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出版者:Pearson Academic Computing

作者:Petrucci Ralph H.

出品人:

页数:672

译者:

出版时间:2001-9-19

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780130176844

丛书系列:

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• 教材辅助
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• 习题解答
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• 数学工具书
• 理工科学生
• 教学参考

现代电子学基础：深入解析与应用实践 书籍简介 《现代电子学基础：深入解析与应用实践》旨在为电子工程、通信工程、计算机科学以及相关理工科专业的学生和工程师提供一本全面、深入且注重实践的教材。本书立足于电子学领域的核心概念，系统性地介绍了半导体器件物理、模拟电路设计、数字电路原理以及现代电子系统中的关键技术。我们力求在理论深度与工程应用之间取得完美的平衡，确保读者不仅理解“是什么”，更能掌握“如何做”。 第一部分：半导体器件的物理基础 本部分是理解现代电子系统的基石。我们首先回顾固体物理的基础知识，包括能带理论、费米能级以及载流子输运机制。重点详细阐述了PN结的形成、其在不同偏置条件下的伏安特性，以及肖特基势垒的物理模型。 随后，我们将视角转向两大核心有源器件：双极性结型晶体管（BJT）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。对于BJT，我们不仅分析了Ebers-Moll模型及其简化形式，还深入探讨了高频效应和开关特性。对于MOSFET，本书花费大量篇幅讲解其工作原理，从阈值电压的确定、跨导的计算到沟道长度调制。我们特别关注了现代集成电路设计中主流的NMOS和PMOS器件，详细分析了它们的工艺限制和短沟道效应。此外，还引入了JFET和IGBT等其他重要器件，概述了它们各自的应用场景。 第二部分：模拟集成电路设计与分析 模拟电路是处理连续信号的生命线。本部分从设计方法的角度系统地介绍了模拟电路的构建模块。 基础放大器与偏置技术： 详细讨论了恒流源和恒压源的设计，这是所有模拟电路偏置的基础。随后，深入分析了共源、共射、共基极、共集电极等基本单级放大器的频率响应、输入/输出阻抗和增益特性。 反馈理论与运算放大器（Op-Amp）： 本章是模拟电路的核心。我们用严格的反馈理论（如波德图分析、相位裕度和增益裕度）来解析反馈电路的稳定性。随后，对理想运放和实际运放的非理想特性（失调电压、共模抑制比CMRR、开环增益）进行了详尽的建模和分析。 高级模拟模块： 重点介绍了一阶和二阶滤波器（如Sallen-Key拓扑），分析了巴特沃斯、切比雪夫等滤波器类型的特性和设计流程。此外，本书还涵盖了电压基准源、电流镜的高级应用，以及乘法器和V-F/F-V转换器的原理。为应对信号完整性挑战，我们对噪声在模拟电路中的来源（热噪声、闪烁噪声）和抑制方法进行了详尽的讨论。 第三部分：数字电子学与逻辑设计 本部分转向处理离散信号的数字系统。我们将从最基本的逻辑门开始，逐步构建复杂的组合逻辑和时序逻辑电路。 逻辑代数与门电路： 复习布尔代数、德摩根定理，并详细分析了TTL、CMOS等主流逻辑家族的结构、噪声容限和功耗特性。特别强调了CMOS反相器作为基本开关的详细工作点分析。 组合逻辑设计： 系统介绍卡诺图（K-map）和Quine-McCluskey方法，用于逻辑函数的化简。随后，深入探讨了编码器、译码器、数据选择器（MUX）和数据分配器（DEMUX）的实际应用，并介绍了可编程逻辑器件（PLD）如PAL和GAL的基本原理。 时序逻辑与状态机： 详细解析了锁存器（Latch）和触发器（Flip-Flop，如D, JK, T型）的时序特性、建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）。在此基础上，构建了同步和异步状态机模型，使用状态图和状态表进行设计，并涵盖了计数器（异步、同步）和寄存器的设计实例。 半导体存储器： 探讨了SRAM和DRAM的工作原理、读写时序以及阵列组织结构，并简要介绍了闪存（Flash Memory）的擦写机制。 第四部分：系统级接口与数据转换 现代电子系统要求模拟世界与数字世界无缝连接。本部分关注如何实现这种接口转换。 数据转换器（ADC/DAC）： 详细阐述了数模转换器（DAC）的电阻梯形和R-2R结构，以及模数转换器（ADC）的关键技术，包括逐次逼近、双斜积分（双积分）和流水线（Pipeline）结构。关键性能指标如有效位数（ENOB）、微分非线性（DNL）和积分非线性（INL）被给予充分的分析。 时钟与定时： 晶体振荡器、锁相环（PLL）和延迟锁定环（DLL）是系统同步的核心。本书解释了这些电路如何产生精确的时钟信号，并分析了时钟抖动（Jitter）对系统性能的影响。 总线与接口协议： 介绍了电子系统间通信的常见标准，如SPI、I2C、UART等，并着重讲解了这些协议在嵌入式系统和传感器数据采集中的实际配置和应用。 实践与案例分析 贯穿全书，我们提供了大量源自工业界或学术前沿的案例研究，帮助读者将理论知识转化为实际工程能力。这些案例包括：使用Spice进行电路仿真、设计一个简易的直流-直流（Buck/Boost）转换器、实现一个简单的四位同步计数器，以及分析运算放大器在噪声敏感环境下的布局技巧。 目标读者 本书是为电子工程、微电子学、自动化、计算机硬件以及光电信息等专业的本科高年级学生和研究生推荐的专业教材。同时，它也是希望系统回顾和深化电子学知识的在职工程师的理想参考手册。掌握本书内容，读者将能自信地进行从器件选择到系统模块设计的全流程工作。

