基本技能训练与单元电路设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:高吉祥 编

出品人:

页数:427

译者:

出版时间:2007-5

价格:38.00元

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isbn号码:9787121043079

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数字信号处理的理论与实践 内容提要： 本书系统地阐述了数字信号处理（DSP）的核心理论、关键算法以及在现代工程实践中的应用。内容涵盖了从离散时间信号与系统分析、Z变换、傅里叶变换（DFT与FFT）到数字滤波器设计（FIR与IIR）的全过程。特别侧重于DSP在现代通信、图像处理、自动控制和嵌入式系统中的实际案例分析与技术实现。本书不仅深入讲解了信号处理背后的数学原理，还提供了大量的MATLAB/Python仿真代码和基于FPGA/DSP芯片的硬件实现指导，旨在帮助读者建立扎实的理论基础，并快速掌握将理论转化为工程解决方案的能力。 --- 第一部分：离散时间信号与系统基础 本书的开篇部分将读者引入数字信号处理的宏大领域，明确区分了连续时间信号与离散时间信号的本质差异，并详细探讨了数字信号处理的必要性与优势。 1.1 信号与系统的表示 深入探讨了离散时间信号的采样、量化过程，以及如何用数学表达式精确描述这些信号。介绍了单位脉冲序列、单位阶跃序列等基本序列，以及信号的周期性、能量与功率的概念。对于连续时间信号与离散时间信号之间的关系，特别是采样定理的严格推导与工程应用限制进行了详尽的分析。 1.2 线性时不变（LTI）系统分析 LTI系统的概念是DSP的基石。本章详细讲解了卷积（Convolution）——离散时间系统的核心运算——的定义、性质及其计算方法。通过对脉冲响应的分析，读者将掌握如何完全刻画一个LTI系统。系统表示方面，引入了差分方程，并从时域角度解释了系统的因果性与稳定性判据。 1.3 频域分析工具：Z变换 Z变换是连接时域分析与频域分析的桥梁。本书不仅给出了双边Z变换和单边Z变换的定义、收敛域（ROC）的确定方法，还系统总结了常见信号序列的Z变换对。重点讲解了Z变换在求解差分方程、系统分析中的应用。对于逆Z变换，详细介绍了部分分式展开法和级数展开法，确保读者能够灵活地在不同域间进行转换。 --- 第二部分：频率域分析与快速算法 本部分聚焦于信号在频域的表示方法，这是实现滤波、调制解调等功能的前提。 2.1 离散傅里叶变换（DFT） DFT是对连续傅里叶变换在离散时间信号上的精确离散化。本书详细解释了DFT的推导过程、性质（如周期性、线性、对称性），并阐述了DFT与Z变换在单位圆上的关系。特别强调了DFT在频谱分析中的实际操作，包括泄漏效应（Spectral Leakage）、栅栏效应（Picket-fence Effect）的产生原因及缓解措施（如加窗函数）。 2.2 快速傅里叶变换（FFT） 鉴于DFT计算复杂度高，FFT算法的出现是DSP领域的里程碑。本章详细剖析了最常用的基-2 FFT算法（如Cooley-Tukey算法）的蝶形运算结构、数据重排（Bit Reversal）过程，以及其在计算效率上的巨大提升。通过实例演示，读者将清晰理解FFT如何加速频谱分析。 