微型计算机原理与接口技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:第1版 (2001年1月1日)

作者:邵鸿余

出品人:

页数:269 页

译者:

出版时间:2001年1月1日

价格:24.00

装帧:平装

isbn号码:9787030681638

丛书系列:

图书标签:

• 微型计算机
• 计算机原理
• 接口技术
• 汇编语言
• 8086
• 微处理器
• 计算机系统
• 硬件
• 电子技术
• 数字电路

探秘数字世界的基石：模拟电子电路设计与应用 书籍定位与核心价值： 本书聚焦于现代电子技术赖以生存的基础——模拟电子电路的设计、分析与实际应用。在充斥着数字信号处理和微控制器系统的当下，理解和掌握模拟电路的精妙依然是构建任何高性能电子系统的关键前提。本书旨在为电子工程、通信工程、自动化以及相关理工科专业的学生和工程师提供一本兼具理论深度与工程实践指导的参考书。它不仅仅是电路知识的堆砌，更是一套系统性的思维训练，引导读者从物理现象出发，理解信号的转换、放大、滤波和调制的本质。 章节结构与内容详述： 第一部分：基础元件与线性电路分析 第一章：半导体物理与二极管基础 本章深入剖析半导体材料的能带结构、载流子输运机制，为理解所有主动元件的工作原理奠定物理基础。重点解析PN结的形成、反向和正向偏置下的I-V特性曲线。随后，详细介绍各种类型的二极管，包括稳压二极管（Zener）、肖特基二极管和光电二极管，并给出它们在限幅、钳位电路中的实际应用案例，强调设计时对温度漂移和动态电阻的考量。 第二章：双极性结型晶体管（BJT）的特性与基本放大电路 本章是模拟电路的第一个重要里程碑。我们从BJT的物理结构出发，详细讲解共射、共基、共集三种基本组态的直流和交流特性。重点讨论对数I-V曲线、跨导、电流放大系数等关键参数。接下来的重点是BJT的直流偏置电路设计，包括固定偏置、分压偏置，并引入“负载线分析法”来确定晶体管的工作点（Q点），确保放大器在输入信号变化时不会发生截止或饱和失真。最后，通过实例讲解共射极单级放大器的增益、输入输出电阻的计算和频率响应的初步分析。 第三章：场效应晶体管（FET与MOSFET）的工作原理 本章将视角转向电压控制型器件。详细阐述结型场效应晶体管（JFET）和增强型/耗尽型金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的构建原理、导通机制和输出特性。着重分析MOSFET在CMOS逻辑电路中的核心地位，并讨论其在模拟开关和低噪声放大器设计中的独特优势。本章还会对比BJT和FET在跨导、输入阻抗和热稳定性方面的差异，指导读者根据应用场景进行器件选择。 第二部分：放大电路的深入分析与频率响应 第四章：多级放大器与反馈理论 现实世界中，单级放大器通常无法满足高增益或高带宽的要求。本章首先介绍多级放大器的级联技术，如直接耦合、阻容耦合和变压器耦合，并分析级联对整体系统性能的影响。随后，引入负反馈理论，这是模拟电路设计中的核心概念。深入推导负反馈对增益、输入输出阻抗和带宽的影响，并分类讲解电压串联、电流串联、电压并联和电流并联四种反馈组态的电路实现和性能评估，重点论证负反馈如何提高电路的线性度和稳定性。 