模拟电子技术

模拟电子技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:中国铁道出版社
作者:王瑞琴
出品人:
页数:174
译者:
出版时间:2002-2
价格:23.00元
装帧:
isbn号码:9787113045333
丛书系列:
图书标签:
  • 模拟电路
  • 电子技术
  • 模拟电子
  • 电路分析
  • 电子工程
  • 仿真
  • 元器件
  • 信号处理
  • 电路设计
  • 高等教育
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具体描述

《计算方法与算法基础》简介 一、本书定位与核心内容 《计算方法与算法基础》是一本面向理工科专业学生、科研人员以及需要深入理解数值计算和算法设计与分析的工程技术人员的专业教材与参考书。本书旨在系统、深入地介绍解决实际工程和科学问题中常见的数学模型的计算方法,并着重讲解这些方法背后的理论依据、算法实现细节以及在现代计算机环境下的效率分析。 本书并非聚焦于电子电路的特定应用,而是致力于提供一套普适性的、跨学科的数学工具箱。它假设读者具备扎实的微积分、线性代数和初步的编程基础。全书结构严谨,从基础的误差分析入手,逐步深入到复杂的非线性方程求解、插值与拟合、数值积分、常微分方程(ODE)和偏微分方程(PDE)的离散化方法,以及矩阵运算的数值稳定性和效率优化。 二、详细章节内容概述 本书共分为七大部分,涵盖了现代计算科学中的核心模块: 第一部分:数值计算的基石——误差分析与线性代数基础 本部分首先建立了数值分析的理论基础。详细讨论了浮点数的表示、舍入误差、截断误差的来源与控制。引入了《模拟电子技术》中不涉及的局部误差和全局误差的概念,并利用范数理论来量化向量和矩阵的条件数,解释为何某些病态问题(Ill-conditioned problems)难以精确求解。 随后,重点回顾并深化了线性代数在数值计算中的应用。我们详细探讨了矩阵分解技术,特别是LU分解、Cholesky分解(针对对称正定矩阵)的算法流程、计算复杂度和数值稳定性。对涉及求解大规模稀疏线性系统的迭代方法,如雅可比迭代、高斯-赛德尔迭代及其收敛性分析,进行了深入阐述。 第二部分:非线性方程的求解 本部分专注于寻找函数 $f(x)=0$ 的根。内容包括经典的方法如二分法(保证收敛性但速度慢)、牛顿法(局部二次收敛的强大工具及其雅可比矩阵的计算挑战)、割线法和不动点迭代。特别地,本书对如何选择合适的初始点、如何处理多重根,以及信赖域方法在全局优化中的应用做了详细的数学推导和算例分析。 第三部分:插值、逼近与数据拟合 在数据点有限或测量存在噪声的情况下,如何构建一个光滑的函数来近似原始数据是关键。本章涵盖了拉格朗日插值的局限性,进而引出分段插值的必要性。我们详细分析了样条插值(特别是三次样条),解释了它如何通过最小化曲率来保证插值的平滑性。在数据拟合方面,本书深入探讨了最小二乘法的理论框架,包括正规方程组的求解以及使用QR分解或奇异值分解(SVD)来提高拟合的数值稳定性,这对于处理高维或存在多重共线性的数据集至关重要。 第四部分:数值积分 当解析积分无法求得或计算成本过高时,数值积分成为必需。本部分系统地介绍了牛顿-科茨公式族,包括梯形法则和辛普森法则的构造原理。更重要的是,本书讲解了如何通过复化公式和龙贝格外推法来提高积分的精度,并讨论了如何根据被积函数的平滑性自动选择合适的步长和算法,以满足预设的误差容限。 第五部分:常微分方程(ODE)的数值解法 本章是应用数学的核心领域之一,与电子电路瞬态分析的数值模拟息息相关,但本书聚焦于通用的数值方法本身。我们从最简单的欧拉方法开始,展示其一阶精度和条件稳定性。随后,深入讲解了更高效的高阶单步法(如龙格-库塔法族,RK4的详细推导)和多步法(如亚当斯-巴什福斯法、向后差分公式BDF),并着重分析了绝对稳定性域的概念,这是判断ODE求解器能否成功处理刚性(Stiff)问题的关键指标。 第六部分:偏微分方程(PDE)的离散化方法 本部分是本书技术难度较高的部分,主要面向需要进行场模拟或复杂系统建模的研究者。我们详细介绍了求解二阶线性PDE的两种主流方法: 1. 有限差分法(FDM):针对扩散方程、波动方程和泊松方程,阐述如何利用中心差分、前向差分构造离散格式,以及如何处理非结构化边界条件。 2. 有限元法(FEM)基础:虽然FEM理论庞大,但本书侧重于其核心思想——变分原理和形函数的构造,以及如何将其应用于简单的二维域问题,将其转化为求解大型稀疏代数方程组。 第七部分:优化问题的数值方法 本部分扩展到求解非线性函数极值的问题。内容涵盖了无约束优化,如最速下降法(梯度下降)、牛顿法以及拟牛顿法(BFGS、DFP),重点讨论了如何在迭代过程中近似计算Hessian矩阵以节省计算资源。此外,本书也简要介绍了约束优化的基础,特别是拉格朗日乘子法在等式约束问题中的应用。 三、本书的特色与优势 1. 算法的完整性与鲁棒性:本书不仅给出算法公式,更强调算法的鲁棒性。对于每一个核心算法,都提供了伪代码描述,指出了其在实际编程中可能遇到的数值病态情况和相应的改进策略(例如,使用迭代法而不是直接法求解大型稠密系统时需要注意的预处理技术)。 2. 理论与实践的平衡:理论推导严谨,但紧密围绕计算效率展开。例如,在讲解SVD时,会对比其在最小二乘问题求解中的计算量与LU分解的差异。 3. 跨学科适用性:本书的方法论是通用的。虽然避免了特定电子元器件的分析,但其所涵盖的矩阵求特征值、瞬态响应求解(ODE)、场分布计算(PDE)等,是现代信号处理、系统辨识、电路仿真(如SPICE模型背后的数值引擎)等领域不可或缺的基础。 四、目标读者 本书适合高等院校信息科学、数学、物理、力学、自动化、控制工程等专业的本科高年级学生和研究生作为教材或参考书。对于需要进行工程仿真、数据建模和算法开发的高级工程师,本书提供了必要的理论深度和实际操作指导。