2.3 周期图与功率谱估计 从DFT的平方幅度谱出发，引入了功率谱密度的概念。详细讨论了直接法（Periodogram）的局限性，并引入了更先进的参数法和非参数法，如Welch平均法、Bartlett法，用于平滑功率谱估计，减小方差，提高谱分辨率。 --- 第三部分：数字滤波器设计 本部分是DSP应用的核心，涉及如何设计出满足特定频率响应要求的数字滤波器。 3.1 滤波器性能指标与基本结构 明确定义了滤波器的通带、阻带、过渡带、通带截止频率、阻带衰减等关键性能指标。介绍了数字滤波器的基本结构，包括直接型、并联型和级联型结构，并分析了不同结构在量化噪声和计算复杂度上的权衡。 3.2 无限冲激响应（IIR）滤波器设计 IIR滤波器以其阶数低、过渡带陡峭而受到青睐。本章重点讲解了基于模拟滤波器原型（如巴特沃斯、切比雪夫I型、椭圆型）的模拟到数字变换技术，包括脉冲不变法和双线性变换法。重点剖析双线性变换法中频率映射的非线性特性及其对滤波器设计的影响。 3.3 有限冲激响应（FIR）滤波器设计 FIR滤波器因其固有的线性相位特性，在对信号波形保真度要求高的领域至关重要。详细介绍了窗函数法（包括矩形窗、汉宁窗、海明窗等）的设计步骤与性能对比。对于更高性能的要求，深入讲解了频率采样法和Parks-McClellan算法（最优等波纹滤波器设计），侧重于算法的迭代过程和收敛性分析。 3.4 滤波器实现与量化效应 讨论了IIR和FIR滤波器在定点运算硬件中的实现方式。分析了有限精度带来的系数量化误差和运算舍入误差对滤波器性能的影响，特别是IIR滤波器中Pole/Zero的移动问题。 --- 第四部分：现代DSP算法与应用 本部分将理论知识应用于实际的工程场景，介绍现代通信和数据处理中常用的高级算法。 4.1 抽取、插值与多速率信号处理 针对信号采样率不匹配的问题，详细介绍了信号抽取（Downsampling）和信号插值（Upsampling）的原理及抗混叠滤波器的设计。引入了抽取因子为整数或有理数的高效多相结构，这是软件定义无线电（SDR）和数据转换系统的关键技术。 4.2 适应性滤波与最小均方（LMS）算法 适应性滤波是DSP中处理非平稳信号和未知系统辨识的重要工具。详细推导了维纳滤波器（Wiener Filter）的最优解。在此基础上，重点讲解了LMS算法的收敛条件、步长选择对收敛速度和稳态误差的影响，并将其应用于回声消除、噪声消除和信道均衡等领域。 4.3 数字滤波器组与小波变换基础 介绍了滤波器组的概念，特别是正交镜像滤波器组（QMF），它是实现信号分解与重构的基础。在此基础上，简要引入了离散小波变换（DWT）的结构，解释了其在时频局部化分析中的优势，以及在数据压缩和特征提取中的应用潜力。 --- 附录：计算工具与仿真 本书的附录部分提供了大量的编程实践指导，侧重于使用业界主流的数值计算环境： MATLAB/Octave 实践： 提供了设计FIR/IIR滤波器、执行FFT分析、实现LMS算法的脚本示例。 Python/SciPy 实践： 提供了使用NumPy和SciPy库进行信号生成、分析和滤波实现的对应代码。 硬件加速概念： 概述了定点DSP处理器（如德州仪器C6000系列）和现场可编程门阵（FPGA）在实现高性能实时DSP算法时的结构特点与编程挑战。 本书旨在为电子工程、通信工程、自动化以及计算机科学领域的研究人员和工程师，提供一套全面、深入且极具实践指导价值的数字信号处理知识体系。

