电路及磁路(下册) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:高等教育出版社

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出版时间:1900-01-01

价格:7.0

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isbn号码:9787040038316

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模拟与数字电路设计基础 第一部分：基础概念与元器件特性 第一章：半导体基础与二极管 本章系统阐述半导体材料的物理特性，从能带理论出发，深入解析本征半导体、N型和P型杂质半导体的载流子输运机制。重点介绍PN结的形成、能带图、内建电场以及不同偏压下的电流-电压（I-V）特性曲线。详细分析了小信号模型、过渡电容和存储时间，为理解二极管在电路中的应用奠定基础。 随后，内容转向各种实用二极管的应用。对标准二极管（如开关二极管、整流二极管）的导通压降、反向恢复时间和耐压能力进行量化分析。引入齐纳二极管（稳压二极管）的击穿机制及其在精密稳压电路中的设计考量，包括如何选择合适的限流电阻以保证稳压精度和热稳定性。探索特殊功能的二极管，如肖特基二极管的高速开关特性和低压降优势，以及光电二极管和发光二极管（LED）的光电转换原理及其在光电检测和指示电路中的应用。 第二章：BJT与MOSFET基础理论 本章集中讲解双极性结型晶体管（BJT）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的工作原理。 对于BJT，详细阐述其三种工作区——截止区、线性区（放大区）和饱和区的电流控制机制。通过Ebers-Moll模型，解释了输入阻抗、输出阻抗、电流增益（$eta$ 和 $alpha$）的物理意义，并推导了共射、共基、共集三种基本组态的电压增益和电流增益表达式。讨论了晶体管的非线性特性，如巴斯汀（Early）效应和温度漂移，并介绍如何利用外部电路进行偏置稳定化设计。 对于MOSFET，本章侧重于其电压控制特性。详细分析了增强型和耗尽型器件的结构差异。重点推导了“平方律”——即在饱和区（恒流区）的输出特性方程，并引入跨导 ($g_m$) 这一关键参数来表征其对栅源电压的响应能力。此外，详细讨论了沟道长度调制效应和阈值电压 ($V_{th}$) 对电路性能的影响，为后续的CMOS逻辑设计做铺垫。 第二部分：模拟电路核心模块 第三章：晶体管偏置与直流分析 本章是构建任何有源电路的第一步，专注于稳定直流工作点（Q点）的确定。系统介绍固定偏置、集电极反馈偏置、分压器偏置等多种BJT偏置电路的设计方法。强调使用米勒定理和等效模型来处理分压器电路中基极电阻带来的负载效应，确保Q点对$eta$值和温度变化的鲁棒性。 对于MOSFET，重点讲解自给偏置、分压器偏置、以及基于电流镜的偏置技术。分析如何通过精确控制 $V_{GS}$ 和 $I_D$ 来将晶体管设置在理想的放大区，并探讨热稳定性问题，例如如何计算并设计温度补偿电路以防止“热失控”。 第四章：单级放大器分析 本章深入探讨单级BJT和MOSFET放大器的性能指标和小型信号模型。 首先，建立并应用混合$pi$模型（或$r_e$模型）和$g_m$模型来分析放大器的电压增益 ($A_v$)、电流增益 ($A_i$)、输入阻抗 ($Z_{in}$) 和输出阻抗 ($Z_{out}$)。详细分析了共源、共基、共集（源跟随器）以及共射、共基、共集（共集/射随器）的输入输出阻抗特性及其应用场景。 随后，引入频率响应分析。