电路与模拟电子技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业出版社

作者:张玉环 编

出品人:

页数:221

译者:

出版时间:2004-1

价格:23.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787111151579

丛书系列:

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• 电路分析
• 模拟电子技术
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《深度探索：信号处理与数字逻辑》 一、 概述：穿越模拟的边界，拥抱数字的未来 在电子技术的浩瀚星河中，信号的流动与逻辑的运算构成了其核心的脉络。本书《深度探索：信号处理与数字逻辑》旨在为读者提供一个全面且深入的视角，去理解和掌握这两个至关重要的领域。它不仅仅是对技术概念的罗列，更是一次思维的训练，一次将抽象原理转化为实际应用的探索之旅。本书将带领读者从信号的本质出发，逐步深入到信号的变换、分析与优化，再将视角转向逻辑的世界，理解数字系统的构建原理，以及如何利用逻辑门和状态机来设计复杂的数字电路。我们将一同揭示，在现代科技飞速发展的浪潮中，信号处理与数字逻辑是如何相互交织，共同驱动着从通信到计算，从控制到人工智能等一切数字化的进程。 本书的目标读者群广泛，包括但不限于计算机科学、电子工程、自动化、通信工程等相关专业的本科生、研究生，以及希望系统性提升自身在信号处理与数字逻辑领域专业技能的工程师和技术爱好者。无论您是初次接触这些概念，还是已有一定的基础，本书都力求提供有价值的见解和实用的知识。 二、 信号处理：捕捉、解析与塑造信息的本质 信号是信息传输和处理的基本载体。在《深度探索：信号处理与数字逻辑》中，我们首先将聚焦于信号的各个方面，从其定义、分类，到其在现实世界中的表现形式。 1. 信号的本质与分类： 我们将详细阐述什么是信号，其物理意义是什么，以及在电子学中如何将其量化和表示。我们会深入探讨连续信号与离散信号的区别，周期信号与非周期信号的特性，以及能量信号与功率信号的判别。理解这些基本概念是后续深入学习的基础。例如，声音、光线、温度等自然界的现象都可以被视为模拟信号，而这些信号在被采集、存储和处理之前，往往需要经过数字化过程，转化为数字信号。 2. 信号的数学描述与分析工具： 傅里叶分析是信号处理领域的核心数学工具。我们将详细讲解傅里叶级数和傅里叶变换，帮助读者理解信号的频谱特性。通过傅里叶变换，我们可以将信号从时域转换到频域，从而更清晰地看到信号的频率成分，这对于滤波器设计、噪声分析以及频谱扩展等应用至关重要。此外，我们还将介绍拉普拉斯变换和Z变换，它们在分析连续时间和离散时间系统方面具有不可替代的作用，能够帮助我们理解系统的稳定性、瞬态响应和稳态响应。 3. 线性时不变（LTI）系统： LTI系统是信号处理中最重要的一类系统模型。我们将深入研究LTI系统的性质，包括卷积定理、频率响应和系统函数。通过理解LTI系统的概念，我们可以建立起输入信号与输出信号之间的数学模型，并预测系统对不同信号的响应。这为设计滤波器、放大器等各种信号处理模块奠定了基础。 4. 滤波器设计与应用： 滤波器在信号处理中扮演着至关重要的角色，它们能够选择性地通过或衰减特定频率范围内的信号。我们将详细介绍各种类型的滤波器，包括低通、高通、带通和带阻滤波器，以及它们的理想特性和实际实现。本书还将涵盖数字滤波器的设计方法，如FIR（有限脉冲响应）滤波器和IIR（无限脉冲响应）滤波器，并讨论它们在抗混叠、噪声抑制、信号去噪等实际应用中的优势和劣势。 5. 采样定理与模数/数模转换： 在将连续的模拟信号转化为数字信号的过程中，采样是一个关键步骤。我们将深入探讨奈奎斯特-香农采样定理，理解为何需要以至少两倍于最高频率的两倍的速率进行采样，以避免混叠现象。同时，我们还将详细介绍模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的工作原理、性能指标（如分辨率、采样率）以及它们在现代电子设备中的广泛应用，例如数字音频、数字图像和数据采集系统。 6. 现代信号处理技术概览： 除了经典的信号处理技术，我们还将简要介绍一些现代信号处理的前沿领域，如小波变换（用于信号的局部化分析）、自适应滤波（能够根据信号特性动态调整自身参数）、以及数字信号处理器（DSP）的架构与应用。这些内容将为读者打开更广阔的视野，了解信号处理技术的发展趋势。 三、 数字逻辑：构建智能的基石 与模拟信号的连续变化不同，数字逻辑处理的是离散的、二值的信号，即“0”和“1”。