电子技术基础/韩梳文

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isbn号码:9787801334985
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具体描述

电子技术基础(其他版本/作者) 简介 本套丛书,作为电子工程领域经典教材的补充与拓展,旨在为广大电子技术学习者、工程师及相关专业人士提供一套兼具深度与广度的技术参考体系。它并非聚焦于某位特定作者的论述风格,而是力求涵盖电子技术从基础理论到前沿应用的各个关键环节,确保知识体系的全面性和实践指导性。 本丛书的核心目标是构建一个扎实、连贯的电子学知识网络,涵盖模拟电子学、数字电子学、电力电子学以及微电子技术等多个核心分支,为读者提供应对现代电子系统设计与调试挑战所需的理论基石和实用工具。 --- 第一部分:模拟电子技术基础与深化 本部分将深入剖析电子电路中最基础也是最精妙的部分——模拟信号的处理。 1. 半导体器件物理与特性分析: 我们将从P-N结的形成、载流子(空穴与电子)的迁移和扩散机制开始,详细阐述二极管在不同偏置条件下的伏安特性曲线,以及其在整流、钳位、限幅电路中的应用。随后,重点转向三极管(BJT)和场效应晶体管(FET,包括JFET和MOSFET)的工作原理。内容不仅限于教科书上的$I_C-V_{BE}$或$I_D-V_{GS}$曲线,更侧重于晶体管在高频、大功率以及开关状态下的非理想效应,如米勒效应、结电容的影响,以及如何根据具体应用选择合适的器件型号和偏置点。 2. 放大电路分析与设计: 放大电路是模拟电子学的核心。本部分将系统性地介绍共射、共基、共集等基本组态的直流偏置稳定性的分析方法,特别是采用分压偏置法时,如何通过参数变化(如$eta$值的波动)来评估电路的稳定性。在小信号交流分析方面,将详细讲解等效电路的构建、增益(电压增益、电流增益、输入阻抗、输出阻抗)的精确计算,并引入新型的参数化建模方法。 特别关注多级放大器的设计,如卡德(Cascade)结构、达灵顿(Darlington)结构在高输入阻抗和高电流增益方面的应用。此外,运算放大器(Op-Amp)将作为理想放大器的基础被引入,随后深入探讨其在积分、微分、加法、减法等基本运算中的非理想误差分析,包括失调电压、输入偏置电流和共模抑制比(CMRR)对实际应用的影响。 3. 频率响应与反馈理论: 频率特性分析是衡量放大电路性能的关键。内容将覆盖低频截止频率(由耦合电容和旁路电容决定)和高频截止频率(由内部结电容和米勒效应决定)的精确计算。我们将引入波特图(Bode Plot)作为分析工具,用于直观判断带宽和相位裕度。 反馈理论部分,将区分串联负反馈、并联负反馈等四种基本反馈组态,并定量分析负反馈对增益、带宽、输入输出阻抗以及失真度的影响。稳定性分析将是重点,利用Nyquist图和Bode图来确定系统的相位裕度和增益裕度,确保反馈放大器不会产生振荡。 --- 第二部分:数字电子技术与逻辑系统 本部分聚焦于离散信号的处理、存储与运算,是现代计算和控制系统的基石。 1. 逻辑代数与组合逻辑电路: 从布尔代数的基本公理和德摩根定理开始,系统阐述逻辑门(AND, OR, NOT, XOR等)的工作原理及其在TTL和CMOS工艺下的实际差异。逻辑函数的化简将采用代数法、卡诺图(K-Map)和Quine-McCluskey方法,确保设计出最高效的逻辑电路。 组合逻辑电路的设计案例将详尽覆盖编码器、译码器、数据选择器(MUX)、数据分配器(DEMUX)以及加法器(半加器、全加器、多位加法器)的实现。特别会讨论优先编码器的设计,以解决多输入冲突问题。 2. 逻辑器件与半导体存储器: 深入探讨各种主流逻辑器件系列,如TTL(低功耗、标准、肖特基)和CMOS(标准CMOS、低功耗CMOS)。重点对比它们之间的静态功耗、动态功耗、噪声容限和传输延迟,指导读者根据功耗和速度需求进行器件选型。存储器部分将详细讲解SRAM(静态随机存取存储器)和DRAM(动态随机存取存储器)的内部结构、读写时序,以及它们在系统中的地位。 3. 序逻辑电路与时序系统: 时序电路是实现数据记忆和状态控制的基础。内容将涵盖锁存器(Latch)和触发器(Flip-Flop,如SR, D, JK, T型)的特性表、逻辑图和状态图/时序图。同步电路设计是核心难点,我们将详细讲解如何利用时钟信号同步状态转移,包括状态机的设计——从确定状态变量、绘制状态转移图,到最终通过组合逻辑实现驱动下一状态和输出的电路。内容将涵盖异步电路的竞争与冒险现象分析及其消除方法。 --- 第三部分:信号转换、脉冲与时间控制 本部分关注模拟世界与数字世界之间的桥梁技术,以及时间基准的生成与应用。 1. 脉冲与定时电路: 介绍弛张振荡器、文氏桥振荡器、LC振荡器等各类信号源的产生原理,并分析其频率稳定性和输出波形的纯净度。重点讲解单稳态和双稳态多谐振荡器的设计,以及它们在定时、脉冲整形、波形发生中的应用。 2. 模数与数模转换技术(ADC/DAC): 详细介绍数模转换器(DAC)的原理,包括权电阻式、R-2R梯形网络等结构,重点分析其线性度、单调性和建立时间。对于模数转换器(ADC),将系统介绍并行比较型、逐次比较型、双积分型等主流架构的工作流程,以及关键性能指标如采样率、有效位数(ENOB)和量化误差。 3. 555定时器应用拓展: 虽然是基础元件,但555定时器的应用远超简单的占空比调节。本部分将展示其在精确脉冲发生、波形发生、电压控制振荡(VCO)以及逻辑电平转换中的高级应用电路,强调其在低成本方案中的不可替代性。 --- 第四部分:功率电子与电力变换基础 本部分将视角从低功耗信号处理扩展到高功率能量的有效管理与控制。 1. 功率半导体器件: 除了标准的BJT和MOSFET,本部分将重点介绍电力电子领域的核心器件:功率晶体管(Power BJT)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)和电力MOSFET(Power MOSFET)。分析其耐压能力、导通电阻($R_{DS(on)}$)、开关速度以及安全工作区(SOA),指导读者在逆变、变流应用中进行器件选择。 2. 直流-直流(DC-DC)变换器: 系统分析非隔离型DC-DC变换器:降压(Buck)、升压(Boost)和降压-升压(Buck-Boost)电路。详细推导其在连续导通模式(CCM)和不连续导通模式(DCM)下的稳态关系式,并探讨输出纹波和动态响应。同时,简要介绍隔离型变换器(如半桥、全桥)的拓扑结构和控制策略。 3. 交流调功与基础逆变: 介绍晶闸管(SCR)和三端双向可控硅开关(TRIAC)在交流调功电路中的应用,如无级调光和调速原理。对于基础的单相方波逆变器,分析其工作原理以及如何通过脉冲宽度调制(PWM)来改善输出波形质量。 --- 总结与实践导向 本丛书强调理论与实践的紧密结合。在每章内容的最后,都会提供“关键参数辨析”和“电路仿真验证”两个环节。前者帮助读者区分设计中经常混淆的概念(如带宽与截止频率、逻辑扇入与扇出),后者则鼓励读者使用如Spice或Multisim等仿真工具来验证所学理论的精确性,为后续的硬件设计和故障排查打下坚实的基础。全书结构清晰,覆盖面广,确保读者能够构建一个全面、深入且实用的电子技术知识体系。

