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出版者:清华大学出版社

作者:沈小丰

出品人:

页数:341

译者:

出版时间:2005-9

价格:29.00元

装帧:

isbn号码:9787302088455

丛书系列:

图书标签:

• 电子技术
• 实践
• 基础
• 电路
• 元器件
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• 电子制作
• 技术

《电路原理与系统设计》：揭示现代电子系统的核心逻辑与实现路径 图书定位与目标读者 本书旨在为电子工程、通信工程、自动化以及相关理工科专业的学生、初级工程师及技术爱好者提供一套全面、深入且注重实践的电路理论与系统设计方法论。我们深知，理解和掌握电子系统的底层逻辑是进行任何高级创新的基石。本书不侧重于对某一特定电子技术（如嵌入式编程或特定芯片应用）的快速入门，而是将焦点放在构建稳固的理论框架，使读者能够独立分析、设计和优化任何基于电子原理的系统。 内容深度与广度剖析 本书内容涵盖了从最基础的元件行为到复杂的系统级建模与分析，结构严谨，逻辑清晰。 第一部分：基本定律与线性电路分析的基石 本部分是理解后续所有复杂电路的前提。我们以严谨的数学推导为基础，阐释了电荷、电流、电压、功率的物理本质及其相互关系。 元件本构关系深度解析： 不仅限于欧姆定律，我们深入探讨了电阻、电容、电感在时域和频域中的动态特性，特别是介电损耗和磁滞现象对理想模型的影响。 拓扑与分析方法论： 系统阐述了基尔霍夫定律（KCL/KVL）的应用，并引入了节点电压法、网孔电流法等基本分析工具。重点在于如何通过图论方法对复杂网络进行简化和抽象。 源模型与等效变换： 详细对比了戴维南（Thévenin）定理和诺顿（Norton）定理的适用场景与推导过程，并引入了米勒定理在放大电路简化中的应用。 一阶与二阶动态电路： 这是连接静态分析与动态响应的桥梁。我们使用微分方程方法求解RL、RC及RCL电路的暂态响应（如充电、放电、振荡），并强调了自然频率、阻尼比和过渡过程对系统稳定性的意义。 第二部分：正弦稳态分析与频率响应 现代电子系统几乎都工作在交流（AC）环境下，本部分专注于稳态下的周期性信号处理。 相量法与复数运算： 详细介绍了相量（Phasor）的概念，如何利用复平面进行阻抗和导纳的计算，从而将微分方程问题转化为代数方程问题，极大地简化了周期信号的分析。 交流功率理论： 深入解析了瞬时功率、平均功率、视在功率、无功功率以及功率因数（Power Factor）的概念。特别强调了提高功率因数在电力传输和电机驱动中的重要性，并提供了功率因数校正的实用案例。 谐振电路分析： 详细研究了串联和并联谐振电路的特性，包括谐振频率、带宽（BW）、品质因数（Q值）的物理意义。这些是设计滤波器、选频电路的核心知识。 频率响应与滤波器设计基础： 引入了波特图（Bode Plot）的概念，用于直观地表示电路对不同频率信号的增益和相位变化。初步介绍了巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）等原型低通滤波器的设计思想，但不深入特定IC实现。 第三部分：线性电子元件的深入探究——半导体基础 本部分将理论分析的触角延伸到实际的电子核心元件——半导体器件。 半导体物理的宏观视图： 简要回顾了P-N结的形成、能带结构和载流子输运机理，重点在于理解这些物理过程如何决定器件的宏观I-V特性。 二极管模型与应用： 详述了理想二极管模型、简易模型和更精确的Ebers-Moll模型在电路分析中的应用。重点覆盖了稳压二极管、整流电路（半波、全波桥式）和限幅/钳位电路的设计。 BJT与MOSFET的直流分析： 深入剖析了双极性晶体管（BJT）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的工作区（截止、放大、饱和/线性区）。本书强调了跨导和输出电阻等关键参数的提取，而非仅仅停留在简化模型。 小信号模型与增益计算： 重点推导了在放大电路分析中至关重要的$pi$模型（BJT）和跨导模型（MOSFET），并演示如何利用这些模型计算共源、共基、共集等基本组态的电压/电流增益、输入输出阻抗。 第四部分：运算放大器（Op-Amp）与反馈理论 运算放大器是模拟电路设计的中流砥柱，本部分将其作为高级线性系统的代表进行深入讲解。 理想运算放大器模型及其局限性： 从虚短、虚断的概念出发，构建了理想运放的分析框架。 经典应用电路的精确分析： 详细分析了反相、同相放大器、加法器、减法器、积分器和微分器的传递函数，关注其带宽限制和失真问题。 反馈系统的核心理论： 这是本书的理论高潮之一。我们引入了负反馈的概念，分析了负反馈对增益、带宽、输入输出阻抗和失真的影响。重点阐述了波特判据在判断反馈系统稳定性的应用，引导读者理解振荡产生的机理，而不是简单地记住“不带电容的反馈容易振荡”。 本书的独特性与实践导向 本书的教学理念是“知其所以然，而后方能知其所以能”。我们避免了对特定品牌或型号的芯片进行流水线式的介绍，因为这些信息会随着时间迅速过时。取而代之的是： 1. 强调物理模型与数学推导： 确保读者能够从第一性原理出发理解器件行为，而非依赖查表或经验公式。 2. 系统级思维训练： 章节设计遵循“元件 $ ightarrow$ 单元电路 $ ightarrow$ 系统模块”的层次结构，培养读者将复杂系统拆解为可分析子单元的能力。 3. 侧重分析工具的掌握： 读者将熟练运用AC分析、DC扫描、瞬态分析等工具，并理解这些仿真结果背后的物理意义，而非仅仅停留在运行仿真软件的层面。 通过这本教程，学习者将建立起一个坚不可摧的电子学知识体系，为后续进入数字电路、电力电子或集成电路设计等细分领域打下最坚实的基础。

