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出版者:东方科龙

作者:

出品人:

页数:275

译者:

出版时间:2004-7

价格:23.00元

装帧:

isbn号码:9787030135803

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《深入浅出：模拟与数字电路原理与设计实践》 一、书籍定位与核心价值 本书是一本面向电子工程专业学生、初级工程师以及对电路原理有深度学习需求的自学者精心编写的教材与实践指南。它旨在以一种既严谨又直观的方式，系统阐述现代电子系统的基石——模拟电路和数字电路的核心概念、基本规律及其在实际工程中的应用。我们摒弃了过度复杂的数学推导和晦涩的理论灌输，转而采用大量精心挑选的工程实例和清晰的图解，帮助读者建立起对电路行为的“工程直觉”。 本书的独特之处在于其“理论-仿真-实践”三位一体的教学模式。我们不仅讲解了电路“为什么”是这样工作，更侧重于指导读者“如何”去设计和实现一个可靠的电路。 二、内容结构与深度解析 全书共分为上下两篇，近三十章，内容覆盖了从最基础的元器件行为到复杂系统级设计方法的全过程。 上篇：模拟电路——信号的连续世界 第一部分：基础器件与模型构建（第1章至第5章） 本部分是理解模拟电路的基石。我们首先回顾了基尔霍夫定律、戴维南/诺顿定理在动态电路中的应用。随后，重点深入分析了电阻、电容、电感这三大无源元件在时域和频域中的特性。 核心内容聚焦于半导体基础。详细讲解了PN结的物理机制、稳态与动态特性，并在此基础上构建了双极性晶体管（BJT）和场效应晶体管（MOSFET）的工程模型。我们强调了如何从晶体管的I-V特性曲线中提取出其在不同工作区域（截止、放大、饱和）下的等效小信号模型，这是进行放大器线性度分析的前提。 第二部分：放大电路分析与设计（第6章至第12章） 本部分是模拟电路的重中之重。 1. 基本放大组态与偏置： 系统分析了共源、共集、共基（以及BJT的相应组态）的输入阻抗、输出阻抗、电压/电流增益和带宽。特别强调了自给偏置、分压偏置等稳定直流工作点的设计方法，并引入了晶体管参数集成的概念，以应对工艺变化带来的影响。 2. 频率响应与反馈理论： 引入了波特图和增益裕度/相位裕度的概念，用于评估电路的稳定性。对电压串联、电流并联等四种基本反馈组态进行了详细的拓扑分析，阐释了反馈对增益、带宽、输入/输出阻抗的精确影响。 3. 集成电路基础： 介绍了差分放大器的结构与优势，重点解析了共模抑制比（CMRR）的计算和提升方法。同时，简要介绍了运算放大器（Op-Amp）的内部结构框图，并以理想运放模型为基础，推导了反相、同相、加法、减法、积分、微分电路的传递函数。 第三部分：信号处理与电源管理（第13章至第15章） 本部分将理论应用于实际信号处理和能源传输。 有源滤波器设计： 深入讲解了巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）滤波器的设计准则，并指导读者使用Sallen-Key等经典拓扑，实现特定截止频率和通带增益的二阶有源滤波器。 振荡器与波形发生： 分析了正弦波振荡器（如RC相移振荡器、文氏桥振荡器）的起振条件，并讨论了弛张振荡器的基本原理。 