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出版者:中央广播电视大学出版

作者:路而红 编

出品人:

页数:319

译者:

出版时间:2004-10

价格:27.00元

装帧:

isbn号码:9787304029135

丛书系列:

图书标签:

• 数字电路
• 电子技术
• 电路分析
• 逻辑设计
• 数字系统
• 半导体
• 电子工程
• 计算机硬件
• 嵌入式系统
• 电子教材

《信号的艺术：从理解到掌控》 内容梗概 本书是一部深入探索信号世界奥秘的力作，它将带领读者穿越模拟与数字交织的信号海洋，理解信号的本质、特性、处理方法及其在现代科技中的核心地位。本书并非一本枯燥的技术手册，而是以一种引人入胜的方式，揭示信号如何塑造我们的生活，从微观的芯片内部到宏观的全球通信网络，无处不体现着信号的艺术。 第一章：信号的语言——揭开神秘面纱 本章将从最基础的概念入手，阐释信号是什么。我们将探讨不同类型的信号，包括连续时间信号（如声音、光线）和离散时间信号（如计算机数据）。通过生动的类比和直观的图示，我们将理解信号的幅值、频率、相位等基本属性，以及它们如何携带信息。我们将学习如何描述和表示信号，例如使用波形图、频谱图等工具，让你能“看懂”信号的语言。同时，本章还会简要介绍信号的产生和传播机制，为后续章节的学习打下坚实基础。 第二章：模拟信号的魅力——世界的基石 模拟信号是自然界最常见的信号形式，也是许多早期电子设备的基础。本章将深入剖析模拟信号的特点，包括其连续性和无限精度。我们将探讨模拟信号的采集、放大、滤波等基本处理过程，并介绍一些经典的模拟电路元件，如电阻、电容、电感以及运算放大器等，它们是如何协同工作来塑造和处理模拟信号的。你将了解到，正是这些看似简单的元件，构成了无数精妙的模拟系统，例如高保真音响、通信接收机等。本章还会涉及模拟信号的失真问题，以及如何通过设计来最小化这些失真，确保信息的完整传递。 第三章：数字信号的革命——信息时代的驱动力 随着计算机技术的飞速发展，数字信号已成为信息处理和传输的主导形式。本章将详细介绍数字信号的特性，强调其离散性和量化性。我们将学习数字信号的编码、解码、采样和量化过程，理解二进制是如何成为数字世界的通用语言。本章将重点介绍数字信号处理（DSP）的关键技术，例如数字滤波、傅里叶变换（FFT）及其在信号分析中的应用。你将了解到，正是这些强大的数字处理能力，使得我们能够实现复杂的通信系统、高清视频、高效的数据存储等。此外，本章还会探讨数字信号的优点，如抗干扰能力强、易于存储和传输等。 第四章：信号的传输与调制——跨越空间的桥梁 信息只有被传输才能发挥价值。本章将聚焦于信号的传输机制，从基本的传输介质（如导线、光纤、无线电波）到更复杂的传输协议。我们将深入探讨各种调制技术，例如调幅（AM）、调频（FM）、调相（PM）等，理解它们如何将原始信息附加到载波信号上，以便于有效传输。本章还会介绍数字调制技术，如ASK、FSK、PSK、QAM等，以及它们在现代无线通信（如Wi-Fi、蜂窝网络）中的重要作用。你将了解到，信号的调制与解调是实现远距离通信的关键环节。 