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出版者:

作者:张希周 编

出品人:

页数:227

译者:

出版时间:2003-10

价格:18.00元

装帧:

isbn号码:9787562429807

丛书系列:

图书标签:

• 自动控制
• 控制理论
• 控制系统
• 经典控制
• 现代控制
• 系统分析
• 数学模型
• 反馈控制
• 工程控制
• 自动化

《电路设计与信号处理：从理论到实践》 内容简介： 本书是一本全面深入探讨电路设计与信号处理的专业著作，旨在为电子工程、通信工程、自动化以及相关领域的学生、研究人员和工程师提供一套系统化的知识体系和实用的实践指导。全书围绕核心的模拟电路与数字电路设计，以及信号的产生、传输、分析与处理等关键技术展开，力求将抽象的理论概念与具体的设计方法、实际应用紧密结合，帮助读者建立起坚实的理论基础，并锻炼出解决实际工程问题的能力。 第一部分 模拟电路基础与设计 本部分首先从最基本的电子元器件入手，详细阐述了电阻、电容、电感、二极管、三极管、场效应管等半导体器件的工作原理、特性参数以及在电路中的应用。通过大量的实例分析，读者将能够深刻理解这些基本元器件如何构成更复杂的电路单元，如放大器、滤波器、振荡器等。 放大器设计： 详细介绍了各种类型的放大器，包括共射放大器、共集放大器、共基放大器，以及差分放大器、运算放大器（Op-Amp）等。本书不仅讲解了它们的静态工作点分析、动态特性分析（如增益、带宽、输入阻抗、输出阻抗），还深入探讨了反馈在放大器设计中的作用，包括负反馈稳定性和开环增益对闭环特性的影响，以及正反馈在振荡器设计中的应用。特别地，本书为运算放大器的理想模型和实际模型进行了辨析，并重点讲解了如何利用运算放大器搭建各种实用电路，如加法器、减法器、积分器、微分器、比较器以及有源滤波器等。 滤波器设计： 详细讲解了低通、高通、带通、带阻等基本滤波器类型，以及它们的时域和频域特性。本书涵盖了由无源元件（RLC）构成的滤波器，也深入讨论了由运算放大器构成的有源滤波器，如Sallen-Key结构、多路反馈结构等。对巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）、贝塞尔（Bessel）等经典逼近函数的特性进行了对比分析，指导读者根据不同的应用需求选择合适的滤波器类型和设计参数。 振荡器设计： 介绍了产生周期性信号的振荡器电路，包括RC振荡器（相移振荡器、韦恩桥振荡器）、LC振荡器（哈特莱振荡器、科勒皮兹振荡器）以及晶体振荡器。重点分析了产生稳定振荡所需的条件（巴克豪森判据），以及如何通过反馈和非线性元件实现振荡。 电源电路设计： 讲解了电压基准源、线性稳压器和开关稳压器的工作原理，包括变压器、整流、滤波和稳压等环节。本书还探讨了如何根据负载需求选择合适的电源拓扑，并分析了不同电源方案的效率、纹波和动态响应等关键性能指标。 直流-直流变换器（DC-DC Converters）： 详细介绍了 Buck、Boost、Buck-Boost 等基本拓扑的原理、设计计算和控制策略。本书分析了这些变换器在不同工作模式下的电流和电压波形，并探讨了如何优化效率和减小电磁干扰。 第二部分 数字电路逻辑与系统 本部分将读者带入数字世界的逻辑基础，从最基本的逻辑门（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）开始，逐步深入到组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计。 组合逻辑电路设计： 讲解了布尔代数原理、卡诺图（Karnaugh Map）化简方法，以及如何根据逻辑真值表设计组合逻辑电路。本书涵盖了译码器、编码器、多路选择器、数据分配器、加法器、减法器、比较器等常见组合逻辑功能块的设计与实现。 