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用户评价

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这本书的另一大亮点在于,它并没有仅仅停留在理论的讲解,而是将大量的实际应用场景融入其中。我一直觉得,电子电路的设计是一个“拍脑袋”的过程,但读完这本书,我才发现,每一个电路的设计都有其严谨的逻辑和优化的过程。在讲解“音频功放电路”时,作者详细分析了不同类型功放的特点,比如甲类、乙类、甲乙类功放,以及它们的效率、失失真度等性能指标。他甚至还提到了如何根据实际需求来选择合适的功放类型,并给出了具体的电路设计方案。我印象深刻的是,作者在讲解“功率放大器”时,强调了“散热”的重要性,并给出了相应的散热设计建议。这让我意识到,一个高性能的电子产品,不仅仅需要精密的电路设计,还需要考虑实际工作环境中的各种因素。这本书让我觉得,模拟电路的设计是一个综合性的工程,需要理论与实践相结合,才能设计出高性能、高可靠性的产品。

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我是一名电子工程专业的学生,之前上课时对模拟电子部分的理解总是有些吃力,感觉老师讲的公式和概念特别抽象,很难和实际应用联系起来。这本书的出现,简直就是我的“及时雨”。作者的讲解风格非常独特,他不像教科书那样一本正经,而是更像一位经验丰富的工程师,在跟你娓娓道来。比如,在讲到“晶体管偏置”的时候,他没有直接丢出一堆公式,而是先讲了为什么需要偏置,偏置不当会带来什么后果,然后才慢慢引出各种偏置电路的实现方法。他用了“给发动机调校”的比喻,生动地解释了偏置电路如何让晶体管工作在最“舒服”的状态,从而发挥出最好的性能。我最喜欢的部分是关于“滤波器”的章节,书中详细介绍了不同类型的滤波器(低通、高通、带通、带阻)的原理,并且给出了很多实际电路的例子,比如在音频电路中如何去除噪声,在通信系统中如何选择特定的频率信号。作者还特别强调了“Q值”这个概念,并用直观的方式解释了它对滤波器性能的影响。通过这本书,我不仅巩固了课堂上的知识,更重要的是,我学会了如何从实际应用的角度去理解这些电路。很多之前觉得难以理解的公式,在结合了书中的图示和实际应用场景后,变得豁然开朗。这本书让我觉得,模拟电路的设计并非遥不可及,而是可以通过系统学习和实践来掌握的技能。

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我对“通信电路”一直充满着好奇,觉得它们是实现信息传递的关键。这本书在这个方面的内容,让我受益匪浅。作者从最基础的“调制”和“解调”讲起,用非常形象的比喻,将这些过程比作“给信息穿衣服”和“给信息脱衣服”。他详细介绍了各种调制方式,比如调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM),并分析了它们的原理和优缺点。我尤其喜欢他关于“混频器”的讲解,它在通信系统中扮演着将不同频率的信号混合在一起的关键角色。书中还详细介绍了各种类型的滤波器在通信系统中的应用,比如如何选择特定的频率信号,如何去除不需要的噪声。此外,作者还深入探讨了“超外差接收机”的设计原理,这是一种非常经典的通信接收机结构。通过这本书,我对通信电路有了更深入的理解,也更加体会到模拟电路在信息时代的重要作用。它让我明白,我们日常使用的收音机、电视机,甚至手机,其背后都离不开这些精密的模拟通信电路。