第五章：信号的分析与处理——洞察隐藏的信息 如何从复杂的信号中提取有用的信息？本章将为你揭示信号分析的强大工具。我们将学习时域分析方法，如信号的积分、微分、自相关等，以及频域分析方法，如傅里叶变换、拉普拉斯变换等。通过这些方法，我们可以深入了解信号的频率成分、能量分布以及动态特性。本章还将介绍信号去噪、信号压缩、信号特征提取等关键信号处理技术，它们在模式识别、图像处理、语音识别等领域有着广泛的应用。你将学会如何运用数学工具和算法来“解析”信号，发现其中隐藏的规律。 第六章：信号在通信系统中的应用——连接世界 通信系统是信号应用最为广泛的领域之一。本章将以通信系统为载体，全面展示信号的传输、处理和分析过程。我们将探讨无线通信、有线通信、卫星通信等不同类型的通信系统，以及它们所采用的信号处理技术。你将了解到，从简单的电话通话到复杂的互联网数据传输，信号的艺术无处不在。本章还会涉及信道编码、纠错码等技术，它们是如何保证通信的可靠性和鲁棒性的。 第七章：信号在现代科技中的前沿应用——塑造未来 信号的艺术早已超越了传统的通信领域，渗透到现代科技的方方面面。本章将带领读者探索信号在各个前沿领域的应用。我们将审视信号处理在生物医学工程中的应用，例如医疗影像（MRI、CT）的生成与分析、生物电信号（心电图、脑电图）的监测与解读。我们还将关注信号在人工智能和机器学习中的作用，例如语音识别、图像识别、自然语言处理等，这些技术都离不开对信号数据的深度分析。此外，本章还会展望信号技术在自动驾驶、物联网、虚拟现实等新兴技术中的发展前景，揭示信号如何驱动着科技的未来。 第八章：信号设计的哲学与实践——从理论到创新 掌握了信号的原理和应用，我们更需要理解信号设计的哲学与实践。本章将探讨如何根据具体需求设计和优化信号系统。我们将强调系统级的思考，即如何在整体框架下权衡信号的性能、成本和功耗。本章还将涉及信号系统的验证与测试方法，以及在实际工程中遇到的挑战和解决方案。最终，本书旨在培养读者从“理解信号”到“掌控信号”，甚至“创造信号”的能力，激发他们在信号处理领域的创新热情。 本书特色 体系完整，循序渐进： 从信号的基础概念到复杂的应用，层层递进，确保读者能够逐步建立起扎实的信号知识体系。 理论与实践并重： 在阐述理论知识的同时，大量引入实际应用案例和工程实践，帮助读者将所学知识应用于解决实际问题。 图文并茂，通俗易懂： 运用大量的图示、类比和实例，将抽象的技术概念具象化，让读者更容易理解和掌握。 前沿视角，拓展视野： 关注信号技术在各个新兴领域的应用，激发读者的学习兴趣和创新思维。 启发式教学，注重思维： 鼓励读者独立思考，培养分析问题、解决问题的能力，而不仅仅是记忆公式和定理。 适合读者 本书适合所有对信号及其在现代科技中的作用感兴趣的读者，包括但不限于： 电子工程、通信工程、计算机科学等相关专业的学生。 从事电子、通信、计算机、人工智能等领域的工程师和技术人员。 对科技发展趋势和信号处理技术感兴趣的业余爱好者。 希望深入了解现代科技底层原理的任何人士。 结语 信号，是信息世界的脉搏，是科技进步的驱动力。掌握了信号的艺术，就是掌握了理解和塑造我们所处世界的关键钥匙。《信号的艺术：从理解到掌控》将是你开启这段精彩旅程的最佳伙伴。

