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出版者:科学出版社发行部

作者:龙忠琪

出品人:

页数:310

译者:

出版时间:2004-1

价格:26.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787030124005

丛书系列:

图书标签:

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《电路设计指南：从理论到实践》 本书旨在为电子工程领域的学生、研究人员和工程师提供一份全面的电路设计入门指南。我们深入探讨了构成现代电子设备基石的各类电路的原理、分析方法和设计流程，强调理论知识与实际应用相结合，帮助读者建立扎实的电路设计基础，并能独立解决实际工程问题。 第一部分：基础电路理论回顾与深化 我们将从最基础的直流电路和交流电路概念入手，但不会仅仅停留在教科书式的讲解。我们会通过大量实际案例，分析电阻、电容、电感等基本元件在不同电路拓扑中的行为。欧姆定律、基尔霍夫定律等基本定律的应用会通过丰富的实例加以演示，并引导读者理解这些定律的深层含义及其在复杂电路分析中的作用。 交流电路部分，我们将重点讲解相量分析法，并深入探讨RLC串联和并联谐振电路的特性，分析其在信号滤波和频率选择中的关键作用。傅里叶级数和拉普拉斯变换等数学工具的引入，将帮助读者理解电路的瞬态响应和稳态响应，为后续更复杂的电路分析打下基础。 第二部分：半导体器件及其应用 本书将详细介绍半导体器件的工作原理，包括PN结二极管、稳压二极管、肖特基二极管等。我们会深入剖析二极管的伏安特性曲线，讲解其在整流、钳位、限幅等电路中的应用。 BJT（双极结型晶体管）和MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）作为放大电路的核心元件，我们将对它们的结构、工作区域、参数特性进行深入讲解。从共发射极、共集电极、共基极放大器到共源极、共漏极、共栅极放大器，我们将逐一分析它们的电压增益、电流增益、输入阻抗和输出阻抗，并提供设计指南，指导读者如何根据具体需求选择合适的晶体管和电路结构，以实现所需的放大性能。 第三部分：放大电路与反馈系统 本部分将集中探讨各种类型的放大电路，包括差分放大器、运算放大器（Op-amp）及其基本应用。我们将详细讲解差分放大器的共模抑制比（CMRR）和差模增益，以及它在抑制噪声和实现精密测量中的重要性。 运算放大器作为现代模拟电路设计的“万金油”，我们将对其理想模型和实际参数进行详细介绍，并展示其在反相放大器、同相比例放大器、加法器、减法器、积分器、微分器等经典电路中的应用。通过分析运算放大器的反馈机制，我们将引入负反馈和正反馈的概念，并深入探讨负反馈对放大器性能的改善作用，如提高稳定性、扩展带宽、降低失真等。 第四部分：信号处理与滤波电路 信号的滤波和处理是模拟电路设计中的重要环节。本部分将介绍各种滤波器类型，包括低通、高通、带通和带阻滤波器。我们将从原型滤波器（如巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔滤波器）的特性出发，讲解如何通过迁移和设计来实现所需的滤波频率和衰减特性。 书中还将介绍有源滤波器和无源滤波器的设计方法，重点关注运算放大器在有源滤波器设计中的应用，包括Sallen-Key拓扑和MFB（多反馈）拓扑。同时，我们将探讨混响器、采样保持电路等信号处理模块的设计，以及它们在数据采集和通信系统中的作用。 第五部分：振荡电路与波形发生器 振荡电路是产生周期性信号的关键。本部分将详细介绍基于RC网络和LC网络的振荡器，包括RC相移振荡器、文氏电桥振荡器、哈特莱振荡器、科勒皮茨振荡器等。我们将分析它们的起振条件、频率决定因素以及输出波形的特点。 同时，我们将介绍多谐振荡器、施密特触发器等波形发生电路，以及如何利用它们产生方波、三角波、锯齿波等标准波形。这些电路在时序控制、信号整形和测试设备中扮演着重要角色。 第六部分：电源电路与稳压技术 稳定的电源是电子系统正常工作的保证。本部分将详细介绍开关电源和线性电源的设计。线性稳压器（如串联型和并联型稳压器）的结构、工作原理和设计参数将得到深入讲解。 开关电源部分，我们将介绍 Buck（降压）、Boost（升压）、Buck-Boost（升降压）等基本拓扑的原理，分析其效率和瞬态响应。我们将讨论脉冲宽度调制（PWM）控制技术在开关电源中的应用，并指导读者如何根据功率需求和输出电压精度进行设计。 第七部分：模数转换与数模转换 在数字系统中，模拟信号和数字信号的相互转换至关重要。本部分将深入介绍模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的工作原理、分类和关键参数，如分辨率、采样率、线性度等。 我们将讲解不同类型的ADC，如逐次逼近型ADC、Σ-Δ型ADC、并行比较型ADC等，并分析它们的优缺点及其适用场景。同样，我们将探讨不同类型的DAC，如电阻网络型DAC、电流输出型DAC等。通过实际案例，我们将展示如何选择合适的ADC和DAC来实现数据采集和信号重构。 第八部分：电路设计中的实用技巧与问题排查 除了理论知识，本书还将分享大量电路设计的实用技巧和常见问题排查方法。我们将讨论PCB布局的原则，包括信号完整性、电源完整性、接地设计等，以及如何有效地减少噪声和干扰。 我们还将提供一些关于元器件选型、参数匹配、功耗估算和热管理方面的建议。同时，本书将指导读者如何利用仿真工具（如SPICE）进行电路分析和验证，并提供常见电路故障的诊断思路和排除方法，帮助读者在实际设计和调试过程中少走弯路。 本书特点： 理论与实践并重： 紧密结合实际应用，通过丰富的案例分析和设计实例，帮助读者理解抽象的理论概念。 循序渐进的教学方法： 从基础概念出发，逐步深入到复杂的电路设计，适合不同层次的读者。 注重工程思维： 强调电路设计的权衡取舍，引导读者在性能、成本、功耗之间做出最优选择。 丰富的图示与表格： 配备大量电路图、波形图和数据表格，便于理解和查阅。 解决实际问题的导向： 旨在培养读者独立分析和解决实际电路设计问题的能力。 通过对《电路设计指南：从理论到实践》的学习，您将掌握现代电子电路设计所需的核心知识和技能，为您的电子工程职业生涯打下坚实的基础。