时序逻辑电路设计： 详细介绍了触发器（D触发器、JK触发器、SR触发器、T触发器）的工作原理、状态转移特性及其在时序电路中的作用。本书重点讲解了寄存器、计数器（同步计数器、异步计数器）、移位寄存器等基本时序功能块的设计。 有限状态机（Finite State Machine, FSM）： 深入阐述了摩尔（Moore）型和米利（Mealy）型有限状态机的建模、设计和实现方法。本书通过多个实际案例，指导读者如何将复杂问题分解为状态和转移，并将其转化为数字逻辑电路。 存储器芯片： 讲解了RAM（Random Access Memory）和ROM（Read Only Memory）的基本结构和工作原理，包括SRAM（Static RAM）、DRAM（Dynamic RAM）以及Flash Memory等。 可编程逻辑器件（PLD）： 介绍了CPLD（Complex Programmable Logic Device）和FPGA（Field-Programmable Gate Array）的基本结构、设计流程以及在现代数字系统中的应用。 第三部分 信号的产生、变换与处理 本部分聚焦于信号本身的特性以及如何对信号进行有效的分析与处理，是连接模拟与数字世界的桥梁。 傅里叶变换与拉普拉斯变换： 详细讲解了信号在时域和频域之间的转换工具，包括傅里叶级数、傅里叶变换、拉普拉斯变换及其性质。本书通过大量示例，展示了如何利用这些变换分析连续时间信号和离散时间信号的频率成分，理解系统的频率响应。 采样定理与离散信号处理： 深入讲解了奈奎斯特-香农采样定理，阐述了连续信号离散化的基本原理和条件。本书探讨了采样引起的混叠现象及其避免方法。 数字信号处理（DSP）基础： 介绍了离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法（FFT），以及Z变换在分析离散时间系统中的应用。讲解了数字滤波器（FIR滤波器和IIR滤波器）的设计方法，包括窗函数法、频率采样法、双线性变换法等。 调制与解调技术： 讲解了模拟调制技术（AM, FM, PM）和数字调制技术（ASK, FSK, PSK, QAM）的基本原理、性能指标和实现方式。本书也涵盖了相应的解调技术。 噪声与干扰分析： 讨论了电路中常见的噪声源（热噪声、散粒噪声、闪烁噪声等）及其对信号的影响。本书介绍了降噪的技术和滤波器的作用。 信号测量与仪器： 讲解了示波器、频谱分析仪、函数发生器等常用电子测量仪器的原理和使用方法，指导读者如何进行有效的电路测试和信号测量。 实践与应用 本书不仅停留在理论层面，更注重将所学知识应用于实际工程问题。每个章节都配有丰富的例题，并提供了一些实际电路设计案例，例如： 音频放大器设计： 从前置放大器到功率放大器，讲解了如何设计高性能的音频系统。 数据采集系统： 介绍了模数转换（ADC）和数模转换（DAC）在数据采集中的应用，以及相关电路的设计。 通信链路设计： 简要介绍了基本通信系统的组成和信号在传输过程中的处理。 嵌入式系统中的数字逻辑应用： 探讨了如何利用FPGA或微控制器实现复杂的数字逻辑功能。 学习方法与建议 本书建议读者在学习过程中，循序渐进，先掌握基础理论，再深入理解电路的实际工作原理。鼓励读者动手实践，利用仿真软件（如SPICE、MATLAB/Simulink）进行电路仿真，并尽可能地搭建实际电路进行验证。通过理论与实践相结合的学习方式，读者将能够更深入地理解电路设计与信号处理的精髓，为未来的学习和工作打下坚实的基础。 目标读者 高等院校电子工程、通信工程、自动化、计算机科学与技术等专业的本科生和研究生。 从事电子产品研发、系统集成、测试与维护的工程师。 对电路设计和信号处理技术感兴趣的爱好者。 本书力求通过严谨的理论分析、详实的电路实例和实用的设计技巧，帮助读者构建起一个完整、深入的电路设计与信号处理知识体系，成为解决实际工程问题的可靠伙伴。