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我必须承认，我对这本书的期望值非常高，因为它涵盖了“单元电路设计”这个我一直感兴趣的领域。然而，读完之后，我发现它在实际电路设计方法的深度和广度上，与我预期的还是有些差距。书中对一些基础单元电路的介绍，例如放大器、滤波器、稳压器等，虽然讲解清晰，但更多的是停留在“是什么”和“如何搭建”的层面，对于“如何优化”、“如何选择最优方案”以及“不同应用场景下的设计考量”等更深层次的设计思维和方法论，着墨不多。我期望能看到更多关于系统性设计流程的介绍，比如需求分析、方案论证、性能指标设定、仿真验证、PCB布局布线技巧等等。虽然书中提到了“单元电路设计”，但它似乎更侧重于将这些单元电路当作独立的模块来介绍，而缺乏将它们有机地整合到一个更大的系统中的指导。对于已经有一定基础，希望将理论知识转化为实际复杂系统设计的读者来说，这本书可能无法提供足够的启发和引导。它更像是一本很好的“单元电路零件手册”，而不是一本“系统集成设计指导书”。

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这本书给我带来的最大感受是，它在理论的扎实性上，可能还需要进一步加强。虽然书中对于一些基础概念的解释，比如欧姆定律、基尔霍夫定律等，都给出了基本的定义，但对于这些定律在实际电路分析中的应用，以及如何通过这些定律来推导和理解复杂的电路行为，讲解得相对比较表面。我希望能看到更多带有详细推导过程的案例分析，帮助我理解如何将理论知识应用到实际问题的解决中。例如，在分析一个多级放大电路时，仅仅给出最终的增益公式是不够的，我更希望能够看到如何一步步分解电路，运用所学的基本定律，逐步计算出每一级的增益，最终得到整体的性能指标。此外，书中在提及一些进阶概念时，例如噪声分析、频率响应等，虽然有提到，但缺乏深入的探讨，更像是点到为止。对于希望系统性地掌握电子电路设计原理，并能够独立解决复杂问题的读者来说，这本书可能在理论深度方面，未能完全满足他们的需求，需要与其他更侧重理论分析的书籍结合阅读。

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我必须说，这本书带给我的惊喜程度，远远超出了我的预期。它不仅仅是一本关于电子技术的书籍，更像是一本关于“思维方式”的启蒙读物。书中在讲解“基本技能训练”时，并没有仅仅停留在操作层面，而是着重于培养一种“观察、分析、解决问题”的能力。它鼓励读者在动手实践的过程中，主动去思考“为什么会这样？”、“如果改变某个参数会发生什么？”。这种探究式的学习方法，让我摆脱了死记硬背的模式，真正学会了如何去“理解”电路。而在“单元电路设计”部分，它更是将这种思维方式发挥到了极致。书中提供的每一个设计案例，都不是直接给出“标准答案”，而是引导读者从多个角度去思考，例如如何平衡性能与成本，如何考虑功耗和稳定性等等。我特别欣赏它在介绍一个单元电路时，会先抛出一个“挑战”或“需求”，然后逐步引导读者通过各种方法去实现它，在这个过程中，读者不仅学会了如何设计电路，更重要的是学会了如何“思考”电路设计。这本书让我意识到，电子电路设计不仅仅是技术活，更是一门艺术，一门关于如何将抽象概念转化为具体实现的艺术。

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这本书给了我一种完全出乎意料的体验，它没有像我想象的那样，上来就抛出复杂的公式和抽象的概念，而是以一种非常温和且循序渐进的方式，引领我走进电子世界的奥秘。我本以为“基本技能训练”会是枯燥无味的机械操作，但事实证明，它更像是一场趣味盎然的探索之旅。书中对各种电子元器件的介绍，不是简单地罗列参数，而是通过生动形象的比喻，将它们的功能和特性解释得一目了然。例如，它将电阻比作“水流中的小障碍”，将电容比作“可以储存电荷的小水库”，这种方式极大地降低了理解的门槛。而在“单元电路设计”的部分，它并非直接给出复杂的电路图，而是从最简单的电流通路开始，逐步引入元器件，构建出最基础的单元电路，然后在此基础上进行功能扩展。我尤其喜欢书中对于每个单元电路的“应用场景”的描述，这让我能够清晰地看到这些看似简单的电路，在现实生活中是如何发挥作用的，例如驱动LED、放大声音信号等等。整本书的语言风格都非常活泼，充满了鼓励和引导，让我感觉仿佛有一位经验丰富的导师在身边，耐心地教我一步步学习。

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这本书的内容简直让我大跌眼镜，我原本以为会是一本扎实的理论基础教材，没想到它更像是一本动手实践的指南。书中对各种基础技能的讲解，例如焊接、元器件识别、工具使用等等，都细致入微，甚至连一些初学者容易忽略的小细节都给出了详尽的说明。我特别喜欢它在介绍每个技能时，都会配上大量的图示和步骤分解，这让我这种动手能力稍弱的读者也能轻松跟上。而且，书中不仅仅是告诉你“怎么做”，还深入浅出地解释了“为什么这么做”，这有助于我们理解背后的原理，从而举一反三，更好地掌握这些技能。在实际操作方面，书中提供的案例项目也十分贴近实际应用，从简单的LED闪烁电路到稍微复杂一些的电源模块，都涵盖了许多实际工程中会遇到的基本单元设计。我尝试着跟着书中的指导搭建了一个简单的传感器信号放大电路，过程中遇到的问题，书中几乎都考虑到了，并给出了相应的解决方案。这种“手把手”的教学模式，让我觉得学起来既高效又有趣，完全没有枯燥乏味的理论灌输感。我强烈推荐给所有希望快速提升电子电路实践能力的朋友们，这本书绝对是你的得力助手。

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