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我必须承认，这本书的**信息密度非常高**，初次阅读时需要投入大量精力去消化每一个概念。它不像市面上一些流行的入门书籍那样，用大量篇幅去介绍最基础的欧姆定律或基尔霍夫定律，而是**直接聚焦于集成电路的特有挑战**。它对**电流镜的设计**进行了极为详尽的拓扑分析，从最简单的两管结构，到改进的叠层（Cascode）结构，再到实现高输出阻抗的镜像放大器，每种结构的适用场景、增益带宽积的限制以及失配敏感性都被剖析得淋漓尽致。更让我赞叹的是，作者在讲解**混血（Mixed-Signal）接口**时，对隔离和地弹（Ground Bounce）问题的处理方法，体现了极高的系统级工程素养。这本书的编写风格，透露出作者对该领域深刻的洞察力，它提供了一套**自洽的、相互关联的知识体系**，让你能够清晰地看到，为什么在某一设计点上必须做出某种妥协。它强调的不是“能工作”，而是“**如何工作在最佳状态**”，这对于追求极限性能的模拟设计者来说，是无可替代的指导。

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这本书的结构设计，简直就是为那些渴望深入理解**系统级设计**的读者量身定做的。它的叙事逻辑不是简单地堆砌单级放大器，而是围绕着“如何构建一个高性能的模拟子系统”这一核心目标展开的。当我读到关于**运算放大器（OTA）**的章节时，我发现作者的处理方式非常系统化：先讨论开环增益的来源和限制，接着深入探讨频率补偿的各种技术，从米勒补偿到瀑布补偿，每一种方法的物理意义和适用场景都分析得极为透彻。最精彩的是，它没有停留在基本的二极管连接或共源级，而是迅速过渡到**双极性输入级**的选择，并对比了BJT和MOS输入级在噪声和失调电压上的权衡。这种从宏观需求倒推到微观实现的组织方式，极大地提升了我的设计视野。我不再只是满足于实现一个功能，而是开始思考如何在一个复杂的集成电路环境中，去优化我的**功耗、噪声和带宽**这三者的平衡点。书中的每一个设计模块，都被视为整个系统中的一个“组件”，作者强调了**版图设计对电路性能**的决定性影响，比如寄生电容和耦合效应的讨论，这是很多理论教材经常忽略的“软科学”部分，但它恰恰是决定最终产品能否量产的关键。