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**第四段评价：** 这本书在难度梯度上的控制，简直堪称艺术。它巧妙地平衡了广度和深度，确保了即便是初次接触数字电路的学生也能建立起坚实的底层概念，而经验丰富的工程师也能从中找到值得深思的优化点。入门章节从最基础的数制转换、逻辑代数讲起，用词极为朴实，没有丝毫的傲慢或疏忽。随后，它逐步引入了超大规模集成电路（VLSI）设计中经常遇到的实际问题，例如竞争冒险（Race Condition）的检测与消除、时钟域交叉（CDC）的初步概念等。这些内容在其他入门教材中常常被一笔带过，但在《数字电子电路》中，它们被赋予了足够的篇幅进行解剖分析。更令我欣赏的是，它对于各种规范和标准的引用显得非常谨慎且恰当，不会让读者感到被海量的标准文档所淹没，而是精准地指出了哪些是必须掌握的“黄金法则”。这种循序渐进、步步为营的编排方式，极大地降低了学习曲线的陡峭程度，让人越读越有信心，越学越觉得豁然开朗。

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**第二段评价：** 这本书的排版和图示设计简直是业界良心之作。我手里有很多其他出版社的电子电路教材，它们常常是一堆密密麻麻的文字和比例失调的电路图，看着就让人头皮发麻。但《数字电子电路》在这方面做得极为出色。每一个逻辑门的内部结构、时序图的绘制，都清晰到可以用“完美”来形容。特别是涉及到时序逻辑和状态机的部分，作者使用了大量的动态演示图示（即使是静态印刷品，其表现力也强得惊人），这极大地缓解了理解异步电路带来的认知负担。我记得有一次在学习CMOS反相器的开态和关态转换时，以往我需要反复在脑海中构建电荷流动模型，但翻开这本书，一个精确的电压传输特性曲线图，瞬间就将所有的疑惑打散了。可以说，这本书的视觉辅助材料，是其核心价值的有力支撑。它让原本需要花费数小时才能消化的复杂概念，通过直观的视觉冲击，在几分钟内便能掌握，这对于自学和快速复习来说，简直是太友好了。

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**第五段评价：** 与其他偏重理论推导的著作相比，《数字电子电路》在“动手实践”方面的引导性做得尤为出色。虽然这本书本身不附带实验手册，但它在每一个核心章节的末尾，都巧妙地设置了“设计挑战”或者“仿真验证思路”。这些思考题并非简单的计算题，而是要求读者去思考如何使用工具（比如Logisim或更专业的EDA软件）来实现特定的功能模块，并且需要考虑到现实世界中的延迟和噪声影响。我尝试着根据书中的提示，自己搭建了一个小型的算术逻辑单元（ALU），在仿真软件中观察其在不同输入条件下的表现。通过这种“学中做，做中学”的循环，我感觉对教材中抽象描述的逻辑门操作有了更深层次的“手感”。这种体验是单纯阅读理论无法给予的。可以说，这本书成功地架起了理论知识与实际工程应用之间的桥梁，它不仅是一本知识的载体，更像是一位沉默的、极具耐心的导师，引导着读者真正成为一个能够构建、测试和调试数字系统的实践者。

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**第一段评价：** 拿到这本《数字电子电路》时，我原以为它会是一本枯燥乏味、充满复杂数学公式的教科书。然而，事实证明我的预设完全是错误的。这本书的叙述方式非常引人入胜，作者仿佛是一位经验丰富的工程师，正耐心地为你拆解每一个晦涩难懂的概念。比如，在讲解组合逻辑电路时，书中不仅仅停留在布尔代数和卡诺图的层面，而是深入探讨了实际应用中的约束条件和设计权衡，这一点对我帮助极大。我特别欣赏它对特定器件特性的细致描述，例如不同类型的触发器在功耗和速度上的差异，这让我在设计实际系统时，能够做出更明智的选择，而不是盲目地堆砌理论知识。更难能可贵的是，书中穿插了许多“陷阱”和“常见错误”的分析，这些经验之谈是书本理论中学不到的宝贵财富。它不仅仅是教会你“怎么做”，更重要的是教会你“为什么这么做”以及“如果不这样做会有什么后果”。整体阅读下来，感觉就像完成了一次高质量的工程师实践培训，而非仅仅是应付考试的学习。我发现自己对电路的整体架构和底层逻辑的理解，得到了一个质的飞跃。

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**第三段评价：** 如果说前面对理论和图示的赞美还停留在“优秀教材”的范畴，那么这本书真正让我感到震撼的是其对“现代集成电路设计流程”的融入程度。许多经典的数字电路书籍，内容往往停留在TTL和CMOS的离散器件层面，但这本书显然紧跟时代步伐。它没有避开FPGA和可编程逻辑器件（PLD）这些前沿技术，而是将其作为现代数字系统实现的主要载体进行阐述。书中对硬件描述语言（HDL）的应用讨论虽然没有深入到专门的HDL教程的程度，但它恰当地说明了如何将抽象的逻辑功能映射到底层的硬件结构上，这才是至关重要的一环。这种前瞻性的视角，使得这本书的适用年限大大延长。我能清晰地感受到，作者在编写时，不仅仅是参考了上世纪八九十年代的经典教材，而是融合了近十年来的行业实践经验，确保读者学到的知识不是“过时的经典”，而是“可立即投入应用的现代基石”。这对于正在准备进入IC或嵌入式系统领域的学生来说，无疑是份量极重的加分项。

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