数字逻辑构成了现代计算机、通信设备和几乎所有数字电路的基础。 1. 二进制数制与逻辑门： 我们将从最基本的二进制数制开始，阐述其在数字系统中的重要性。在此基础上，我们将详细介绍基本的逻辑门，如AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR和XNOR门。我们将通过真值表和逻辑图的形式，清晰地展示它们的逻辑功能。理解这些基本逻辑门是如何工作的，是理解所有更复杂数字电路的基础。 2. 布尔代数与逻辑化简： 布尔代数是数字逻辑的数学语言。我们将深入学习布尔代数的公理和定理，以及如何利用它们来化简复杂的逻辑表达式。逻辑化简能够减小电路的规模，降低功耗，提高运行速度，并且减少发生错误的概率。本书将介绍卡诺图（Karnaugh Map）等图形化方法，以及代数化简的方法，帮助读者掌握高效的逻辑化简技巧。 3. 组合逻辑电路设计： 组合逻辑电路由逻辑门组成，其输出仅取决于当前的输入。我们将讲解如何根据逻辑功能需求，设计各种组合逻辑电路，例如编码器、解码器、多路选择器（Multiplexer）和数据分配器（Demultiplexer）。这些组合逻辑电路是构建更复杂数字系统的基本模块。 4. 时序逻辑电路设计： 时序逻辑电路的输出不仅取决于当前的输入，还取决于电路 past 的状态。我们将重点介绍触发器（Flip-Flop），如SR触发器、D触发器、JK触发器和T触发器，它们是构成时序逻辑电路的基本存储单元。在此基础上，我们将深入讲解各种时序逻辑电路的设计，包括寄存器（Register）、计数器（Counter）和状态机（State Machine）。 5. 有限状态机（FSM）： 有限状态机是描述和设计具有特定行为序列的数字系统的强大工具。我们将详细介绍Mealy模型和Moore模型，以及如何用状态图和状态转移表来描述FSM。FSM广泛应用于序列检测、控制器设计、通信协议实现等领域。 6. 存储器与时序控制： 我们将简要介绍各种类型的存储器，如RAM（随机存取存储器）和ROM（只读存储器），以及它们在数字系统中的作用。同时，我们将讨论时钟信号在同步时序逻辑电路中的重要性，以及如何设计时钟分频器和移位寄存器等基础的时序模块。 7. 数字电路综合与验证： 在现代数字系统设计流程中，硬件描述语言（HDL），如Verilog或VHDL，扮演着越来越重要的角色。本书将简要介绍HDL的基本概念，以及如何利用它们来描述数字逻辑电路。同时，我们将讨论仿真和综合工具的基本原理，这对于验证设计的正确性和生成最终的硬件电路至关重要。 四、 交叉与融合：信号处理与数字逻辑的协同 本书的价值不仅仅在于分别阐述信号处理和数字逻辑的原理，更在于揭示两者之间密不可分的联系和协同作用。 模数混合信号处理： 许多实际应用场景需要模拟和数字技术的紧密结合。例如，在数字通信系统中，信号需要先经过模拟前端的滤波和放大，然后通过ADC转换为数字信号进行处理，处理后再通过DAC转换为模拟信号发送。理解模数混合信号的处理流程，对于设计高效的通信和控制系统至关重要。 数字滤波器在硬件中的实现： 模拟滤波器的设计和制造往往受到器件精度的限制，而数字滤波器则具有更高的灵活性和可设计性。我们将讨论如何利用数字逻辑电路（如加法器、乘法器和移位寄存器）来实现数字滤波器，以及DSP芯片在加速信号处理运算方面的优势。 软件无线电： 软件无线电（SDR）是信号处理与数字逻辑融合的典型应用。通过将大部分无线通信功能由硬件转移到软件实现，SDR能够提供极高的灵活性和可重构性。本书将介绍SDR的基本架构，以及它对高性能信号处理和高效数字逻辑设计提出的要求。 数字控制系统： 在许多控制系统中，传感器采集到的模拟信号需要经过模数转换、数字处理（如PID控制算法的实现）和数模转换，然后才能驱动执行器。这其中，数字逻辑在执行控制算法和协调系统运作中发挥着关键作用。 五、 学习方法与实践建议 为了帮助读者更好地掌握本书的内容，我们建议采用以下学习方法： 循序渐进： 从基础概念开始，逐步深入到复杂的理论和技术。 理论与实践相结合： 尝试阅读相关的硬件描述语言（HDL）示例代码，使用仿真工具进行验证，甚至搭建简单的实验电路，加深对理论知识的理解。 勤于思考： 在学习过程中，多问“为什么”，积极思考不同技术之间的联系和优缺点。 关注应用： 尝试将所学知识与实际应用联系起来，理解这些技术是如何解决现实世界中的问题的。 六、 结语 《深度探索：信号处理与数字逻辑》不仅仅是一本技术书籍，它更是一扇通往数字世界的大门。通过对信号的捕捉、解析与塑造，以及对逻辑的理解、构建与运算的深入学习，读者将能够更好地理解和参与到日新月异的电子技术发展浪潮中。我们相信，本书将成为您在电子技术领域探索之旅中的一份宝贵财富。