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这本书的讲解方式真是让人耳目一新，它没有那种高高在上的学术腔调，而是用一种非常贴近实际的语言，把那些原本看起来晦涩难懂的模拟电路概念，一点点地剖析开来。我印象最深的是关于MOSFET工作原理的那几章，作者没有直接抛出复杂的数学公式，而是通过一系列生动的比喻和图示，让我们清晰地理解了电荷积累、沟道形成、以及不同工作状态下的电流传输机制。特别是对于**器件物理基础**的阐述，显得格外扎实，这对于后续理解复杂的**跨导、输出电阻**等参数至关重要。很多教材在这块往往一带而过，但这本书却花费了大量的篇幅去构建一个坚实的物理模型，这使得我在后续分析反馈电路的稳定性时，能够做到知其然更知其所以然。而且，书中穿插的那些小型设计案例，比如一个简单的共源放大器的偏置设计，都非常注重**实际的工艺参数**对设计选择的影响，而不是纯粹的理论推导。这对我这种刚刚接触模拟设计的人来说，是极大的帮助，它教会我的不是如何套用公式，而是如何**像一个真正的工程师那样去思考**电路的局限性和可行性。整体感觉，这本书更像是一位经验丰富的导师，手把手地带着你走过从晶体管基础到核心电路模块的每一步，节奏把握得非常好，不会让人感到压力过大。

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从阅读体验的角度来看，这本书的语言风格充满了**严谨的学术气息，但又不失清晰的逻辑性**。它似乎更侧重于为读者提供一个全面且深入的理论框架，而不是侧重于花哨的、最新的工艺节点演示。对于那些希望打下扎实**线性电路理论**基础的研究生或者资深工程师来说，这无疑是一份宝贵的财富。我对其中关于**噪声分析**的章节印象极为深刻，它不仅仅罗列了热噪声、闪烁噪声的公式，而是详细推导了这些噪声源在不同电路拓扑中对输出信噪比（SNR）的具体贡献。作者非常擅长使用**数学工具**来量化设计选择的优劣，每一个结论都有坚实的理论支撑，这一点让我非常信赖。例如，在讨论开关电容电路时，它不仅给出了电荷共享的原理，还深入探讨了时钟前馈（Clock Feedthrough）和毛刺（Charge Injection）的产生机理以及抑制方法。这种对**底层物理现象的深挖**，使得我对模拟CMOS设计的理解达到了一个全新的深度，不再满足于表面的参数指标。

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这本书的价值在于它成功地架起了一座**从基础理论到实际应用**的桥梁，尽管它对新手可能略显陡峭，但对于已经掌握了晶体管I-V特性曲线的读者来说，简直是打开了新世界的大门。它在介绍**数据转换器**核心单元时，表现出了极高的工程智慧。比如，在讨论SAR ADC时，作者花费了大量笔墨分析了**比较器的设计**对于整体ADC精度的影响，强调了动态失调和恢复时间的重要性，这远比单纯讲解DAC的单调性要来得实在。书中的例题和习题设计得非常巧妙，它们往往要求读者**综合运用**前几章学到的知识点去解决一个包含多模块交互的复杂问题，而不是孤立地考察某个概念。我个人非常欣赏它对**高精度模拟电路**设计中常见陷阱的揭示，比如如何处理温度漂移、电源抑制比（PSRR）的优化，以及如何利用匹配和冗余设计来提高电路的鲁棒性。这本书真正教会我的，是如何在**非理想的真实世界**中进行电路优化，而不是在理想的仿真环境中闭门造车。

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