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阅读《电子技术基础》的这段经历,对我而言,与其说是在学习知识,不如说是在进行一场思维的重塑。韩梳文先生的叙述方式,尤其是在介绍数字电路部分时,那种逻辑的严谨性和推演的流畅性,着实让我佩服。他不是简单地罗列逻辑门的功能,而是从最基本的布尔代数原理出发,一步步推导出各种逻辑函数的实现,再到组合逻辑和时序逻辑的设计。我特别喜欢他讲解卡诺图简化和状态机设计的部分,那些复杂的简化过程,在他的笔下变得清晰明了。他用流程图和状态转换图来辅助说明,让我能直观地理解机器是如何根据输入信号和当前状态做出响应的。更让我惊喜的是,书中还涉及了一些简单的微控制器架构的介绍,这让我看到了理论知识如何转化为实际的应用。虽然篇幅不多,但足以勾勒出一个完整的系统框架,让我对嵌入式开发产生了浓厚的兴趣。我之前一直认为数字电路是很“死板”的,但这本书让我看到了它背后蕴含的精妙逻辑和无限可能。尤其是他解释异步时序电路时,关于竞争冒险和次态分析的部分,虽然一开始有点难度,但反复咀嚼之后,豁然开朗。他强调了对时序问题的深入理解是设计稳定可靠数字系统的关键,这对我今后的学习和工作都具有重要的指导意义。这本书不仅仅是传授知识,更是培养了一种解决问题的思维模式,一种对逻辑深度和系统性的追求。

