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出版者:清华大学出版社

作者:杨耕

出品人:

页数:358

译者:

出版时间:2006-3

价格:33.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787302124337

丛书系列:

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电子信息工程基础：从半导体到集成电路 内容提要 本书旨在为电子信息工程领域的初学者和希望巩固基础知识的工程师提供一本全面、深入且实用的教材。它系统地梳理了现代电子信息技术赖以生存的核心基础，从最基本的半导体物理原理出发，逐步深入到集成电路的设计、制造及其在现代系统中的应用。全书内容覆盖了半导体器件的物理基础、电子电路的基本原理、模拟与数字信号处理的核心概念，以及现代通信与信息存储技术的基础架构。 第一章：半导体物理与器件基础 本章是全书的基石，详细阐述了构成现代电子设备的基本材料——半导体的内在属性。我们将首先回顾固体物理学的基本概念，包括晶体结构、能带理论（价带、导带和禁带）以及费米能级。重点讲解了本征半导体和杂质半导体的导电机制，深入分析了N型和P型掺杂的物理过程及其对载流子浓度的影响。 随后，我们进入PN结的理论分析。详细推导了PN结在不同偏置条件下的电流-电压（I-V）特性曲线，包括零偏、正向偏置和反向偏置下的载流子扩散与漂移过程。对于齐纳击穿和雪崩击穿等非理想现象，也进行了详尽的物理机制阐述。 在此基础上，本章对最核心的电子器件进行了剖析。首先是二极管（如开关二极管、稳压二极管、肖特基二极管）的工作原理及其等效电路模型。接着，重点介绍了双极性结型晶体管（BJT）的工作区划分（截止区、放大区、饱和区），以及共射、共基、共集三种基本组态的特性分析。最后，对场效应晶体管（FET），特别是MOSFET的结构、工作原理、阈值电压的确定以及跨导特性进行了详尽的讲解，为后续的集成电路设计奠定坚实的理论基础。 第二章：模拟电子电路分析与设计 本章聚焦于如何利用半导体器件构建处理连续信号的电路。首先，系统阐述了晶体管作为放大器的基本偏置技术，包括定点偏置、分压偏置等，并引入了小信号等效电路模型（如混合$pi$模型）用于精确分析电路的电压增益、输入阻抗和输出阻抗。 随后，深入探讨了多级放大器的设计，包括直接耦合、阻容耦合和变压器耦合等方式的优缺点比较。对频率响应的分析是本章的难点与重点，详细讲解了高频和低频情况下，由器件和外部元件引起的频率特性变化，如增益滚降和相位延迟。 运算放大器（Op-Amp）作为最通用的模拟集成电路模块，在本章占据重要地位。我们将从理想运放模型入手，逐步过渡到具有有限开环增益、输入阻抗和输出阻抗的实际运放模型。随后，覆盖了关键应用电路，如反相放大器、同相放大器、电压跟随器、加法器、减法器以及积分器和微分器。 滤波技术是模拟电路设计的核心环节。本章详细介绍了无源滤波器（RC、RLC）的特性，并深入研究了有源滤波器的设计，包括巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）等经典滤波器类型，讲解了它们在通带平坦度、过渡带陡峭度上的设计取舍。此外，本章还涉及信号发生器的基本原理，如文氏电桥振荡器和相移振荡器。 第三章：数字电子电路与逻辑系统 本章是连接模拟世界与数字世界的桥梁，专注于处理离散信号的数字电路。首先回顾了数字系统中的数制（二进制、八进制、十六进制）和逻辑代数（布尔代数）。