电工技术与电子技术（下册） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学

作者:唐庆玉

出品人:

页数:384

译者:

出版时间:2007-9

价格:35.00元

装帧:

isbn号码:9787302160267

丛书系列:

图书标签:

• 教科书
• 电工技术
• 电子技术
• 电路分析
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• 传感器技术
• 嵌入式系统

图书简介：深入探索现代电子系统的基石与未来趋势 书名： 数字信号处理与嵌入式系统设计 目标读者： 电子工程、通信工程、计算机科学专业的本科生、研究生，以及从事相关领域工作的工程师和技术人员。 内容概述： 本书旨在提供一个全面而深入的视角，聚焦于现代电子系统设计的两大核心支柱：数字信号处理（DSP）和嵌入式系统设计（ESD）。在当前万物互联、智能驱动的时代背景下，无论是消费电子、工业自动化、医疗设备还是航空航天领域，对高效能、低功耗且功能强大的实时处理能力的需求日益迫切。本书正是为了满足这种需求而编写，它系统地梳理了从基础理论到前沿应用的完整知识体系。 本书结构清晰，分为三大主要部分：理论基础与算法实现、嵌入式硬件与软件架构，以及前沿应用与系统集成。我们力求在保持理论严谨性的同时，融入大量的实际案例和工程实践，确保读者能够将学到的知识直接应用于解决真实的工程问题。 --- 第一部分：数字信号处理——从理论到高效实现 本部分着重于构建读者扎实的数字信号处理理论基础，并强调在实际硬件（如FPGA和DSP芯片）上实现这些算法的关键技术。 1. 离散时间系统与Z变换的深入分析： 我们不再停留在教科书式的定义，而是深入探讨Z变换在系统稳定性分析、滤波器设计中的核心作用。重点讲解了双线性变换法在将模拟滤波器转化为数字滤波器时的注意事项，以及由此带来的频率映射失真问题和补偿方法。 2. 快速傅里叶变换（FFT）的高效实现与优化： FFT是DSP领域的心脏。本书详细剖析了基-2、基-4 FFT算法的蝶形运算结构，并特别关注其在资源受限的嵌入式平台上的优化。内容涵盖了定点运算中的精度损失分析、溢出检测机制，以及如何通过循环缓冲（Circular Buffer）和流水线技术来最大化硬件吞吐量。我们还将引入非标准的FFT算法（如Chirp Z-变换），以应对非标准采样频率或频谱分析需求。 3. 有限脉冲响应（FIR）与无限脉冲响应（IIR）滤波器设计精要： 除了传统的窗函数法（如汉宁窗、海明窗），本书详细介绍了更先进的滤波器设计技术，例如最小二乘法设计和Parks-McClellan（等波纹）算法。在IIR部分，我们深入探讨了双线性变换引入的频率混叠问题，以及如何使用预扭曲（Pre-warping）技术来精确匹配模拟原型滤波器的截止频率。对于实际工程应用，我们提供了基于MATLAB/Python的工具箱调用流程，指导读者快速生成适用于固定点运算的滤波器系数。 4. 随机过程与现代谱估计： 本章超越了基本的周期图估计，深入探讨了高分辨率谱分析方法。详细介绍了经典的自相关法（如Burg方法）和最小方差无失真响应（MVDR）方法。这些内容对于雷达信号处理、语音增强和通信信道估计至关重要。我们将分析这些方法的计算复杂度与频率分辨率之间的权衡关系。 --- 第二部分：嵌入式系统设计——软硬件协同的艺术 本部分聚焦于如何将DSP算法高效地映射到特定的嵌入式硬件平台上，强调系统级的设计思维。 1. 