21世纪高等教育规划教材·电工电子技能实训教程(上下)

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出版者:
作者:袁照兰
出品人:
页数:423
译者:
出版时间:2010-8
价格:55.00元
装帧:
isbn号码:9787807120162
丛书系列:
图书标签:
  • 电工电子
  • 技能实训
  • 高等教育
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具体描述

电工电子技能实训上下册,ISBN:9787807120162,作者:

《现代集成电路设计与应用丛书:高性能运算放大器实用电路解析》 内容简介 本书聚焦于现代电子系统设计中至关重要的核心元件——运算放大器(Operational Amplifier, Op-Amp)。作为模拟电子领域应用最为广泛、功能最为强大的集成电路之一,运算放大器构成了从信号调理、滤波、放大到数据采集等几乎所有模拟和混合信号电路的基础骨架。本书旨在为电子工程专业学生、科研人员以及一线电子工程师提供一套系统、深入且高度实用的运算放大器理论知识与电路设计实践指南。 第一部分:运算放大器基础与核心参数剖析 本部分首先回顾了运算放大器(Op-Amp)的发展历程及其理想模型与实际模型的差异。重点解析了影响运算放大器性能的关键指标,这些参数直接决定了其在特定应用场景下的适用性。 1. 静态特性与直流参数深入解读: 详细阐述了开环电压增益($A_{vo}$)、输入阻抗($Z_{in}$)和输出阻抗($Z_{out}$)。特别针对输入失调电压($V_{os}$)、输入偏置电流($I_B$)和输入失调电流($I_{os}$)进行了详尽的数学建模和实际电路中的影响分析,指导读者如何通过电路拓扑和器件选择来最小化这些直流误差。 2. 动态特性与频率响应: 深入探讨了运算放大器的动态性能,包括增益带宽积(GBW)、相位裕度(PM)和单位增益交叉频率。通过伯德图(Bode Plot)分析,清晰展示了高频信号下的滚降特性和稳定性问题。本章还涵盖了如何利用米勒补偿(Miller Compensation)等技术来优化反馈电路的瞬态响应和稳定性。 3. 噪声分析与抑制: 电子系统性能的终极瓶颈往往是噪声。本书系统性地介绍了电压噪声源(如热噪声、闪烁噪声)和电流噪声源,并提供了运算放大器等效噪声模型。针对不同应用(如精密测量、射频前端),给出了降低系统总噪声的有效设计策略,包括低噪声运放的选择和滤波器布局优化。 第二部分:经典与前沿的运算放大器电路拓扑实现 本部分从电路实现的视角,详细解析了多种核心的运算放大器应用电路,强调了非理想因素在实际电路中的体现。 1. 线性放大电路的精细设计: 涵盖了反相放大器、同相放大器、差分放大器以及仪表放大器(Instrumentation Amplifier, IA)。对于仪表放大器,重点分析了其共模抑制比(CMRR)的实现机制和影响因素,并展示了如何利用三运放结构和单片结构实现高精度信号的差分采集。 2. 有源滤波技术: 抛弃了传统的RC无源滤波器,转而专注于有源滤波器设计。详细介绍了巴特沃斯(Butterworth)、切比雪夫(Chebyshev)和贝塞尔(Bessel)滤波器在运算放大器基础上的实现原理(如萨伦-基(Sallen-Key)拓扑和多反馈(MFB)拓扑)。书中提供了针对不同阶数和通带增益的精确设计表格与计算流程,确保滤波器的截止频率精度和相位响应特性符合设计要求。 3. 比较器与非线性应用: 讨论了运算放大器作为高速比较器的应用局限性(如延迟和毛刺)。同时,深入剖析了利用运算放大器实现的函数发生器电路,如积分器、前馈补偿的三角波/方波发生器,以及精确的乘法器和对数放大器电路。 