利用高频下的米勒等效电容（$C_{pi}$, $C_{mu}$），推导出晶体管放大器在低频截止频率 ($f_L$) 和高频截止频率 ($f_H$) 处的表现。重点讨论使用米勒补偿技术来提高放大器的稳定性和带宽限制之间的权衡。 第五章：多级放大器与差分放大器 本章扩展到复杂电路结构。首先，分析级联放大器的增益和带宽的级联效应——即总带宽通常受带宽最小的级限制。随后，详细阐述差分放大器（Diff Amp）的结构、共模抑制比（CMRR）的概念及其重要性。 通过分析差分对的输入阻抗、电压增益（共模和差模）、以及输入共模电压范围（ICMR），展示了差分结构在抑制电源噪声和环境干扰方面的优势。重点介绍电流源作为有源负载在提高差分对增益和输出阻抗方面的关键作用。 第六章：反馈放大器理论 反馈理论是理解所有复杂模拟电路稳定性和性能优化的核心。本章详细介绍四种基本反馈拓扑结构：串联电压-并联电流、并联电压-串联电流。 通过黑盒分析法，推导了反馈系统的开环增益、输入阻抗、输出阻抗和带宽如何受到反馈因子 ($eta$) 的影响。重点讲解波德图（Bode Plot）的绘制方法，利用相位裕度和增益裕度来评估反馈放大器的稳定性，并介绍施密特触发器原理在消除噪声和实现特定开关功能中的应用。 第三部分：运算放大器与应用 第七章：集成运算放大器（Op-Amp） 本章侧重于实际集成电路（IC）中的理想运算放大器模型及其非理想特性。深入分析了双极性和CMOS型运算放大器的内部结构，包括输入级（差分对）、增益级（电流镜或共源共基）和输出级。 重点研究非理想参数，如输入失调电压（$V_{os}$）、共模抑制比（CMRR）、电源抑制比（PSRR）、开环增益 ($A_{OL}$)、输入偏置电流 ($I_B$) 和输入失调电流 ($I_{OS}$)。详细解释了这些非理想特性如何转化为实际电路输出误差。 第八章：经典模拟电路应用 本章将运算放大器应用于各类标准功能模块的构建。 1. 有源滤波器设计： 详细介绍巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）滤波器的设计原理，并使用Sallen-Key、MFB（多反馈）等拓扑结构实现二阶低通、高通和带通滤波功能，重点在于确定元件值以达到特定的截止频率和通带纹波要求。 2. 有源积分器与微分器： 分析了理想积分器和微分器的缺陷（如噪声放大和漂移），并介绍了使用反馈电阻来改善其在实际电路中的性能。 3. 精密整流与对数/指数放大器： 展示如何利用二极管与反馈相结合构造理想的精密半波/全波整流器。介绍基于二极管或晶体管特性的对数放大器和指数放大器的设计，用于信号的动态范围压缩和扩展。 第九章：波形发生与转换电路 本章关注将直流电平或特定波形转换为其他形式的电路。 重点讲解了电压比较器（Comparator）的非线性工作模式，以及如何利用迟滞效应（Schmitt Trigger）来消除输入信号中的噪声。随后，深入研究了基于555定时器IC的各种工作模式（Astable和Monostable），精确计算其占空比和频率。最后，引入了VCO（电压控制振荡器）的基本结构，解释了如何通过改变控制电压来线性地调制输出频率。 第十章：数模与模数转换器（DAC/ADC） 本章系统介绍数字信号与模拟信号相互转换的基本原理和常用技术。 DAC部分： 重点分析了电阻梯形网络（R-2R Ladder）的结构，推导其分辨率、单调性和最大非线性误差（INL/DNL）。 ADC部分： 详细介绍了逐次逼近型（SAR）ADC的工作流程，包括采样保持、比较器和数字校准寄存器的配合。同时，对双积分型ADC的抗噪性能和闪烁式（Flash）ADC的高速特性进行了对比分析，并讨论了量化误差的来源。