现代微控制器（MCU）与DSP处理器的架构对比： 详细比较了基于Cortex-M系列（如STM32、LPC）的通用MCU与专业DSP（如TI C6000系列、ADI SHARC）在指令集、并行处理能力、片上存储器结构（如零开销循环、数据地址生成器MAG/ALG）上的差异。重点分析了SIMD（单指令多数据）指令集在加速矩阵运算和卷积操作中的作用。 2. 实时操作系统（RTOS）与任务调度： 本书选择FreeRTOS和Zephyr作为主要的教学案例。我们不仅仅讲解任务创建和信号量，而是深入研究优先级反转问题的成因、检测与解决策略（如使用优先级继承或优先级天花板协议）。此外，还涵盖了实时性保证的关键：中断延迟分析、上下文切换开销的量化，以及如何使用硬件计时器和专用的看门狗机制来确保系统的实时确定性。 3. 内存管理与DMA控制器优化： 在资源受限的嵌入式环境中，内存访问效率是性能瓶颈的主要来源。本章详述了缓存一致性、TLB（转换后援缓冲器）的工作原理，以及如何通过合理的内存对齐和数据结构设计来提升Cache命中率。重点讲解了直接内存存取（DMA）控制器的配置，包括多通道同步传输、链式传输（Chained Transfer）的应用，以实现数据处理单元与外设之间的高效数据交换，解放CPU资源。 4. 硬件描述语言（VHDL/Verilog）与可编程逻辑： 针对需要极高并行度和定制化数据路径的DSP应用（如高速滤波、波形生成），本部分提供了FPGA设计流程的概述。内容包括状态机设计、时序约束的设置，以及如何使用高层次综合（HLS）工具将C/C++代码自动转换为RTL代码，从而加速原型验证和产品迭代。 --- 第三部分：系统集成与前沿应用 本部分将前两部分的内容融会贯通，探讨在具体行业应用中如何进行端到端的系统设计和性能调优。 1. 低功耗设计与能效优化： 随着便携式和物联网设备的爆发，功耗管理成为核心竞争力。我们探讨了动态电压和频率调节（DVFS）在DSP任务中的应用策略。内容包括：如何基于负载预测切换运行模式、如何优化外设的唤醒/休眠时序，以及在ADC/DAC采样过程中，如何平衡采样率与量化噪声的最佳功耗点。 2. 传感器接口与数据采集系统（DAQ）： 详细介绍了高精度模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的选型标准，包括有效位数（ENOB）、无杂散动态范围（SFDR）和通道间串扰（Crosstalk）。着重讲解了过采样与欠采样技术在抗混叠和噪声整形中的应用，并展示如何使用Sigma-Delta调制器原理来实现高分辨率的低速采集。 3. 嵌入式机器学习（TinyML）的部署： 本章面向快速发展的AIoT领域，介绍如何将量化后的深度学习模型（如CNN或RNN）部署到资源受限的微控制器上。内容涵盖模型剪枝、权重共享、定点化推理的挑战，以及使用TensorFlow Lite Micro等框架进行实际部署的流程和性能评估指标。 4. 通信与控制系统的集成实例： 通过两个详细的端到端案例研究——软件定义无线电（SDR）基带处理和工业三相电机矢量控制，读者可以直观地看到DSP算法如何通过嵌入式系统硬件高效地执行。在SDR案例中，关注同步、信道编码和调制解调的实时性要求；在电机控制中，则侧重于高频PWM生成和磁场定向控制（FOC）的快速计算与死区时间补偿。 --- 总结： 《数字信号处理与嵌入式系统设计》不仅仅是一本理论参考书，它更是一份实战指南。通过对算法到硬件实现的完整链条的深入剖析，本书旨在培养读者具备系统性、跨学科的工程解决能力，为迎接下一代智能电子系统的设计挑战做好充分准备。书中的所有代码示例和仿真文件均在配套的在线资源中提供，确保学习过程的无缝衔接。