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从排版和可读性的角度来看，这本书的处理方式达到了一个极高的水准。色彩的运用非常克制和专业，主要集中在对关键公式、重要定义以及图表中高亮显示上，做到了重点突出而不花哨。更值得称赞的是，书中的每一个公式和符号的使用都高度一致，没有出现不同章节对同一个物理量使用不同符号的混乱情况，这在许多翻译或多人编写的教材中是常见的问题，但这本处理得非常干净利落。我在使用过程中，发现它在页眉和页脚的设计上也颇具巧思，既有清晰的章节标题，又巧妙地留出了空白区域，方便读者在阅读时进行批注和疑问记录，这对于我这种喜欢在书上做标记的学习者来说，无疑是极大的便利。整体而言，这本书的设计团队显然非常注重读者的阅读体验，确保读者能够以最顺畅、最少干扰的方式吸收复杂的专业知识，其对细节的关注程度，体现了出版方对高质量学术书籍的坚守。

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这本书的内容深度和广度令人印象深刻，它显然不是一本只停留在基础知识点上的入门读物。我发现它对现代电子技术中的一些前沿概念也有所涉猎，比如在介绍运算放大器时，它没有止步于理想运放模型，而是深入探讨了实际运放的失调电压、共模抑制比（CMRR）等参数对系统性能的影响，这些细节在实际工程中是决定成败的关键。更让我惊喜的是，它在某些章节中穿插了一些历史背景和经典案例分析，比如对早期集成电路发展历程的简要回顾，这使得枯燥的技术内容立刻有了“人情味”和历史厚重感。阅读这些内容时，我能体会到设计者是如何一步步克服技术瓶颈，最终实现这些精妙设计的。这种将理论知识与工程实践的演化历程相结合的叙述方式，极大地提升了阅读的乐趣和知识的粘性，让原本冰冷的技术知识变得有血有肉，充满了智慧的光芒。

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这本书的装帧设计着实令人眼前一亮，封面那种复古的印刷质感，配上简洁的字体排版，立刻就给我一种沉稳、专业的印象。我当时在书店里一眼就被它吸引了，感觉这不是一本纯粹的教科书，更像是一本可以反复研读的参考手册。内页的纸张厚度适中，文字的清晰度极高，即使在光线不那么充足的环境下阅读，眼睛也不会感到疲劳。尤其是那些电路图和波形图的绘制，线条极其精细，关键点的标注非常到位，这对于我们这些需要反复对照原理图进行调试的人来说，简直是福音。我记得有一次深夜在实验室调试一个复杂的运算放大器电路，那些书上印制的标准电路模型和参数设定，直接拿来对照，省去了我很多查找资料的时间。而且，这本书的目录结构设计得非常合理，章节之间的逻辑递进非常自然，从基础概念到高级应用，过渡得丝滑无比。翻阅时，那种纸张特有的微弱的油墨香气，也让人感觉非常踏实，是那种老派工匠精神的体现。这本书的物理存在感和触感，远超那些冷冰冰的电子书体验，真正做到了“手中有书，心中有数”的感觉。

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我必须称赞这本书在习题设计上的独到匠心。市面上很多教材的习题要么过于简单，流于表面，要么就是直接搬运考试真题，缺乏设计感。但这本却不然，它的配套练习题明显是经过精心打磨的，每一组习题都像是一个微型的设计挑战。我印象最深的是其中关于滤波器设计的那几个综合题，它要求你根据给定的频率响应要求，反推出所需的元件组合和拓扑结构。这些题目往往不是单一公式套用的结果，而是需要你进行多步推理和迭代优化的过程。做完这些题后，我感觉自己对频域分析有了质的飞跃，不再是单纯的计算器操作员，而是真正有能力去“设计”一个电路。而且，书后附带的参考答案，不仅给出了最终结果，更详细地解析了求解过程中的关键步骤和潜在的陷阱。这对于我们自学者来说至关重要，因为它教会的不仅仅是“答案是什么”，更是“为什么是这个答案”和“如何避免走弯路”，这才是真正的知识传承。

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这本书的语言风格简直是一股清流，完全没有传统理工科教材那种晦涩难懂的官腔。作者在讲解那些核心概念时，仿佛是在和一个经验丰富的前辈面对面交流，那种娓娓道来的叙事方式，让人在不知不觉中就理解了复杂的物理现象。比如，在解释BJT（双极性晶体管）的饱和区和截止区特性时，他并没有直接抛出枯燥的公式，而是用了一个非常生动的比喻，将晶体管比作一个水龙头，电压和电流就是水流的开关和粗细，一下子就把抽象的半导体原理具象化了。我过去在自学这些内容时，常常因为概念的跳跃性太大而感到挫败，但这本书的文字就像是铺设了一条平坦的、每隔一段距离都有清晰路标的道路，每走一步都能巩固前一步的知识。即便是涉及到傅里叶级数或者拉普拉斯变换这类高等数学工具的应用，作者也总是先解释“为什么需要这个工具”，而不是直接展示“如何使用这个工具”，这种以应用为导向的讲解逻辑，极大地激发了我的学习兴趣，让我不再是机械地记忆公式，而是真正开始思考电路背后的物理意义。

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