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这本书的阅读体验与其说是“实践基础”，不如说是“理论入门的阶梯”。我购买它的初衷是希望通过大量的“实践案例”来巩固我的固件开发能力，尤其是涉及到实时操作系统（RTOS）的底层驱动编写。我期待看到诸如中断处理链的优化、低功耗模式下的唤醒机制配置等实战技巧。然而，实践部分的设计显得非常模式化，所有的实验都围绕着面包板、电阻、电容和LED灯展开。例如，它用十页纸的篇幅指导读者如何搭建一个简单的RC滤波电路，并计算其截止频率，这个过程的详尽程度令人咂舌。我甚至在书中找不到任何一个关于使用JTAG调试器进行固件下断点、查看寄存器状态的指导。这让我觉得，这里的“实践”更多指的是“手工搭建和观察物理现象”，而不是现代电子系统开发中至关重要的“软件与硬件接口调试”。对于追求高效、代码驱动的实践经验的读者来说，这本书提供的“动手能力”维度过于偏向传统硬件组装，与我所期望的现代嵌入式系统工程实践相去甚远。

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这本书的文字风格极其严谨，用词考究，充满了教科书式的标准范式，几乎看不到任何带有个人色彩的、更像是“经验分享”的片段。我是在一次跨学科合作中，被同事推荐来了解一下对方领域的基础知识的，我们团队目前正在开发一个高度集成的嵌入式系统，涉及到复杂的信号处理链。我期望这本书能提供一些关于高效信号采集和模数转换器（ADC）选型与噪声抑制的高级见解。然而，书里详尽地描述了各种逻辑门电路的真值表，并且花了整整三章的篇幅去解释布尔代数的基本定律——结合律、分配律等等，并且配了大量枯燥的证明过程。坦白说，这些内容早在大学入学第一学期就滚瓜烂熟了。我特别留意了关于FPGA编程的部分，希望能看到一些关于Verilog或VHDL的最佳实践，比如流水线设计或者资源分配策略。结果，我找到的只是一些关于如何使用简单的组合逻辑实现一个加法器的示意图。这种详尽到近乎冗余的基础叙述，让需要快速掌握特定领域复杂技术的读者感到力不从心，它似乎对读者的知识背景持完全空白的假设，这在快速迭代的电子技术领域，是一个相对保守的做法。