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在我学习《电子技术基础》的过程中,最让我感到耳目一新的部分,是作者韩梳文先生对于“信号的测量与分析”所进行的深入阐述。这不仅仅是介绍几种测量仪器,更重要的是他传达了一种科学的测量思维。他详细讲解了示波器、万用表、频谱分析仪等基本测量工具的使用方法,并且着重强调了在实际测量中需要注意的细节,例如探头的选择、量程的设置、接地方式的重要性,以及如何避免测量过程中引入的干扰。我之前以为只要插上探头就能测到准确的数据,但这本书让我明白,测量本身也是一门艺术,需要掌握一定的技巧和方法。他对于示波器显示波形解读的讲解非常到位,比如如何识别信号的幅度、频率、相位,以及如何捕捉瞬态信号和分析噪声。在信号分析方面,他不仅介绍了时域分析,还深入探讨了频域分析的重要性,这让我理解了为什么在很多情况下,我们需要将信号从时域转换到频域才能更好地理解其本质。书中还提到了一些高级的测量技术,比如阻抗测量和瞬态分析,这让我看到了更广阔的测量世界。总而言之,这本书不仅教会了我如何使用测量工具,更重要的是培养了我一种严谨、细致的科学探究精神,这对于我在今后的学习和工作中都将受益匪浅。

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这本书带给我的,是一种前所未有的“全局观”的视角,尤其是在理解电子系统整体架构时。韩梳文先生在处理“电子系统组成”这部分内容时,并没有拘泥于对某个单一元器件的深入剖析,而是着眼于整个系统的设计思路和不同模块之间的协同工作。他用一种非常宏观的视角,将复杂的电子系统分解为若干个功能模块,并详细阐述了它们各自的作用以及相互之间的接口关系。我非常欣赏他对“信息流”和“控制流”在系统中的作用的讲解,这让我能够清晰地看到数据是如何在系统中传递和处理的,以及控制信号是如何协调各个模块工作的。他举例说明了如何从整体需求出发,进行系统级的划分和设计,这对于我这样想要从零开始构建一个电子项目的人来说,非常有指导意义。他还讨论了不同系统架构的优缺点,比如集中式和分布式架构,以及它们在不同应用场景下的适用性。书中还涉及了一些基础的系统性能指标,比如响应时间、功耗、可靠性等,以及在设计过程中需要考虑的权衡。这种从系统层面出发的学习方式,让我能够跳出对具体细节的纠结,从而更好地理解电子技术在整个科技发展中的地位和作用。

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让我印象最深刻的是,《电子技术基础》在处理“信号与系统”这一抽象概念时,所展现出的独特视角和深刻洞察。韩梳文先生并没有把这部分内容写得枯燥乏味,而是用一种非常灵活和富有启发性的方式来引导读者。他从信号的本质——信息的载体——出发,循序渐进地介绍了各种信号的分类和特性。他对于连续时间信号和离散时间信号的区别,以及傅里叶级数和傅里叶变换在信号分析中的核心作用,进行了非常精彩的阐述。我尤其喜欢他对傅里叶变换的解释,他没有仅仅停留在数学公式的推导上,而是通过图形化的方式,形象地展示了信号的频谱特性,让我明白了为什么有些信号在时域看起来很复杂,但在频域却很简单,反之亦然。这对于理解信号的传输、滤波和调制等过程至关重要。他还将这些理论知识与实际应用相结合,比如在通信系统、图像处理等领域,如何利用信号与系统的理论来解决实际问题。他对于采样定理的讲解,清晰地阐释了为什么需要以两倍于最高频率的采样率来保证信号的无损恢复,这让我对数字信号处理有了更深的理解。这本书让我体会到,信号与系统不仅仅是一门理论课程,它更是连接现实世界与抽象数学的桥梁,它帮助我们理解和改造我们周围的物理世界。