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我最近在研究感应加热设备中耦合效率的提升问题，这涉及到对复杂介质中电磁场分布的精确建模。翻阅这本书时，我发现它在处理“非均匀介质”和“动态边界条件”方面的论述，提供了一个非常优秀的理论框架。很多教科书在讲解波导和传输线时，通常局限于均匀介质或理想边界，一旦涉及到实际工程中复杂的几何形状和材料特性（比如有损耗的金属、或具有温度依赖性的介电常数），理论推导就会变得异常繁琐，读者往往只能依赖商业软件的“黑箱”结果。这本书的可贵之处在于，它展示了如何将麦克斯韦方程组在这种复杂情况下进行合理的简化和近似，同时清晰地指出了每一步近似带来的误差源头。我特别欣赏它在“损耗计算”部分，对焦耳热效应和趋肤效应的耦合分析。它不是简单地给出最终公式，而是详细地拆解了磁场能量密度如何转化为热能的过程，这种从能量守恒角度的阐释，极大地加深了我对系统整体效率的理解。这本书无疑为我解决当前的工程难题提供了坚实的理论后盾，它的深度和广度，绝对对得起它在专业领域的声誉。

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这本《电路及磁路(下册)》的封面设计着实让我眼前一亮，那种带着点复古气息的深蓝色调，配上烫金的字体，立刻就给人一种专业、厚重的历史感。刚拿到手的时候，沉甸甸的，感觉像是捧着一本知识的宝库。我本来对这种理论性很强的书籍总是抱持着一种敬而远之的态度，但这本书的排版和用词却出乎意料地亲切。它不像有些教材那样堆砌公式，而是力求在概念的阐述上做到清晰透彻。虽然我还没有完全深入到每一个复杂的推导过程，但光是浏览目录和前言，就能感受到作者在知识体系构建上的良苦用心。他们似乎非常懂得如何引导一个初学者，从宏观的物理现象出发，逐步深入到微观的数学模型中去。特别是对于那些复杂的磁场耦合问题，书籍的处理方式似乎更偏向于直观的物理图像的建立，而不是一上来就用晦涩的矢量分析。这对于我这种更依赖“感觉”而非纯粹逻辑推演的读者来说，无疑是一大福音。我期待着接下来深入阅读时，能在那些关于电感、互感以及动态系统响应的部分，找到真正能让我茅塞顿开的解释。总之，从第一印象来看，它绝不是一本让人望而生畏的冷门教材，反倒像一位循循善诱的导师，静候着我的探索。

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说实话，我是一个对“美学”有一定要求的读者，尤其在面对理工科书籍时，我更看重其逻辑的自洽性和论证的优雅性。这本书给我的感觉是，它在冰冷的物理定律和严密的数学推导中，找到了一种近乎诗意的平衡。作者在引入复杂的偏微分方程组时，总是先从一个非常直观的物理情景入手，比如讲解法拉第定律时，会用一个非常生动的、近乎伽利略式的思想实验来铺垫，让人不由自主地被带入情境。它不是那种强硬地将公式砸在你面前的书，更像是在解一个层层剥开的谜题。我特别注意了它在讲解互感耦合系数时的论述，它没有仅仅停留在几何尺寸的计算上，而是深入探讨了磁通重分布对系统稳定性的影响。这种深度，是很多入门读物所不具备的。而且，书中的插图质量非常高，不是那种粗糙的线条图，而是经过精心设计的剖视图和矢量场分布图，它们本身就是一种有力的论证工具。虽然阅读过程依然需要高度集中注意力，但这种“被尊重”的感觉，让长时间的深度阅读也变得不那么枯燥乏味。

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我最近在公司负责一个电机控制项目的优化，急需对高级磁路设计有更深层次的理解，特别是关于非线性磁性材料在交变场下的损耗计算。市面上很多资料都是侧重于理想化模型的分析，对于实际工程中遇到的涡流效应、磁滞回线动态变化带来的能量损失，往往只是蜻蜓点水。我抱着试一试的心态翻开了这本《电路及磁路(下册)》，发现它在处理这些“脏”问题时，表现出了令人惊喜的严谨性。书中对有限元分析（FEA）前处理的理论基础铺垫得非常扎实，它没有直接抛出软件操作指南，而是从麦克斯韦方程组的离散化角度，解释了为什么某些数值方法在特定工况下会失效或产生误差。这对我理解仿真结果的物理意义至关重要。更让我欣赏的是，作者似乎非常注重工程实践中的“经验法则”与严格理论之间的桥梁搭建。他们不仅告诉你理论上应该如何计算，更指明了在工程近似下，哪些参数可以被忽略，以及忽略的合理性边界在哪里。这才是真正有价值的知识，它能帮助工程师在效率和准确性之间做出明智的权衡。我打算重点研究一下其中关于磁路网络拓扑结构对瞬态响应影响的章节，希望能从中提炼出一些可直接应用于我们产品迭代的优化思路。

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这本书对我最大的挑战，在于它对读者先验知识的假设略高。我猜想，如果一个完全没有接触过电磁场理论的新手直接上手，可能会在头几章就感到吃力。它默认读者已经对基础的电路理论和微积分有扎实的掌握，并且对矢量分析有基础认知。例如，在探讨磁路饱和效应时，书中几乎是无缝切换到对非线性磁导率的讨论，中间缺少了对这类材料本构关系演变的详细回顾。这对于我这样只有中级水平的工程师来说，意味着我需要频繁地停下来，查阅其他关于材料物理的参考书来补足背景知识。但这也不能完全算是缺点，从另一个角度看，正是因为这种高度的专业性，才使得这本书能够在有限的篇幅内，把高级主题讲得如此深入透彻。它不是一本“万能钥匙”，而更像是一本“专业放大镜”，它需要你站在一个坚实的地基上，然后为你提供极其精细的工具去观察和分析更深层次的结构。所以，我的建议是，初学者最好能配合一本优秀的电磁场基础教材一起使用，才能最大化地发挥这本书的价值。

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