第五章：放大器的频率响应与补偿技术 任何放大器都存在频率限制。本章细致分析高频、低频引入的非理想效应。在低频端，重点分析由耦合电容和旁路电容引起的滚降，并介绍米勒效应在高频区的影响。在高频端，则需考虑晶体管内部结电容对带宽的限制。核心内容在于波特图分析法和中点频率法，用于精确预测放大器的带宽。最后，详细讲解频率补偿技术（如米勒补偿、导纳补偿），指导工程师如何通过引入极点和零点来稳定高增益放大器，确保闭环系统的相位裕度。 第三章：运算放大器（Op-Amp）的理想化模型与线性应用 第六章：运算放大器的结构与理想模型 本章将讨论集成电路中最通用、最重要的模拟元件——运算放大器。从内部的差分输入级结构出发，介绍其关键参数，如开环增益、共模抑制比（CMRR）和压摆率（Slew Rate）。随后，基于理想运算放大器模型（无限开环增益、零输入阻抗、无限输出阻抗、零输入偏置电流），推导出反相放大器、同相比例放大器、加法器、减法器和积分、微分电路的精确公式，并分析实际器件带来的误差。 第七章：运算放大器的非理想应用与有源滤波器 本章将理想模型与现实结合。探讨非理想参数（如输入失调电压、共模抑制比不足）对精密电路的实际影响，并介绍消除或补偿这些误差的方法。核心内容转向有源滤波器设计。详细介绍巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）等经典滤波器原型，并结合运放实现一阶、二阶低通、高通、带通和带阻滤波器。本章提供设计表格和步骤，使用户能直接根据所需截止频率和通带纹波要求进行电路布局。 第四部分：信号调理与电源管理 第八章：比较器、窗口电路与非线性应用 本章拓展运放的应用范围。首先讲解运算放大器作为比较器的工作模式，以及利用滞环效应构筑施密特触发器（Schmitt Trigger）在信号整形中的作用。随后，介绍精密整流电路、包络检波器，以及使用二极管或运算放大器实现的限幅/钳位电路。特别讨论了电压跟随器和高精度电流源的设计。 第九章：线性稳压器与开关电源基础 电源质量直接决定了模拟电路的噪声性能。本章系统介绍线性稳压器（LDO）的工作原理，包括串联调整管和误差放大器的设计，重点分析其纹波抑制比（PSRR）和输出阻抗。随后，引入更高效的开关电源拓扑，如降压（Buck）、升压（Boost）和降/升压（Buck-Boost）转换器的基本工作模式、电感和电容的选择原则，并探讨开关电源产生的开关噪声及其滤波处理方法。 第十章：波形发生器与信号处理 本章聚焦于周期性信号的产生。详细分析利用双极性晶体管或运算放大器构建的无稳态多谐振荡器和单稳态触发器。重点介绍文氏电桥振荡器和函数发生器的结构，如何产生低失真正弦波。最后，介绍模拟乘法器和解调器的基本原理，为后续的通信系统设计做铺垫。 本书特色： 深度与广度并重： 理论推导严谨，覆盖从基础物理到高级系统模块的所有关键知识点。 工程实例驱动： 每章均配备丰富的仿真验证和实际电路设计案例，强调参数选择和公差分析。 现代器件视角： 兼顾BJT和MOSFET在模拟电路中的应用差异，关注高精度、低噪声设计趋势。 实践工具导向： 强调使用Spice仿真工具进行电路验证，提高设计效率和可靠性。 本书旨在培养读者构建、分析和优化复杂模拟系统的能力，是理解任何需要信号调理、精确控制或高性能传感的电子系统设计的必备参考。

