程师，我一直对电路设计中的计算精度和效率有着极高的要求。虽然我积累了不少实践经验，但随着技术的飞速发展，尤其是在高速数字电路和射频电路设计领域，对精确的信号完整性分析、电磁兼容性（EMC）预测以及功率效率优化等方面，传统的计算方法往往显得力不从心。我一直在寻找一本能够提供更先进、更系统化的工程计算方法的书籍，特别是那些能够帮助我理解并掌握诸如SPICE仿真中的高级模型、传输线理论在实际布线中的应用、以及如何通过精确计算来最小化信号损耗和串扰等内容。我希望这本书能够深入探讨各种常用的电路仿真软件背后的计算原理，以及如何有效地利用这些工具来加速设计流程和提高产品性能。另外，对于现代的复杂集成电路设计，我特别关注一些关于功耗分析、时序约束以及布局布线中的优化算法等方面的计算方法。如果这本书能够涵盖一些关于机器学习在电路设计优化中的应用，那将是锦上添花。我需要的是一本能够让我站在巨人的肩膀上，理解最新技术趋势，并能够将这些前沿的计算方法转化为实际的设计优势的宝典。

作为一名对数模混合信号电路设计充满热情的研究生，我一直致力于在提高电路的精度和效率方面进行探索。我发现，在许多复杂的数模混合信号系统中，如何精确地平衡模拟部分的性能与数字部分的控制，是至关重要的一环。我希望能够找到一本能够深入探讨这些计算方法的书籍，特别是那些能够涵盖如何进行高精度ADC/DAC的采样率、分辨率、信噪比计算；如何设计低噪声、高稳定性的模拟前端电路；以及如何优化数模混合信号系统中接地和屏蔽技术以降低串扰和提高性能。我尤其关注那些能够提供详细的理论推导和实际案例分析的书籍，让我能够理解这些计算的背后逻辑，并且能够将这些知识应用到我的研究项目中。如果这本书能够提及一些关于如何在FPGA中实现数字滤波器和数字控制算法，并且与模拟电路进行有效接口的计算方法，那将是对我学习过程的巨大促进。

作为一名对电路设计充满热情的电子爱好者，我常常在业余时间动手制作各种小项目，从简单的LED闪烁电路到复杂的音频放大器。然而，在设计一些更复杂的电路，例如涉及到精密测量、信号调理或者功率输出的电路时，我常常会因为计算不精确而遇到瓶颈。我希望能够找到一本能够填补我理论知识和实践技能之间鸿沟的书籍。我希望这本书能够用一种非常友好的方式，讲解那些在电路设计中至关重要的计算，比如运算放大器的各种应用电路的增益、带宽、输入输出阻抗的计算；电阻、电容、电感等元器件在不同电路拓扑中的作用以及如何选择合适的数值；还有一些基本的电源管理和稳压电路的计算方法。我特别期待书中能够提供一些实用的电路设计表格或者计算工具，让我能够快速地计算出所需的元器件参数，并且能够理解这些参数对电路性能的影响。如果书中还能包含一些关于PCB布线时需要考虑的信号完整性问题以及相关的计算方法，那就更完美了。我希望这本书能够成为我 DIY 电路设计的得力助手，帮助我设计出更稳定、性能更优越的作品。

我是一名初级硬件工程师，我的工作主要集中在产品的功能实现和稳定性保障上。虽然我能够理解电路图，并且知道如何使用基本的测试仪器，但在面对一些需要精确计算才能确定的设计参数时，我总是显得有些吃力。我迫切需要一本能够系统地介绍电路设计中常用计算方法的书籍，并且能够结合实际的产品应用场景进行讲解。我希望这本书能够清晰地解释例如在设计电源适配器时，如何根据输出功率、电压精度和纹波要求来选择合适的变压器和整流滤波电路；在进行高速信号传输设计时，如何计算传输线的阻抗匹配和信号损耗；或者在设计传感器接口电路时，如何根据传感器的灵敏度、输出范围和噪声特性来选择合适的放大器和滤波器。我期待书中能够提供一些实用的设计流程和计算模板，帮助我快速上手，并且能够减少我在设计过程中可能犯的错误。如果书中还能包含一些关于如何通过仿真软件进行参数验证和优化的指导，那将是极大的福音。