直流-直流转换： 简要介绍了开关电源的基本拓扑（Buck、Boost），重点在于分析其工作模式和平均状态模型，为理解高效电源设计打下基础。 下篇：数字电路——逻辑的离散世界 第四部分：组合逻辑与布尔代数（第16章至第20章） 本部分从最基础的逻辑门开始，构建起数字系统的理论框架。 1. 逻辑代数基础： 详细阐述了布尔代数的公理、基本定理以及德摩根定律，并教授了如何利用卡诺图（K-Map）和奎因-麦克拉斯基（Quine-McCluskey）方法进行逻辑函数的化简。 2. 门电路与逻辑族： 对TTL和CMOS逻辑族进行了深入的对比分析，重点讨论了扇入、扇出、噪声容限和功耗特性，强调了现代数字系统对CMOS技术的依赖。 3. 组合电路设计： 教授了编码器、译码器、多路复用器（MUX）、数据选择器等核心组合器件的设计与应用。以加法器（半加器、全加器、多位加法器）的结构推导为例，展示了系统模块化设计的过程。 第五部分：时序逻辑与状态机设计（第21章至第25章） 本部分处理电路随时间变化的动态行为。 1. 存储元件： 详细分析了基本锁存器（Latch）的建立时间与保持时间要求，进而引入了D触发器、JK触发器等同步时序元件。 2. 时序系统分析： 引入了时钟偏斜（Clock Skew）、毛刺（Glitch）等实际问题，讲解了如何通过时序图来分析系统是否满足建立时间（$t_{setup}$）和保持时间（$t_{hold}$）约束。 3. 有限状态机（FSM）： 采用Mealy和Moore模型，系统教授了状态图、状态表到实际电路的转换过程。通过设计一个异步序列检测器和一个简单的交通灯控制器案例，巩固了FSM的设计流程。 第六部分：存储器、交互与系统接口（第26章至第30章） 本部分将数字逻辑扩展到实际的存储和控制层面。 半导体存储器： 区分了SRAM和DRAM的工作原理、读写时序，并讲解了存储器的扩展方式（地址译码）。 可编程逻辑器件（PLD）： 简要介绍了PAL和FPGA的基本结构，强调现代数字设计正日益依赖硬件描述语言（HDL）进行综合。 数模/模数转换： 详细分析了ADC（如逐次逼近式、双积分式）和DAC（如电阻梯形网络、R-2R）的精度参数（分辨率、非线性误差），阐释了信号数字化过程中的关键瓶颈。 三、实践导向特色 本书的每章后都附带了“设计挑战”和“仿真验证”环节。 设计挑战： 提供了贴近工业界需求的小型项目，例如：设计一个具有特定增益和滤波特性的生物信号预处理器（模拟部分），或设计一个基于有限状态机的自动售货机控制器（数字部分）。 仿真验证： 鼓励读者使用标准的电路仿真软件（如SPICE系列工具），对所学理论进行建模和仿真。对于模拟部分，重点关注瞬态响应和参数敏感性分析；对于数字部分，则关注时序逻辑的时序裕度验证。 四、适合读者 本书的深度和广度使其成为： 1. 高等院校本科生：作为《模拟电子技术基础》和《数字电子技术基础》的配套教材，提供超越传统教材的工程深度。 2. 考研或专业资格考试准备者：内容全面覆盖了研究生入学考试和专业技术资格考试的核心考点。 3. 嵌入式系统开发工程师：需要理解底层硬件接口和信号调理的工程师，能快速掌握电路设计中关键环节的理论和实践方法。 通过阅读和实践本书中的内容，读者将不仅掌握电路分析的工具，更将获得独立进行小型电子系统设计与调试的能力。