重点讲解了逻辑门（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）的物理实现，特别是基于CMOS技术的逻辑门电路，分析了其静态和动态功耗特性。 接着，系统性地介绍了组合逻辑电路的设计方法。从最小项、最大项的化简入手，运用卡诺图（K-map）和Quine-McCluskey算法对复杂逻辑函数进行最优化。在此基础上，详细分析了常用的组合逻辑芯片，如编码器、译码器、数据选择器（MUX）和数据分配器（DEMUX）的工作原理和应用。 时序逻辑电路的分析是本章的另一核心。本章详细阐述了基本锁存器（Latch）的结构与状态转移特性，并在此基础上构建了各种触发器（Flip-Flop），如SR、D、JK和T触发器，分析了它们在时钟控制下的行为。这些触发器是构建存储单元和时序系统的基础。 随后，我们将讨论基于触发器的寄存器和计数器设计。从异步计数器到同步计数器，再到各种应用场景下的特定进制计数器设计。最后，本章简要介绍了有限状态机（FSM）的设计流程，包括状态图、状态转移表和逻辑方程的推导，展示了如何用数字逻辑实现复杂的控制序列。 第四章：信息表示与信号处理基础 本章旨在介绍信息如何在电子系统中被量化、编码和传输。首先，讨论了模拟信号的数字化过程，包括采样定理（Nyquist-Shannon）、量化误差和脉冲编码调制（PCM）的基本原理。 在信号表示方面，本章深入讲解了傅里叶级数和傅里叶变换（FT）在时域和频域分析中的关键作用，解释了如何通过频谱分析理解信号的组成。接着，引入了离散时间信号处理的概念，重点阐述了离散傅里叶变换（DFT）及其高效实现——快速傅里叶变换（FFT）算法，并讨论了FFT在实际数据分析中的应用限制。 滤波器理论在本章得到进一步的深化，但侧重于数字信号处理（DSP）中的数字滤波器。详细分析了无限脉冲响应（IIR）滤波器和有限脉冲响应（FIR）滤波器结构（如直接型、级联型、并联型），并讨论了它们在幅频响应设计上的权衡，如窗函数法在FIR设计中的应用。 此外，本章还涉及基础的随机信号处理概念，引入了概率论的基础知识，描述了随机变量、随机过程的定义，并简要介绍了功率谱密度（PSD）的概念，为理解通信系统中的噪声和信道特性做好铺垫。 第五章：集成电路工艺与系统互连 本章将视角从电路理论转向了实际的物理实现。首先，详细回顾了半导体制造工艺流程，从硅晶圆的制备、氧化、光刻（包括掩模版制作、曝光、显影）、干法/湿法腐蚀，到薄膜的沉积（如PVD和CVD）。重点分析了离子注入技术及其在精确掺杂中的作用。 在器件制造方面，本章深入讲解了MOSFET的制作工艺，包括源极/漏极的形成、栅氧化层的生长控制和栅电极的形成。讨论了先进工艺节点下面临的关键挑战，如短沟道效应、工艺变异性等。 随后，本章转向电路的互连与封装。详细分析了金属互连线（如铜互连）的电阻、电容和电感对电路性能的影响，特别是对高频信号完整性的制约。讨论了芯片级封装（CSP）和系统级封装（SiP）的基本技术，以及热管理在现代高密度集成电路中的重要性。 最后，本章简要介绍了集成电路（IC）的测试与可靠性问题。包括晶圆级测试、封装后测试的基本流程，以及ESD（静电放电）保护电路在芯片输入/输出端口的设计中的必要性。 本书特色 本书结构严谨，理论推导详尽，同时注重与工程实践的结合。每章末尾均配有大量的习题和思考题，以巩固学习效果。全书采用一致的符号系统，力求清晰准确地描述复杂的物理现象和电路行为。通过学习本书，读者将建立起一个坚实的电子信息系统底层知识框架，为进一步研究高级课程（如微处理器、通信原理、电力电子等）打下坚实的基础。