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作为一个长期在数字世界里摸爬滚打的人,我对模拟电路的认知一直停留在“它和数字电路是分开的”这个模糊的印象中。这本书彻底改变了我这种看法。作者通过大量的实例,清晰地展示了模拟电路与数字电路之间是如何相互协作,共同构建起我们今天所见的复杂电子系统的。我印象最深的是关于“模数转换器”(ADC)和“数模转换器”(DAC)的章节。我之前以为它们只是两个简单的“翻译官”,但读完这本书,我才明白其中的复杂性和精妙之处。作者用非常形象的比喻,将ADC比作一个“艺术家”,它需要精确地捕捉模拟世界的连续变化,并将其转化为数字世界可以理解的离散“像素点”;而DAC则像是一个“雕塑家”,它接收数字的“指令”,并将其转化为连续平滑的模拟信号。这种理解方式,让我瞬间茅塞顿开。书中对ADC和DAC的各种技术指标(如分辨率、采样率、线性度等)的讲解,也让我了解到,一个看似简单的转换过程,背后蕴含着多少精密的工程设计。我甚至开始思考,我们平时听到的音乐、看到的图像,其背后都离不开这些默默工作的模拟电路。这本书不仅仅是关于模拟电路本身,更是关于模拟与数字世界如何和谐共生的一个深刻的洞察。它让我认识到,即使在高度数字化的今天,模拟电路依然是不可或缺的基础,并且在很多领域扮演着至关重要的角色,比如高性能的音频设备、高精度的传感器系统,甚至是一些前沿的通信技术。

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我一直认为,电子技术是一门非常“硬核”的学科,充满了晦涩难懂的公式和理论。然而,这本书的出现,完全颠覆了我的认知。作者用一种非常生动有趣的语言,将模拟电路的知识娓娓道来,让我感觉像是在听一位经验丰富的工程师分享他的“独门秘籍”。我印象最深刻的是关于“电源设计”的那部分。我之前以为电源就是一个简单的变压器和整流器,但这本书让我了解到,一个稳定、可靠的电源对于整个电子系统来说是多么重要。作者详细介绍了各种类型的稳压电路,比如线性稳压器和开关稳压器,并分析了它们各自的优缺点以及适用场景。他甚至还提到了如何设计一个低噪声的电源,这对于一些对噪声敏感的模拟电路来说是至关重要的。书中还用了很多实际的例子,比如如何为单片机系统设计一个合适的电源,或者如何为音频放大器设计一个低噪声的电源。这些内容让我觉得,这本书不仅是理论知识的堆砌,更是实践经验的总结。读完这部分,我对电源设计有了更深刻的理解,也更加体会到“细节决定成败”这句话在电子工程中的重要性。

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一直以来,我对于“信号调理”这个概念的理解都比较模糊,只知道它大概是指对信号进行处理,使其更适合后续电路使用。而这本书,则将这个概念清晰地展现在我面前。作者在讲解“传感器接口电路”的时候,深入地探讨了信号调理的重要性。他详细分析了传感器信号的各种特性,比如微弱、噪声大、非线性等,以及如何通过放大、滤波、隔离等技术来解决这些问题。我印象深刻的是,书中对“仪表放大器”的讲解。它是一种特殊的差分放大器,具有高共模抑制比和高输入阻抗,非常适合处理来自传感器的微弱差分信号。作者用了一个非常生动的例子,说明了在测量生理信号(如心电图)时,仪表放大器的必要性,它能有效地放大我们想要的信号,同时抑制掉外界的干扰。此外,书中还详细介绍了各种滤波器的应用,以及如何根据信号的特性来选择合适的滤波器类型和参数。这让我意识到,信号调理并不是简单的“放大”或“滤波”,而是一个需要根据具体应用场景进行精细设计的复杂过程。

