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出版者:

作者:Tripathy, S. C.

出品人:

頁數:464

译者:

出版時間:

價格:785.00元

裝幀:

isbn號碼:9781842654545

叢書系列:

圖書標籤:

• 電力電子
• 電力變換
• 開關電源
• 逆變器
• 整流器
• 電力係統
• 電路分析
• 控製係統
• 半導體器件
• 電機驅動

《電子電路設計與應用》 內容提要： 本書旨在為讀者提供一套全麵而深入的電子電路設計與應用知識體係，內容涵蓋從基礎理論到復雜係統實現的各個層麵。不同於側重於電力轉換和高功率器件的傳統教材，本書聚焦於信號處理、模擬與數字集成電路的原理、設計方法和實際應用。全書結構清晰，邏輯嚴謹，旨在培養讀者獨立分析和解決實際電子工程問題的能力。 第一部分：電子電路基礎理論與器件 本部分首先迴顧和深化瞭半導體物理基礎，重點講解瞭PN結、BJT和MOSFET等有源器件的工作原理和關鍵參數。在此基礎上，詳細闡述瞭二極管、晶體管在不同偏置條件下的工作特性，為後續的放大電路分析奠定理論基礎。 1.1 半導體器件原理深化： 深入探討瞭MOSFET的溝道調製效應、亞閾值導電機製以及高頻特性。對於功率器件，簡要介紹瞭IGBT和SiC器件的結構特點，但重點分析其作為開關管時在低壓信號驅動下的等效電路模型，而非其高功率處理能力。 1.2 基礎放大電路分析： 詳細分析瞭單級和多級放大器的設計與頻率響應。內容覆蓋瞭共源、共集、共基、共射等基本組態的增益、輸入/輸齣阻抗計算。重點講解瞭負反饋理論，包括反饋的類型（串聯、並聯、串並聯）及其對電路性能（增益穩定性、帶寬、失真度）的影響。引入瞭波特圖分析法，用以精確預測電路的頻率特性。 第二部分：模擬集成電路設計 本部分是全書的核心之一，專注於現代模擬集成電路（IC）的設計技術，這是電力電子學中較少深入探討的領域。 2.1 運算放大器（Op-Amp）的深入設計： 從最基本的輸入級（BJT和MOSFET）開始，依次講解瞭跨導電路、偏置電流源的匹配與失配分析。重點構建瞭二級和三級運算放大器的結構，包括米勒補償、共源共柵輸齣級的設計。詳細介紹瞭如何利用反饋技術優化帶寬和相位裕度，並針對噪聲性能進行優化設計。 2.2 經典模擬子電路模塊： 詳細解析瞭電流鏡（Current Mirror）的各種拓撲結構（如鏡像、委內瑞拉式、威爾遜式），分析其在提高輸齣阻抗和匹配精度方麵的優劣。同時，深入探討瞭開關電容電路、鎖相環（PLL）的基本結構和設計考量，這些是實現頻率閤成和數據同步的關鍵模塊。 2.3 數據轉換器原理與實現： 詳細介紹瞭模數轉換器（ADC）和數模轉換器（DAC）的工作原理。對於ADC，側重於逐次逼近式（SAR）、流水綫式（Pipeline）和Sigma-Delta（ΣΔ）結構的內部結構、精度限製（如DNL/INL）和采樣保持電路的設計。對於DAC，則重點分析瞭電阻梯形和電流舵結構，以及如何通過過采樣技術改善信噪比。 第三部分：數字電子學與邏輯電路 本部分覆蓋瞭數字係統的基礎構建單元，強調瞭實際CMOS邏輯門電路的延遲、功耗和魯棒性設計。 3.1 CMOS 邏輯門電路分析： 詳細分析瞭標準的CMOS反相器、NAND和NOR門的靜態和動態特性。重點講解瞭扇入（Fan-in）和扇齣（Fan-out）對電路速度和功耗的影響。引入瞭傳輸門（Transmission Gate）和基於CMOS的靜態隨機存取存儲器（SRAM）單元的結構原理。 3.2 組閤邏輯與時序邏輯： 講解瞭布爾代數、卡諾圖化簡以及多級邏輯的設計。在時序邏輯方麵，深入分析瞭鎖存器（Latch）和觸發器（Flip-Flop）的建立時間、保持時間要求。詳細介紹瞭寄存器組、有限狀態機（FSM）的設計流程，並使用Verilog HDL語言對關鍵邏輯模塊進行瞭行為級描述示例，但重點仍停留在硬件級理解，而非高層次綜閤。 3.3 時序分析與同步設計： 這一章節專注於現代數字電路的時序約束。講解瞭時鍾偏移（Skew）、時鍾抖動（Jitter）對係統穩定性的影響。介紹瞭同步設計的基本原則，包括使用鎖相環（PLL）和延遲鎖定環（DLL）來生成和分配乾淨的時鍾信號，以確保數據在正確的時間窗口內被捕獲。 第四部分：信號完整性與係統級考量 本部分將電路理論提升到係統層麵，探討瞭在高速和高密度電路闆上必須考慮的關鍵物理效應。 4.1 傳輸綫理論基礎： 詳細介紹瞭互聯導綫的電磁特性，包括特性阻抗、反射、衰減和串擾。講解瞭史密斯圓圖在阻抗匹配中的基本應用，重點在於如何使用終端電阻或L/C網絡來消除信號的反射，確保信號的上升沿和下降沿完整性。 4.2 噪聲與串擾分析： 區分瞭電源噪聲（地彈、電源灌電流）和信號耦閤（串擾）。提供瞭PCB布局設計中關於分割、去耦電容選擇和走綫間距的工程準則，以最小化相鄰信號綫之間的耦閤效應。 4.3 傳感器接口與信號調理： 探討瞭如何將物理世界的模擬信號（如溫度、壓力、光信號）轉化為可被數字係統處理的電信號。內容包括橋式傳感器接口、低噪聲前置放大器（LNA）的設計、有源濾波器（如Sallen-Key、切比雪夫濾波器）在抗混疊和信號平滑中的應用，以及如何處理小信號的直流偏置和漂移問題。 總結： 本書的最終目標是使讀者能夠自信地設計齣功能完備、性能可靠的模擬和數字混閤信號電路，特彆是在低功耗、高精度和高速率要求的應用領域，如精密儀器儀錶、高性能數據采集係統以及嵌入式係統的核心控製電路。本書避免瞭對大功率開關器件、電磁兼容性（EMC）高功率輻射測試的深入講解，聚焦於信號流和信息處理的層麵。

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