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《应用光学原理与设计》这本书，就像是打开了一扇通往微观世界的大门，让我看到了光线是如何被引导、被塑造、被赋予功能的。从光的波动性和粒子性这两个截然不同的视角出发，作者循序渐进地讲解了衍射、干涉、偏振等一系列基本光学现象，这些现象在自然界中随处可见，但在书中被赋予了精确的数学描述和深刻的物理意义。我尤其对书中关于光学系统设计的章节印象深刻，各种透镜、反射镜的组合如何能够成像、放大、甚至是进行光谱分析，这些巧妙的设计背后蕴含着丰富的数学和物理知识。书中提供的实例，比如望远镜的目镜设计、显微镜的物镜优化，都让我对日常光学仪器有了全新的认识。虽然书中涉及到不少几何光学和物理光学的公式，但作者的讲解方式非常注重逻辑性和直观性，通过大量的图示和案例，帮助读者理解抽象的物理概念。阅读这本书，让我对“看见”这件事本身产生了更深的敬畏。

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《现代材料科学导论》这本书，简直就是一部材料界的百科全书！它带领我从原子、分子层面开始，了解各种材料的构成，以及这些微观结构如何决定宏观性质。从金属的晶格结构到聚合物的长链分子，再到陶瓷的离子键和共价键，作者用非常形象的比喻和清晰的图示，将各种材料的内部世界呈现在我眼前。我尤其喜欢关于材料性能与应用的章节，比如为什么铝合金轻便而坚固，适合制造飞机；为什么陶瓷耐高温，可以用于航天器；以及各种高分子材料如何被设计用于医疗器械和电子产品。书中还探讨了材料的制备工艺和性能测试方法，让我看到了科学家和工程师是如何将理论研究转化为实际产品的。虽然书中的内容涵盖面极广，从基础的晶体学到前沿的纳米材料，但作者的写作风格条理清晰，逻辑严谨，即使是初学者也能循序渐进地掌握。读完这本书，我对我们身边随处可见的各种材料，都多了一份尊重和好奇。

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《智能机器人运动规划与控制》这本书，绝对是一本让我脑洞大开的书！它不仅仅是关于如何让机器人动起来，更是关于如何让机器人“聪明地”动起来。从最基本的机器人运动学，到复杂的路径规划算法，再到各种控制策略的实现，作者都进行了深入浅出的讲解。我特别喜欢书中关于多机器人协同作业的部分，想象一下，一群机器人如何在复杂的环境中相互协作，完成一项艰巨的任务，这本身就是一件令人激动的事情。书中对各种规划算法的分析，比如A*算法、RRT算法，以及它们在实际中的应用，都让我看到了人工智能在物理世界中的强大力量。作者的讲解方式非常注重理论与实践的结合，不仅有严谨的数学推导，还有丰富的仿真案例和代码示例，这对于想要深入理解机器人控制技术的读者来说，无疑是极大的帮助。合上书本，我仿佛看到了未来，无数智能机器人将会在我们的生活中扮演越来越重要的角色。

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不得不说，《信息论基础与编码原理》这本书彻底刷新了我对信息和通信的认知。以前总觉得信息就是文字、图片，而通信就是打电话、发短信，看完这本书才知道，原来信息的本质是“不确定性”，而编码则是对抗这种不确定性的艺术。作者从信息熵的概念出发，一步步构建起信息论的宏伟体系，夏农的信源编码定理、信道编码定理这些核心内容，在书中得到了非常清晰的阐释。我特别喜欢关于纠错码的部分，了解了RS码、卷积码这些神奇的算法是如何在嘈杂的信道中守护信息的完整性，感觉就像是给信息装上了一层坚不可摧的盔甲。书中对各种编码方法的数学推导虽然严谨，但作者的讲解思路非常清晰，总能抓住核心要点，让我即使在面对复杂的公式时，也能保持思考的连贯性。合上书本，我仿佛能听到信息在数字世界中穿梭，每一个比特都带着被精心保护的使命。这本书无疑是深入理解现代通信技术的必读之作。

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终于啃完这本《流体机械与工程应用》了！整体感觉像是在进行一场浩瀚的海洋探索，从最基础的水力学原理，到各种泵、风机、涡轮机的精妙设计，再到它们在工业生产、能源开发、甚至日常生活中的具体运用，作者都给出了详尽而生动的阐述。我尤其喜欢其中关于离心泵性能曲线的章节，那些图表数据仿佛活了起来，让我真切地理解了不同工况下泵的工作状态和效率变化。书中穿插的几个大型水利工程案例分析，更是让我大开眼界，比如三峡工程的巨大规模和复杂的技术挑战，以及水电站如何巧妙地利用水能发电。虽然有些地方的技术细节确实需要反复琢磨，但作者的语言风格相对流畅，夹杂着一些工程人的幽默感，让原本枯燥的理论变得更加易于接受。阅读过程中，我感觉自己仿佛置身于一个巨大的车间，亲眼看着那些庞然大物如何在工程师的智慧下运转，为人类社会的发展贡献力量。这本书不仅是理论的学习，更是一种对工程智慧和实践精神的致敬。

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Just soso

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杨耕老师真猛= =希望能够安身立命的东西

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