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这本书的价值，在于它构建了一个完整、立体的现代电气技术知识体系。它不仅仅是关于电线电缆或基础电路的罗列，而是一部关于**能源、信息与控制高效融合**的工具书。我尤其欣赏它在阐述**电力系统的数字化转型和智能电网概念**时的前瞻性视角。书中对**IEC 61850标准**在变电站自动化中的应用进行了深入浅出的讲解，结合了最新的网络安全考量，这对于关注未来能源基础设施的专业人士来说，提供了极具价值的参考。读完后，我感觉自己对“电”的理解，已经从一个单纯的能量载体，上升到了一个高度复杂的、需要精细化管理的智能网络。书中大量的参考文献和案例分析，也为我后续的深入研究指明了方向，每一次翻阅，都能发现新的值得去挖掘的知识点。这本书的重量，与其说是纸张的重量，不如说是它所承载的**未来技术趋势的重量**。它无疑将成为我工具箱里，最常被翻阅的那一本。

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这本书的封面设计简直让人眼前一亮，那种深沉的蓝色调，搭配着银色的字体，透着一股沉稳又不失现代感的专业气息。我一直觉得，一本好的技术书籍，光是拿在手上，就能感受到它所蕴含的知识重量。这本书的纸张质量也出乎意料地好，摸起来厚实，印刷清晰，即便是那些复杂的电路图和参数表格，看起来也毫不费力。作为一名刚刚接触电力系统的新手，我最担心的就是内容过于晦涩难懂，但翻开目录后，那种焦虑感瞬间消散了。它不像某些教科书那样把理论堆砌得高高在上，而是循序渐进地引导读者进入核心概念。比如，它对**高压输电的稳定性和控制**的讲解，简直是教科书级别的清晰，用了很多实际工程中的案例来佐证理论，这对于我们这些实操经验不足的人来说，简直是雪中送炭。我尤其喜欢它在讲解**继电保护原理**时所采用的类比手法，一下子就把那些抽象的逻辑关系具象化了。当然，这本书的篇幅自然是相当可观的，抱着它阅读，就像进行一场马拉松式的知识探索，需要耐心和毅力，但每深入一章，都能感受到自己对整个电力领域的认知边界被拓宽了一圈。这种充实感，是其他任何休闲读物都无法替代的。

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对于任何一个在工业自动化领域摸爬滚打的人来说，对可靠性和故障诊断的重视程度是刻在骨子里的。这本书在**工业控制系统中的可靠性工程**这部分内容的切入角度非常独特，它没有停留在理论的宏观层面，而是深入到了**传感器信号的噪声处理和数据冗余设计**的微观实践中。我记得有一章专门讨论了基于卡尔曼滤波器的状态估计，来提高弱信号环境下的测量精度，这种跨学科的知识融合，让我看到了传统电工技术之外的广阔前景。更重要的是，书中对**系统故障的模式识别与预警机制**的论述，让我对如何构建一个具有自愈能力的智能系统有了更清晰的蓝图。作者没有提供现成的“万能药”，而是提供了一套完整的分析框架，教你如何根据不同设备的特性去设计侧重不同的检测指标。这种赋能感远比单纯的知识灌输更有价值。如果说这本书有什么可以改进的地方，也许是插图的彩色化处理可以更进一步，尤其是在展示热成像或频谱分析结果时，全彩的展示效果会更直观，但瑕不掩瑜，其内容的深度和广度足以弥补这一点微小的不足。

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这本书的阅读体验，就像是跟随一位经验丰富、思维缜密的大师进行一对一的辅导。它的逻辑推进非常自然，很少出现那种强行转折或者概念跳跃的情况。我特别欣赏作者在处理**电磁兼容性（EMC）**设计规范这一块的详尽程度。在现代电子系统设计中，EMC往往是项目失败的关键因素之一，但很多书籍只是简单提及标准或概念。这本书则不然，它不仅列举了主要的干扰源和传播路径，更重要的是，它提供了具体的**屏蔽、滤波和布局布线**的实践指导，并且给出了不同频率范围下的推荐方案。我将书中的一个关于接地设计的建议应用到了我正在进行的一个原型项目中，效果立竿见影，系统的噪声水平得到了显著降低。这种“学以致用”的即时反馈，极大地增强了我继续研读下去的动力。而且，这本书的术语处理也非常专业，它在第一次引入专业名词时，都会给出明确的定义或缩写解释，避免了读者在查阅过程中频繁打断阅读思路的困扰。可以说，它不仅是知识的传授者，更是良好学习习惯的引导者。

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坦白说，我一开始买这本书，主要是冲着它在**电力电子变换器**那一块的深度去的。市场上很多关于功率器件的书籍，要么过于侧重器件本身的工作原理，对系统级的应用着墨不多；要么就是泛泛而谈，没有提供足够的数学模型支持。但这本书给我的惊喜在于，它成功地在**理论的严谨性**和**工程的实用性**之间架起了一座坚实的桥梁。我花了整整一个周末的时间，啃完了关于“三电平逆变器拓扑结构分析”的那一章节。作者对于PWM控制策略的剖析，细致到了开关函数和电压调制指数的推导过程，每一步都有详细的注解，这对于想深入研究高性能电机驱动的工程师来说，简直是不可多得的宝藏。更让我印象深刻的是，书中的配图质量极高，不仅是静态的电路图，还有一些描述动态过程的波形图，那些复杂的交错波形被描绘得层次分明，配合文字解释，让我对**电流谐波抑制**的机理有了全新的理解。唯一的“缺点”可能就是，这本书对初学者来说，门槛稍高，如果缺乏基本的电路分析基础，可能需要搭配一些入门级的材料辅助阅读。但对于有一定基础，想要向更高阶迈进的读者，它无疑是打开新世界大门的钥匙。

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不错的一本电工书咯

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这本就没有好好学...对不起老湿啊...

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哎……

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挺有趣的學科

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这本就没有好好学...对不起老湿啊...