我是一名在校的大学二年级学生，主修电子信息工程专业。目前我们正在学习电路分析和模拟电子技术的基础课程，我对各种电路的数学建模和计算过程感到非常困惑。每次老师在黑板上写下复杂的微分方程或者进行复杂的矩阵运算时，我都感觉像是在看天书，完全跟不上思路。我更希望能够学习到如何将这些理论知识转化为实际的工程计算，例如，如何计算一个RC低通滤波器的截止频率，或者如何估算一个晶体管放大器的电压增益和输入输出阻抗。我特别渴望能有一本书，能够用通俗易懂的语言，一步一步地讲解清楚这些计算的来龙去脉，并且能够提供一些图示来帮助我理解。我希望这本书能够包含一些实际的电路设计案例，并且在每个案例中都详细展示计算的过程和结果，最好还能提供一些简单的实验或者仿真练习，让我能够亲手去验证这些计算的正确性。如果这本书能够提及一些在实际工程中常用的计算简化方法，或者提供一些计算电路参数的速查表，那对我来说将是极大的帮助。我希望通过这本书，能够真正理解电路设计中的“为什么”，而不仅仅是死记硬背公式。

在我看来，电路设计工程计算最核心的魅力在于它能够将抽象的物理定律转化为可预测、可控的设计结果。我一直在寻找一本能够深入剖析这些计算背后的数学原理，并且能够展示如何将这些原理应用于各种实际电路设计场景的书籍。我希望这本书能够详细讲解线性电路分析、瞬态响应分析、稳态分析等基本方法，并且能够展示如何使用拉普拉斯变换、傅里叶变换等数学工具来求解复杂的电路问题。我对于那些能够提供详细推导过程，让我能够理解公式是如何一步一步得出的书籍有着特别的偏好。此外，我也非常关注非线性电路的分析，例如二极管、三极管等半导体器件在不同工作模式下的等效电路模型以及相关的计算方法。我希望能通过这本书，掌握如何构建精确的电路模型，并利用这些模型进行准确的性能预测和优化。如果书中能够提及一些关于如何利用微积分、微分方程等数学工具来解决电路设计中的挑战，那将是对我数学功底的绝佳补充。

作为一名嵌入式系统工程师，我日常的工作重点在于软件开发和系统集成，但有时候也需要与硬件工程师紧密合作，进行一些基本的电路选型和初步的电路调试。在这种情况下，我对电路的功耗、信号匹配以及接口的电平转换等方面会有一些基本的需求，但我并不需要成为一名专业的模拟电路设计专家。我希望能够找到一本能够快速入门，并且能够提供实用的工程计算技巧的书籍。例如，如何根据不同的电源电压和电流需求，估算出合适的DC-DC转换器或LDO的参数；在连接不同的传感器时，如何根据其输出信号特性，选择合适的接口电路和电阻匹配；或者在设计低功耗设备时，如何通过计算来优化各个模块的电源管理策略。我不需要深入到复杂的滤波器设计或者射频电路的理论推导，但我希望能够理解一些基础的计算原理，以便更好地与硬件团队沟通，并且能够独立完成一些简单的硬件评估工作。如果这本书能够提供一些关于如何使用万用表、示波器等基本测量工具进行电路参数验证的指导，那就再好不过了。

我对模拟电路设计中的滤波器设计一直抱有浓厚的兴趣，尤其是各种不同的滤波器类型，如巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔滤波器等，它们各自的特性和在不同应用场景下的优缺点，都让我觉得非常神奇。我希望能够找到一本能够系统地介绍这些滤波器设计方法的书籍，并且详细讲解如何根据特定的性能指标，例如通带纹波、阻带衰减、过渡带宽度等，来计算出所需的滤波器阶数、元器件值以及电路结构。我对那些能够提供详细推导过程，让我理解为什么这样设计会得到那样结果的书籍情有独钟。此外，我也非常关注数字滤波器设计，特别是如何将模拟滤波器的设计思想应用到数字信号处理中，以及如何选择合适的数字滤波器类型和计算其系数。如果这本书能够包含一些关于有限脉冲响应（FIR）和无限脉冲响应（IIR）滤波器的详细设计方法和应用案例，那就太棒了。我渴望能够通过这本书，掌握独立设计各种高性能滤波器电路的能力，并将这些知识应用到我的音频处理或通信系统项目中。

从工程实际角度去看待问题 值得一读

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