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当我收到这本“Selected Solutions Manual”时，说实话，我并没有抱太大的期望。市面上这种类型的教材辅助资料总是参差不齐，有些充其量只是答案的堆砌，对理解毫无帮助。然而，这本书的出现，却给了我一个大大的惊喜。首先，它的排版设计就很让人眼前一亮，干净利落，重点突出，即使是密集的公式和推导，也不会显得杂乱无章。最让我欣赏的是，它并没有仅仅给出最终答案，而是将每道题的解题过程进行了非常细致的分解。对于那些看起来很复杂的题目，它会循序渐进地展示如何一步步拆解，将大问题化为小问题，然后逐一击破。这种“解构式”的解答方法，让我能够清晰地看到每一步的逻辑依据，而不是一头雾水地看着最终结果。更重要的是，书中穿插了一些“思考提示”或者“易错点提醒”，这些小小的注脚，往往能点醒那些容易被忽视的细节，避免我重蹈覆辙。在我学习过程中，常常会因为一些看似微不足道的疏忽而导致整个思路跑偏，而这本书中的这些提示，就像是指南针一样，帮助我及时校准方向。

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这本“Selected Solutions Manual”的名字本身就有一种预示，它不是一本让你从头开始学习理论的书，而更像是一位循循善诱的老师，在你遇到瓶颈时伸出援手。我拿到它的时候，正苦于一道困扰了我好几天的数学题，尝试了各种方法都不得要领。翻开这本书，我没有立刻去找那道题的答案，而是先浏览了一下目录，发现它涵盖了我正在学习的多个重要章节。这种编排方式让我觉得，它并非简单地罗列题目和解答，而是有其内在的逻辑和学习路径。我开始随机翻阅几个例题，发现解题过程清晰明了，每一步的推导都做了详尽的解释，而且在关键步骤上还会有一些提示性的文字，引导读者思考背后的原理。这对于我这种容易卡壳的学习者来说，简直是福音。而且，它没有照搬课本的语言，而是用了更贴近实际解题思路的表述，有时候甚至带点“过来人”的经验分享，让我感觉不是在对着冷冰冰的公式发呆，而是有人在一步步带着我“破关斩将”。虽然还没有完全解决我之前遇到的难题，但光是这种“授之以渔”的方式，就已经让我对这本书充满了期待，感觉它能成为我攻克难关的有力武器。

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坦白说，我当初购买这本书，主要是冲着它的“Selected”这个词去的，希望它能精选出那些最能代表某个知识点、最常出现在考试中的题目。拿到手后，我才发现它远不止于此。这本书不仅仅是题目的精选，更重要的是它对这些精选题目提供的“解题思路”的精选。我注意到，对于同一类型的题目，它会提供不止一种解法，并且会分析不同解法的优劣，比如哪种方法更简洁，哪种方法更能展现数学思想。这种“多维度”的呈现方式，极大地拓展了我的解题思路。我不再局限于自己惯常的思考模式，而是能够从不同的角度去审视问题，甚至能从中悟出更深层次的数学规律。有时候，即便我能够独立解出某道题，翻阅这本书的解答，也总能发现一些我之前没有想到的巧妙之处，或者更高效的解题技巧。这种“顿悟”的时刻，是学习过程中最令人兴奋的部分，而这本书恰恰能够频繁地带给我这种惊喜。它不仅仅是指导我如何做题，更是在潜移默化中提升我的解题能力和数学思维。

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这本“Selected Solutions Manual”的出现，可以说是及时雨。我一直觉得，学习数学最难的部分，不是理解概念，而是如何将这些概念灵活地应用到实际题目中。理论知识就像是一堆零散的积木，而解题就是将这些积木搭建成一座座坚固的堡垒。这本书，就像是提供了一份详细的“积木搭建指南”。它没有给我一堆已经搭建好的模型，而是通过对精选例题的详细拆解，让我看到了如何一步步地将那些零散的“积木”组合起来，形成一个完整的解决方案。我特别喜欢它在解答过程中，不仅仅是写出“怎么做”，更会解释“为什么这么做”。这种对原理的深入挖掘，让我能够理解解题背后的逻辑，而不是死记硬背。有时候，即使题目本身不难，但如果理解不了其背后的数学思想，遇到稍有变动的题目，就容易束手无策。而这本书，通过对“为什么”的充分解答，有效地弥补了我的这一短板，让我对知识的掌握更加牢固，也更有信心去应对那些我从未见过的难题。

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拿到这本“Selected Solutions Manual”后，我做的第一件事就是把它和我的教材放在一起对比。我发现，这本书的内容并不是简单地对教材中的例题进行答案的罗列，而是对教材内容进行了更深层次的“加工”和“提炼”。它所选取的题目，往往是那些最能反映某个知识点核心，或者最能体现出解题技巧的关键。而且，对于这些精选的题目，它的解答方式更是别具一格。我注意到，书中并非所有题目都采用单一的解题方法，而是会根据题目的特点，展现出多种可能的解题思路，并且对这些思路进行比较和分析，指出哪种方法更为高效，哪种方法更具启发性。这种“开放式”的解答，让我不再局限于一种思维定式，而是能够培养出更灵活、更具创造性的解题能力。此外，书中的一些“拓展思考”或者“延伸阅读”的部分，虽然没有直接给出答案，但却能引导我进一步思考，去探索更广泛的知识领域。这种“点拨式”的引导，让我感觉这本书不仅是在教我如何做题，更是在帮助我构建一个更完整的知识体系。

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