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这本书给我最大的感觉是“全面”和“深度兼顾”。市面上很多教材要么过于偏重理论推导而牺牲了工程实践的直观性，要么就是变成了一本操作手册，缺乏对底层原理的深刻剖析。而这本则找到了一种很好的平衡点。我特别欣赏它在对经典控制理论进行回顾时，对非线性系统的初步探讨，虽然篇幅不长，但为后续深入学习非线性控制打下了很好的基础。我昨天晚上花了一个晚上来理解那个关于“奈奎斯特稳定性判据”的几何解释，作者通过详尽的相平面图和映射关系的分析，使得原本抽象的判据变得非常形象具体，几乎不需要复杂的代数运算就能预判系统的稳定性边界。这对于我们这些需要快速验证设计是否可靠的工程师来说，是极其宝贵的技能。

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这套新买的书籍，拿到手里沉甸甸的，光是封面设计就透露出一种严谨和专业的味道。我记得当时是在一个技术论坛上看到有人推荐的，说它对理解现代工业自动化系统的底层逻辑非常有帮助。我最近正好在跟进一些智能制造的项目，对那些看不见的“大脑”是如何指挥机器精确运作的知识非常渴求。这本书的排版很舒服，图示清晰，即便是面对复杂的数学推导，作者似乎也花了很多心思去设计直观的解释性插图，这一点对于我这种偏爱视觉学习的读者来说，简直是福音。我翻阅了其中关于系统辨识的那一章，发现它并没有停留在理论的象牙塔里，而是紧密结合了实际工程中的数据采集和模型建立过程，这一点非常实用。我期待着能尽快啃完它，希望能真正掌握如何对一个复杂的动态系统进行建模和分析，这样在设计控制策略时，心里就能更有底气了。

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我买这本书纯粹是因为工作需要，需要快速掌握一些基础理论来应对手头的项目调试。坦率地说，我对这领域的理论基础并不深厚，所以一开始阅读体验是有些挑战的。语言上，它确实非常学术化，很多地方需要反复阅读甚至借助其他辅助资料才能完全消化其中的数学内涵。不过，一旦攻克了某个难点，那种豁然开朗的感觉是无与伦比的。特别是关于传递函数和状态空间表示法的切换和对比，这本书处理得非常到位，清晰地展示了不同数学描述在不同应用场景下的优劣。我注意到作者在案例分析部分引用了不少跨学科的例子，比如机械臂控制和化学过程的温度调节，这说明作者的视野很开阔，不仅仅局限于传统的电气或航空领域，这让这本书的应用前景更广阔。

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说实话，这本书的厚度让人有点望而生畏，但我翻开目录后，悬着的心稍微放下了不少。作者的结构组织非常巧妙，像是一条精心铺设的知识阶梯，从最基本的反馈概念讲起，循序渐进地引入了频域分析、根轨迹等核心工具。我尤其欣赏它在引入现代控制理论时那种渐进的口吻，不像有些教科书那样直接抛出复杂的矩阵运算，而是先用一些经典的、易于理解的例子来铺垫，让读者自然而然地进入状态。我特地对比了几个章节的习题，发现它们的设计思路非常注重培养读者的工程直觉，很多题目都不是单纯的计算，而是要求分析特定参数变化对系统性能的影响，这对于培养系统工程师的思维至关重要。我对其中关于“鲁棒性”的讨论很感兴趣，希望这本书能给出一些实用的、可操作的设计准则，而不是空泛的理论陈述。

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老实说，我最初是冲着这本书的作者名气来的，毕竟是业内公认的大牛。拿到手后发现，这本书的风格非常“硬核”，几乎不给读者喘息的机会，从扉页开始就假设读者已经具备扎实的微积分和线性代数基础。它的叙事节奏非常快，像是在进行一场高强度的知识马拉松。我花了大量时间去啃它关于“最优控制”的那几章，里面的动态规划和庞特里亚金极小值原理的阐述，非常严密，几乎是步步为营，没有丝毫含糊之处。虽然阅读起来比较费力，但其带来的知识密度是惊人的。这本书不是用来休闲阅读的，而是需要你沉下心来，准备好笔和纸，进行一场真正的智力挑战。它最终的目标，是让你不仅仅知道“如何做”，更要深刻理解“为什么是这样”。

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