第三部分:高速、低功耗与特殊功能运算放大器设计考量 随着便携式设备和高速数据处理需求的增长,对运算放大器的要求也日益严苛。本部分着重于解决这些前沿挑战。 1. 高速运放与跨导设计: 针对需要处理高频信号的应用,本书详细解析了采用电流反馈(Current Feedback)架构的运算放大器,并对比了其与电压反馈架构在带宽、压摆率(Slew Rate)和输入特性上的权衡。重点讲解了如何设计高速运放的输出级以驱动低阻抗负载,并有效管理寄生电容。 2. 低功耗与轨到轨(Rail-to-Rail)技术: 探讨了在微安级功耗预算下实现足够性能的CMOS和BJT工艺设计技巧。详细分析了轨到轨输入级和输出级的结构,如共源共栅(TGC)和推挽(Push-Pull)结构,如何确保信号幅度能完全覆盖电源电压范围,这对于单电源供电系统至关重要。 3. ADC驱动与数据采集链集成: 讲解了运算放大器在模数转换(ADC)前端的关键作用。内容包括如何根据ADC的采样率和有效位数(ENOB)来选择和配置驱动放大器,如何设计低失真驱动电路以满足高速SAR ADC和Sigma-Delta ADC的要求,以及如何处理采样保持电路(Sample-and-Hold)中的毛刺效应。 第四部分:布局、仿真与故障诊断 理论设计必须辅以精确的实践验证。本书最后一部分强调了电路板级实现的重要性。 1. PCB 布局的关键原则: 强调了模拟电路和数字电路的分离(打地星),电源去耦电容的选型与放置,以及信号走线对高频性能和噪声耦合的影响。特别针对高精度电路,详细说明了如何利用泪滴法(Tear Drop Technique)优化焊盘连接,以及如何处理敏感的反馈回路的布线。 2. SPICE 仿真与模型使用: 指导读者如何利用主流仿真软件(如 PSpice 或 LTSpice)建立准确的运放模型。重点介绍参数扫描、蒙特卡洛分析等高级仿真技术,用于评估工艺角和温度变化对电路性能的影响,从而在流片前识别潜在的设计风险。 3. 实际故障排除: 提供了基于示波器和矢量网络分析仪(VNA)的系统性故障诊断流程。涵盖了振荡、直流漂移、共模抑制不佳等常见问题的分析思路和快速修复方法。 适用对象: 本书内容深度适中,既涵盖了模拟电子技术的基础知识,又深入到前沿设计实践,非常适合作为高等院校电子信息类专业的“模拟集成电路设计”、“信号处理电路”或“嵌入式系统模拟接口设计”课程的参考教材或高年级实践指导用书。同时,它也是电子研发工程师、系统集成工程师进行高性能模拟前端模块设计的必备工具书。 通过本书的学习,读者将不仅掌握运算放大器的参数解读能力,更能够独立完成从需求分析到高精度、高速度、低功耗的实际电路设计、仿真与调试的全过程。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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这套教材的深度和广度确实令人印象深刻。我以前看过的几本相关书籍,要么过于偏重理论的数学推导,让动手能力强的人感到枯燥;要么就是操作手册的集合,缺乏系统性的理论支撑。这本教材成功地找到了一个平衡点。它在介绍晶体管工作原理时,既给出了必要的半导体物理基础,又很快过渡到实际电路设计中的应用场景,比如放大电路的偏置设计,它没有回避那些复杂的计算,但同时提供了非常实用的经验公式和简化模型,这对于工程实践者来说至关重要。此外,教材对新兴技术的引入也保持了应有的敏感度。虽然我还没翻到后面章节,但从目录结构来看,对于嵌入式系统基础和传感器接口等内容的安排,显示出编著者与时俱进的努力。这不仅仅是一本关于“电工电子”的教材,更像是一份通往现代工程技术领域的高速公路地图,指引我们去探索更广阔的技术前沿。