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这本书的魅力,在于它能够将枯燥的理论知识,通过引人入胜的案例和生动的语言,转化为易于理解和吸收的知识。韩梳文先生在撰写《电子技术基础》时,非常注重理论与实际的结合,这一点在我阅读关于“电子器件的实际应用”这部分内容时感受最为深刻。他没有仅仅停留在对各种电子元件的参数和功能的介绍,而是通过大量的实际电路实例,展示了这些元件是如何在实际应用中发挥作用的。比如,在讲解三极管的开关特性时,他不仅仅是给出了放大电路的原理,还详细分析了如何利用三极管来设计一个简单的继电器驱动电路,或者如何用它来实现一个基本的LED闪烁电路。他对于MOSFET在功率驱动领域的应用也进行了深入的探讨,这让我明白了为什么MOSFET在现代电子产品中如此普遍。而且,他还穿插了一些实际生产中遇到的问题和解决方案,比如元件的选型、 PCB布局的技巧、以及如何进行电路的调试和故障排除。这些实用的工程经验,对于初学者来说简直是无价之宝。这本书让我觉得,电子技术不仅仅是理论上的游戏,更是能够解决实际问题、创造美好生活的强大工具。

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这本书让我明白了,电子技术并非是高不可攀的学科,而是一种可以被理解、被掌握的“语言”。韩梳文先生在撰写《电子技术基础》时,其语言风格非常贴近读者,尤其是他在介绍“电子材料与工艺”这部分内容时,并没有使用过多晦涩的术语,而是用一种通俗易懂的方式,为我打开了理解微观世界的大门。他从最基础的半导体材料的晶体结构讲起,解释了为什么硅和锗如此适合制造电子器件。他对于PN结的形成过程的描述,以及载流子的行为,都通过生动的比喻和形象化的图解,让我能够清晰地理解。我还特别欣赏他对集成电路制造工艺的介绍,虽然篇幅不多,但足以勾勒出光刻、刻蚀、掺杂等关键步骤的流程。他没有回避一些实际工艺中的挑战,比如良率问题、材料纯度要求等,这让我体会到制造一个微小的芯片需要多么精密的工程和技术。他还提到了半导体材料的一些最新研究进展,这让我看到了这个领域的无限可能性。这本书让我觉得,每一个电子产品背后,都凝聚着无数科学家和工程师的智慧和汗水,也让我对材料科学和微纳制造技术产生了浓厚的兴趣。

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这本书带给我的,是一种近乎“顿悟”的体验,尤其是在理解模拟电路的精髓时。韩梳文先生在处理放大电路、滤波器和振荡器等内容时,不仅仅是给出公式和电路图,更重要的是他深入剖析了背后的物理原理和工程实践中的考量。他对于运放(运算放大器)的讲解,简直是教科书级别的。我之前对运放的理解非常片面,总觉得它是一个神奇的“万能器件”,但通过这本书,我才明白它之所以强大,在于其高开环增益、高输入阻抗和低输出阻抗的特性,以及反馈电路如何将其“驯服”成一个精确的信号处理单元。他对各种反馈组态(串联、并联、电压、电流)的详细分析,以及它们对电路性能的影响,让我豁然开朗。而且,书中还讨论了实际运放的局限性,比如有限的带宽、失调电压和噪声,这些都是工程设计中必须考虑的因素。我尤其欣赏他讲解滤波器时,从巴特沃斯、切比雪夫到贝塞尔等不同类型的特性分析,以及它们在实际应用中的权衡。他不是简单地给出设计公式,而是引导读者去理解不同滤波器类型的设计目标和性能取舍。这种深入浅出的讲解方式,让我对模拟电路的复杂性有了更深刻的认识,也让我体会到设计一个优秀的模拟电路需要多么精细的计算和对物理规律的深刻理解。