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这本书的深度和广度都让人惊喜。作者并没有仅仅停留在对基本概念的罗列上，而是深入剖析了微处理器架构的设计哲学，这一点非常难得。我尤其欣赏它在讲解复杂指令集和精简指令集对比时的那种旁征博引，让你能真切地感受到不同设计思路背后的权衡与取舍。书中对总线仲裁机制的描述细致入微，从竞争、轮询到链式查询，每一种方式的优缺点都被剖析得淋漓尽致，这对于想做嵌入式系统底层驱动的工程师来说，简直是宝典。此外，它对缓存一致性协议的介绍，比如MESI协议，并非简单地给出图表，而是结合实际的并发场景，推演出不同操作对缓存状态的影响，这种深入浅出的讲解方式，让我这个初学者也能较快地建立起对多核系统并行处理的直观认识。虽然有些章节涉及的硬件时序图非常密集，初读时需要耐心对照着上下文反复咀嚼，但一旦理清了脉络，那种豁然开朗的感觉是其他同类教材难以给予的。可以说，这本书构建了一个坚实的理论基础，让你不再是简单地使用外设，而是真正理解它们是如何“思考”和“交流”的。

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这本书最让我印象深刻的是它对系统级软硬件协同设计理念的强调。它清晰地表明，微型计算机的性能瓶颈往往不是单一组件的快慢，而是模块间协作的效率。在讨论中断处理时，作者不仅仅停留在中断向量表和优先级设置上，而是扩展到了实时操作系统（RTOS）中上下文切换的开销、中断延迟的量化分析，以及如何通过合理的硬件中断设计来最小化操作系统的抖动。这种跨越硬件和软件界限的视野，是很多纯粹的硬件或纯粹的软件书籍所不具备的。例如，书中关于直接存储器访问（DMA）的章节，它不仅解释了DMA控制器的工作原理，还深入分析了DMA在数据传输过程中如何与CPU共享内存带宽，以及在多DMA通道竞争时的调度策略。这使得我作为软件开发者，在设计高性能数据通路时，能更好地预估和利用硬件资源，避免写出低效的代码，真正做到了“知其所以然，用其所以然”。

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阅读这本书的过程，更像是一场对计算历史与未来趋势的深度对话。作者在讲解现代CPU流水线技术时，没有满足于解释“取指-译码-执行”的基本五级流水，而是深入探讨了乱序执行、分支预测以及指令级并行（ILP）的优化技术，这使得我对现代高性能计算的内部运作机制有了全新的认识。书中对流水线冒险的解决策略，特别是数据冒险和控制冒险的处理方法，结合了历史上的经典案例，让人在理解技术的同时，也体会到工程上的迭代与智慧。特别是关于向量处理单元（SIMD）的介绍，它清晰地展示了如何通过一次操作并行处理多个数据元素，这在多媒体和科学计算中是至关重要的性能提升点。这种不仅告诉你“是什么”，更告诉你“为什么会这样演变”的叙事方式，极大地激发了我对底层优化的兴趣。我甚至愿意花时间去查阅相关架构的手册，试图在书中已经建立的认知框架上去验证和扩展这些知识。

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我必须指出，这本书的叙事风格非常严谨且富有逻辑性，它构建了一个从宏观到微观，层层递进的学习路径。开篇对于冯·诺依曼和哈佛架构的辨析，就奠定了全书的基调——清晰的界限和明确的定义。随后，作者极其自然地过渡到存储器的层次结构，从寄存器到SRAM、DRAM，再到Flash，每种存储介质的访问时序和成本效益都被放在一个统一的框架下进行比较。这种结构化的讲解方式，极大地减轻了初学者对知识点碎片化的焦虑。更值得称赞的是，它对I/O操作模式的阐述，例如轮询、中断和共享内存，不仅仅是概念性的罗列，而是通过模拟CPU与外设进行数据交换的生命周期，让读者能够清晰地追踪数据流向和控制流的跳转。虽然其中涉及的很多数字逻辑电路图需要一定的基础才能完全看懂，但即便是略过细节，也能把握住其核心思想，即如何设计一套高效可靠的通信协议来连接不同的功能模块。

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这本书的实战指导价值，绝对超出了我对一本“原理”类教材的预期。我过去在做硬件调试时，经常遇到的问题是，手册上写得清清楚楚，但实际电路中就是跑不起来，而这本书的“接口技术”部分，恰好弥补了这种理论与实践之间的鸿沟。它对不同电平标准——TTL、CMOS、LVDS——在实际噪声环境下的表现做了大量的案例分析，并且详细说明了在PCB设计中如何通过阻抗匹配和端接电阻来优化信号完整性。特别是关于高速串行接口（如PCIe的物理层）的介绍，它没有回避S-参数和眼图分析这些高深的话题，而是用一种非常务实的方式，教你如何从示波器上读取关键指标，并判断问题出在哪里。这种手把手的指导，让我感觉不像是在看书，更像是有位经验丰富的老工程师在旁边手把手地带我入门。它还包含了大量关于中断控制器和DMA控制器的编程实践，讲解了如何编写高效的驱动代码来避免不必要的CPU干预，这对提升系统实时性至关重要。

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