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说实话,刚开始我对这套书的期望值并没有那么高,市面上涉及电工电子的教材汗牛充栋,大多都是大同小异的理论堆砌。但是,当我翻开第一章的绪论部分时,立刻感受到了它的不同之处。作者似乎非常注重“实训”二字在高等教育中的实际意义,开篇并没有直接跳入枯燥的欧姆定律,而是花了不少篇幅探讨了现代电子技术对工程人才能力模型构建的重要性。这种拔高的视角,让读者能更快地进入到“为什么我要学这个”的状态,而不是被动地接受知识点。我尤其欣赏它对实验设计理念的阐述,不是简单地告诉你“怎么做”,而是深入讲解了“为什么这么做”背后的工程思维。比如,在描述某一测量方法时,书中对比了两种不同仪表的精度和适用场景,分析了误差来源,这远比教科书上那种标准化的操作步骤要来得实在和深刻。这套书给我的感觉是,它把自己定位成一个经验丰富的导师,而不是一个冷冰冰的知识搬运工,引导你思考背后的原理和取舍。

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我是一个非常注重学习效率的人,如果一本书内容组织得混乱,我很容易失去耐心。这套教材在结构编排上展现出极高的成熟度,特别是上下册的分册策略非常明智。上册似乎聚焦于基础理论的夯实和常用元件(如电阻、电容、二极管、三极管)的特性分析与基础应用;而下册则明显转向了系统集成和功能模块的实现,比如运算放大器的高级应用、数字逻辑电路的综合等。这种循序渐进的安排,极大地减轻了初学者在面对庞大知识体系时的心理负担。更值得称赞的是,每章末尾的“自测与思考题”,设计得很有层次感,从简单的概念回顾到复杂的系统分析题都有涵盖,而且题目往往紧密结合了书中讲解的实际案例,保证了知识的内化过程是主动的、建构性的,而不是被动的死记硬背。这种设计,真正体现了高等教育对培养独立解决问题能力的追求。

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这套书的语言风格是我最为欣赏的一点。它不像某些学术著作那样故作高深,充满了晦涩难懂的术语和拗口的句子。相反,它的行文流畅自然,逻辑清晰,即便是初次接触复杂电路概念的读者,也能通过作者的耐心引导逐步建立起对电路行为的直观理解。作者在解释一些概念时,常常会采用类比推理的方法,将抽象的电学现象与日常生活中更容易理解的事物联系起来,比如用“水流和压力”来比喻“电流和电压”,这种接地气的讲解方式极大地降低了学习门槛。同时,它又恰到好处地保持了技术用语的专业性,确保我们在理解概念的同时,也掌握了行业标准的表达方式。总的来说,这本教材在“可读性”和“专业性”之间找到了一个近乎完美的平衡点,让人愿意长时间沉浸其中,而不是把它束之高阁,只在考试前匆匆翻阅。

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这本书的封面设计挺有意思的,那种深蓝色的背景,配上一些电路图的线条勾勒出的图案,看起来就让人感觉专业又严谨。我拿到这本书的时候,最先关注的就是它的装帧和排版。通常这种技术类的教材,如果排版不好,会让人看了很头疼,但幸运的是,这本教材的字体大小和行距处理得相当到位,阅读起来不费劲。而且,那些关键的公式和图示部分,都用加粗或者不同的颜色做了区分,在快速翻阅查找资料的时候能省下不少时间。当然,光好看还不够,我更期待它内容上的扎实程度。作为一本面向“高等教育规划”的教材,它给人的感觉就是厚重,似乎涵盖了从基础理论到实际操作的方方面面。我特别注意到目录结构非常清晰,章节之间的逻辑关系梳理得很流畅,这对于自学或者课堂教学的衔接都很有帮助。希望接下来的内容能像它的外观一样,经得起推敲,真正能帮助我们构建起坚实的电工电子基础框架。这本书的实体触感也很好,纸张的质量看上去比较耐用,毕竟实训类的书籍免不了要经常翻阅和做笔记,好的装帧确实能提升学习的愉悦感。

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