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这本书的结构组织逻辑清晰，但其知识点的划分与现代电子工程的学科交叉趋势有些脱节。我原本希望这本书能为我正在做的射频前端（RF front-end）设计提供一些跨学科的参考，比如如何将PCB的电磁兼容性（EMC）要求与系统级噪声分析结合起来。我本以为“电子技术实践基础”会涵盖对阻抗匹配网络、Smith圆图的应用，以及基本的传输线理论。然而，这本书的后半部分主要篇幅集中在直流电源和电池管理系统（BMS）的化学原理和拓扑结构上。虽然电源管理是电子学的重要分支，但对于一个需要进行高频信号完整性分析的工程师来说，这种侧重显得有些失衡。书中的内容像是一个个孤立的知识模块，比如“开关电源”、“线性稳压器”、“数字逻辑基础”，它们各自讲解得都很到位，但缺乏将这些模块整合起来形成一个复杂功能系统的思维引导。它是一本优秀的“零部件说明书”，但不是一本教你如何建造复杂系统的“工程蓝图”。

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这本书的装帧设计倒是挺精巧的，封面那种磨砂质感，拿在手里沉甸甸的，一看就是那种能沉下心来看下去的书籍。我本来是想找本关于深度学习框架优化的实战手册，毕竟现在工作中总遇到模型部署的瓶颈，需要一些更底层、更贴近硬件特性的优化技巧。然而，当我翻开目录，第一章讲的是晶体管的基本特性和P-N结的形成过程，后面紧接着就是各种运放电路的理论推导和仿真实例。这让我有点摸不着头脑，这明显是偏向传统模拟电子学和基础数字电路的入门教材啊。我记得封面上似乎也没有明确标注是针对哪个专业方向的，也许是想做一个非常宽泛的“基础”入门？但对我这种已经掌握了MOSFET工作原理、正襟危坐推导过哈密顿量的人来说，这些内容实在有些过于基础了。我耐着性子看了看后半部分，果然，大量的篇幅都在讲解如何使用万用表进行基础测量，以及如何焊接电路板——虽然焊接技术很重要，但对于寻求高性能计算优化的工程师来说，这就像是让我去学怎么磨铅笔一样，虽然基础，但效率太低了。这本书似乎更适合那些刚刚接触电子工程，需要建立扎实理论根基的学生，而不是像我这样急需解决前沿工程问题的实践者。

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从排版和图示质量来看，这本书的制作水平是相当稳定的，但图示的选择却让人有些困惑。我关注的重点是现代电力电子器件，尤其是IGBT和SiC MOSFET在高频开关电源中的应用，我需要了解最新的驱动电路设计和热管理方案。我翻阅这本书时，发现图表的绘制风格非常复古，很多插图看起来像是上世纪八九十年代的工程手册扫描件，线条粗糙，标注也略显过时。例如，当它讨论到开关损耗时，给出的波形图是那种标准的、基于理想元件的模型，完全没有体现出实际器件的寄生效应和导通/关断延迟对波形造成的非线性影响。更让人遗憾的是，书中引用的参考资料截止日期非常早，我找不到任何关于近十年内出现的新的封装技术或者器件保护电路的讨论。这本书仿佛停留在某个特定的时间节点，固化了当时的知识体系，对于期望了解行业前沿技术迭代的专业人士而言，它提供的帮助非常有限，更像是一份历史文献而非实时参考指南。

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