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我一直对“噪声”这个概念在电子电路中的影响感到困惑,总觉得它是不可避免的,但又不知道如何去处理。而这本书,则将“噪声分析”作为一个重要的主题进行了深入的讲解。作者首先从噪声的来源开始讲起,比如热噪声、散粒噪声、闪烁噪声等等,并分析了它们对电路性能的影响。然后,他详细介绍了各种降低噪声的方法,比如采用低噪声器件、优化电路设计、使用滤波器等等。我印象深刻的是,作者在讲解“低噪声放大器”时,提到了“噪声系数”这个概念,并详细分析了如何通过合理的电路设计来减小噪声系数。此外,书中还提到了如何通过“信号平均”和“数字滤波”等方法来提高信噪比。这让我意识到,噪声并不是一个完全无法克服的问题,而是可以通过精心的设计和分析来加以控制的。读完这部分,我对电路中的噪声有了更深刻的认识,也学会了如何从噪声的角度去分析和优化电路的性能。

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这本书真的让我大开眼界,之前对模拟电路一直是“只闻其名,不见其物”,总觉得那些晶体管、运算放大器什么的离我太遥远,跟日常生活没啥关系。但翻开这本书,作者用一种非常平易近人的方式,一点点地揭开了模拟电路的神秘面纱。我尤其喜欢他讲到“放大器”那一部分,不是枯燥的公式推导,而是结合了实际生活中的例子,比如收音机如何把微弱的信号放大到我们能听到的音量,或者麦克风如何将我们的声音转化为电信号。作者甚至还用了一个生动的比喻,把放大器比作一个“声音的魔术师”,能把细微的声音变得响亮。读到这里,我才真正体会到模拟电路在现代科技中的重要性,它不仅仅是实验室里的理论,更是我们生活中无处不在的“幕后英雄”。我之前一直以为电子产品就是一堆芯片和代码,这本书让我知道,在那些冰冷的芯片背后,是跳动着电流的模拟世界的智慧。比如,它深入浅出地解释了不同类型的放大器(如共射、共集、共基)的工作原理,并通过图示和简化的数学模型,让我这个非专业人士也能大致理解它们各自的优缺点以及适用的场景。最让我惊喜的是,作者并没有止步于理论的讲解,而是穿插了许多实际电路设计的案例,虽然有些细节对我来说还是比较复杂,但我能感受到作者在努力地将复杂的概念“翻译”成我能理解的语言。他提到的RC滤波器在音频设备中的应用,以及一些基础的信号调理电路,都让我觉得模拟电路离我不再遥远,甚至激发了我自己动手去尝试一些简单电路的想法。这本书真的让我对模拟世界的理解上升到了一个全新的维度。

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这本书最大的亮点在于它将复杂的模拟电路知识,用一种非常“接地气”的方式呈现出来。我之前尝试过几本相关的书籍,但都因为过于理论化而让我望而却步。然而,这本《模拟电子技术》完全不同,它更像是我的一个“电子向导”,一步步地带领我探索模拟世界的奇妙。我特别喜欢作者在讲解“运算放大器”(Op-amp)的部分。他没有直接开始讲虚短虚断,而是先从运算放大器的基本功能讲起——它能做什么?它有什么用?然后才慢慢深入到它的内部结构和工作原理。他用“万能积木”来形容运算放大器,并展示了如何用它搭建出各种各样的电路,比如反相放大器、同相放大器、加法器、减法器,甚至积分器和微分器。每一个例子都配有清晰的电路图和详细的分析,让我这个初学者也能很容易地理解。更让我惊喜的是,作者还提到了运算放大器在实际应用中的一些“陷阱”,比如输入偏置电流、输入失调电压等,并给出了相应的解决方法。这让我觉得,这本书不仅教我“怎么做”,更教我“怎么做得更好”。读完这部分,我对运算放大器这个“神奇的器件”有了全新的认识,也对它在各种电子设备中的应用有了更深的理解,比如音频功放、信号调理电路等。

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这本书的阅读体验就像是在进行一次“寻宝之旅”,每一章都隐藏着模拟电路世界的宝藏。我一直对“振荡器”这个概念感到好奇,总觉得它们能产生各种奇妙的波形,但具体是如何实现的却一无所知。这本书在这个部分做得非常出色。作者首先从最基础的RC振荡器讲起,用非常直观的方式解释了“正反馈”和“频率选择”是如何协同工作的,从而产生持续的振荡。然后,他逐渐深入到更复杂的LC振荡器和晶体振荡器,并且详细分析了它们各自的特点和应用。我尤其喜欢他关于“多谐振荡器”和“施密特触发器”的讲解,这些电路在数字逻辑和信号整形方面有着重要的应用。他甚至还提到了如何利用这些振荡器来产生各种不同频率和占空比的方波信号,这对于数字电路的设计非常有帮助。这本书让我明白,振荡器不仅仅是产生一个简单的信号,它更是许多电子系统中时钟信号、载波信号等基础的源头。通过这本书,我对振荡器的理解从“一个神奇的盒子”变成了“一个可控的信号生成器”,这让我受益匪浅。

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