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《电子技术基础》带给我的,不仅仅是知识的增长,更是一种对科学的敬畏和对创新的渴望。韩梳文先生在讲解“通信系统基础”时,那种条理清晰、逻辑严密的叙述方式,让我仿佛置身于一个宏大的信息传递网络之中。他从最基础的信号调制和解调开始,循序渐进地介绍了AM、FM、PM等模拟调制技术,以及ASK、FSK、PSK等数字调制技术。他对于调制和解调过程的原理讲解,非常到位,让我能够深刻理解信息是如何被编码、传输和解码的。尤其让我印象深刻的是他对带限信号、香农定理的阐述,这让我明白了信息传输的理论极限在哪里。他还介绍了信道编码和纠错码的基本原理,这让我了解了现代通信系统是如何保证数据传输的可靠性的。书中还提及了一些通信系统的实际应用,比如蜂窝通信、无线局域网等,这让我对我们日常生活中习以为常的通信技术有了更深的认识。他对于未来的通信技术发展趋势的展望,更是激发了我对电子技术领域不断探索的热情。这本书让我认识到,电子技术不仅仅是关于电路和元器件,它更是关于如何有效地传递和处理信息,以及如何构建一个互联互通的世界。

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这本书真是让我大开眼界,尤其是关于半导体器件那部分的讲解,简直是把我从一个对电子世界懵懂的新手,变成了一个能看到门道的人。作者韩梳文先生的文字功底非常深厚,他能用非常生动形象的比喻来解释那些抽象的物理概念,比如他用“水流”来比喻电流,“阀门”来比喻晶体管的开关特性,这一下子就点醒了我,原来那些复杂的公式和符号背后,蕴含着如此直观的物理意义。我之前学过的很多电子技术书籍,虽然也讲得很全面,但总感觉像是在背公式、记定理,缺乏一种“理解”的感觉。但这本书不同,它让我真正体会到了电子元件是如何工作的,以及它们是如何被组合起来实现各种功能的。举个例子,在讲到二极管的正向导通和反向截止时,他不仅仅是给出了IV曲线图,还详细解释了PN结的形成、耗尽层的变化,以及在外加电压作用下载流子行为的改变。我甚至能想象出电子在半导体材料中穿梭的场景,这种具象化的学习过程,让我觉得学习电子技术不再是枯燥乏味的,反而充满了乐趣。而且,书中还穿插了一些历史上电子技术发展的小故事,比如真空管的诞生,集成电路的发明等等,这些背景知识的补充,不仅让我了解了技术的演进,也更能体会到每一项技术来之不易,激发了我深入研究的兴趣。总而言之,这本书给我带来了前所未有的学习体验,它不仅仅是一本教材,更像是一位循循善诱的老师,引领我一步步走进奇妙的电子世界。

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这本书的价值,在我看来,在于它能够有效地连接理论与实践的桥梁。韩梳文先生在介绍电源电路和信号发生器等内容时,不仅仅停留在理论层面,更是巧妙地融入了大量的工程实践知识。他对于稳压电路的讲解,从最基础的串联型和开关型稳压器,到各种保护电路的设计,都给出了非常详尽的说明。我印象特别深刻的是他对滤波电容选择、旁路电容的作用以及地线处理的建议,这些都是在实际电路设计中至关重要,却常常被初学者忽略的细节。他强调了“噪声”是模拟电路设计中的一大敌人,并提供了多种抑制噪声的有效方法,这让我明白了为什么很多看似简单的电路,在实际制作中会遇到各种意想不到的问题。在信号发生器部分,他不仅介绍了各种波形(正弦波、方波、三角波)的产生原理,还讨论了频率、幅度、占空比等参数的控制,以及实际电路中可能遇到的稳定性和精度问题。他甚至还提到了一些实际应用中的案例,比如如何设计一个可调频率的信号源,或者如何处理信号源输出阻抗匹配的问题。这种将理论知识与工程实践紧密结合的讲解方式,让我觉得这本书不仅仅是一本教科书,更是一本实用的“工程师手册”,它为我今后的项目设计打下了坚实的基础。

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