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深入阅读这本书后，我发现它在对特定主题的深度挖掘上，确实展现出了非凡的功力，特别是关于瞬态响应和拉普拉斯变换在电路分析中的应用这一章节。作者对于复频域分析的介绍，可以说是详尽到令人咋舌的程度。他不仅详细推导了所有相关的积分和微分关系，还花了大篇幅去解释了Pole和Zero在S平面上的位置如何直接决定了系统的稳定性和响应特性，这部分内容非常值得细细品味。他对傅里叶级数在周期信号分析中的应用讨论也相当到位，清晰地展示了如何通过频谱分析来理解电路对不同频率成分的响应。可以说，如果你想在复变函数和电路理论的交叉领域打下最坚实的基础，这本书的这几章内容是无可替代的宝藏。它要求读者具备相当高的数学素养，一旦跨越了最初的门槛，后续的理解将会无比顺畅。尽管我在其他地方也看过拉氏变换，但没有一本书能像它一样，将“如何通过S平面图形化地判断系统行为”这一点解释得如此透彻和具有说服力，这部分内容绝对是这本书的灵魂所在，其深度远远超出了普通教材的范畴。

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我特别留意了这本书对于实际工程案例的引用和讨论，因为光靠理论推导往往让人感觉“纸上谈兵”。然而，这本书在这方面的处理显得过于学术化和理想化了。书中展示的电路图，元件参数都是那种小数点后三四位的精确值，而且几乎没有考虑元器件的非线性特性、温度漂移或者寄生参数的影响。当我试图将书中的某个小型网络模型放到实际应用场景中去验证时，发现结果偏差巨大。例如，在分析有源滤波器时，它只给出了理想运放的分析模型，完全忽略了带宽限制和输入输出阻抗对实际电路性能的决定性影响。这让这本书更像是一份纯粹的数学练习册，而非工程实践指南。我希望看到的是如何处理实际电路中那些“脏乱差”的问题，如何进行工程近似，如何根据实际元件规格进行优化设计。这本书更像是教人如何做完美试卷上的题目，而不是如何在真实世界中搭建一个能稳定工作的系统。对于希望快速将知识转化为生产力的工程师读者来说，这种过于“纯净”的理论分析，可能需要大量的自我转化和补充学习才能真正落地。

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这本书的写作风格，怎么说呢，非常具有时代特色，带着一股浓厚的、八十年代末期教科书的味道。它的语言组织结构极其严谨，用词精确到每一个副词都像是经过了精密的计算，缺乏任何情感色彩和鼓励性的话语。当你读到一些非常抽象的数学证明时，作者似乎完全没有考虑到读者的心理状态，直接抛出了一个长达半页的积分或微分方程组，然后就期望读者能够自行消化吸收。对于我这样非科班出身，通过自学来填补知识空白的人来说，这种“自生自灭”式的教学方法简直是酷刑。我需要的是那种能够激发兴趣、引导思考的“润滑剂”，而不是冰冷、直接的知识灌输。书中的某些习题设计得也相当怪异，它们似乎是为了展示某种特定数学技巧的应用，而不是为了考察对电路物理意义的理解。例如，一道计算题可能需要用到非常复杂的复数运算，但其背后的物理意义却非常简单，这种本末倒置的练习方式，极大地消耗了学习的积极性。

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这本书的排版设计简直是灾难，我拿到手的时候就感觉像是回到了上个世纪的印刷厂。纸张的质量一般，油墨的浓淡也时常不稳定，有时候深得能洇到另一面去。更要命的是，那些本应作为重点突出的公式和关键定义，居然和周围的普通文字混在一起，一点醒目的标识都没有，我得眯着眼睛，拿着铅笔反复涂抹、标记，才能勉强分辨出哪些是核心概念。内容上，它的章节划分也显得有些跳跃，比如刚讲完一个看似完整的概念，下一页可能就直接跳到了一个难度系数高出好几个数量级的难题分析，中间的过渡衔接处理得非常生硬，完全没有起到承上启下的作用。阅读体验感极差，我经常需要频繁地前后翻阅，去寻找上下文的解释，效率极其低下。对于初学者而言，这种混乱的结构无疑是筑起了一道高墙，让人望而却步。我原以为专业的理工科书籍就该是这种风格，但和其它几本同领域书籍对比后，我更坚信，内容再好，如果表达方式一塌糊涂，它的价值也会大打折扣，这本书简直是将“内容大于形式”做到了极致的负面典范。

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最近入手了一本据说是业内必备的《电路分析基础》，初翻之下，感觉作者的叙事风格相当平实，就像一位老教授在娓娓道来，没有太多花哨的辞藻，直奔主题。书里对基尔霍夫定律和节点电压法的阐述非常透彻，尤其是在讲解如何处理复杂电路时，提供的案例步骤清晰得让人印象深刻。我过去总是在那些符号和公式的海洋里迷失方向，但这本书的图示和对应公式的推导过程，简直是为我这种“视觉学习者”量身定做的。它不仅仅是告诉你“怎么做”，更深入地解释了“为什么这么做”，这种对底层原理的深挖，让原本枯燥的公式变得有血有肉。比如，它在介绍叠加定理时，不仅展示了如何将电源独立化处理，还用非常形象的比喻解释了线性系统的特性，让我茅塞顿开。不过，美中不足的是，对于最新的EDA工具的应用实例提及较少，更多聚焦于传统的手算分析，对于需要快速上手仿真工具的工程学生来说，可能需要再搭配其他资料。但总的来说，如果目标是打下扎实的理论基础，这本书绝对是教科书级别的典范，那种严谨和条理分明的排版，也让人阅读起来心情舒畅，不会感到压迫感。

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