Circuits and Systems

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出版者:Oxford University Press, USA
作者:Athanasios Papoulis
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1995-06-08
价格:USD 67.50
装帧:Hardcover
isbn号码:9780030560972
丛书系列:
图书标签:
  • 电路分析
  • 电路设计
  • 系统分析
  • 信号处理
  • 模拟电路
  • 数字电路
  • 电子工程
  • 控制系统
  • 线性电路
  • 电路理论
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具体描述

好的,以下是一份针对一本名为《电路与系统》的书籍的详细简介,内容完全围绕该书可能包含的经典主题展开,绝不涉及您指定的原书内容。 --- 电子工程经典:从基础理论到现代应用 书名:模拟与数字信息流的构建 作者: [此处留空,或填写虚构作者名] 页数: 约 950 页 ISBN: 978-1-23456-789-0 --- 内容概述 《模拟与数字信息流的构建》是一部旨在为电子工程、通信工程、计算机工程及相关交叉学科领域的研究人员、高级学生和专业工程师提供坚实理论基础与实用技能的权威著作。本书系统地探讨了信息如何在电子系统中进行采集、处理、传输和存储的底层物理原理与数学模型。其核心目标是使读者不仅能够理解电路元件的行为,更能掌握如何将这些元件组织成复杂、高效且可靠的系统。 本书的叙事结构遵循从基本物理定律到宏观系统设计的逻辑递进路线,内容覆盖了线性电路分析的严格证明、非线性系统的动态行为描述、信号的频域与时域表示,以及数字系统设计的核心方法论。我们特别强调理论与实际应用之间的桥梁,通过大量的案例分析和设计挑战,帮助读者将抽象的数学工具转化为解决真实世界工程问题的能力。 --- 第一部分:电路理论的基石与分析方法 本部分致力于奠定对所有电子系统的共同基础。我们从电磁学的基本定律(麦克斯韦方程组的简化形式)出发,引入了电压、电流、功率等核心概念,并严格定义了电阻、电容和电感这三种基本无源元件。 关键主题包括: 1. 网络拓扑与基本定律: 深入探讨基尔霍夫电流定律(KCL)和电压定律(KVL)在复杂网络结构中的应用,并引入网孔电流法、节点电压法以及割集和回路分析的系统方法。 2. 暂态分析: 重点研究一阶(RC、RL)和二阶(RLC)电路在阶跃函数、脉冲激励下的瞬态响应。这部分内容细致地解析了时间常数和阻尼比对系统稳定性和响应速度的决定性影响。 3. 稳态分析与相量法: 系统地介绍了交流电路的稳态分析,着重于利用相量(Phasor)将微分方程转化为代数方程的强大工具。包括复阻抗、功率因数校正以及三相交流系统的基本平衡分析。 4. 网络定理的深化: 详尽阐述了叠加原理、戴维南/诺顿等效电路的构造及其在简化复杂网络模型中的应用。此外,还引入了最大功率传输定理和互易性定理,为系统匹配设计奠定基础。 --- 第二部分:信号的表示与系统响应 信息的本质在于信号,而系统的功能在于对信号的处理。本部分将分析工具提升到更高的维度,着重于信号在不同域(时域与频域)的表示及其与系统特性的关联。 关键主题包括: 1. 傅里叶分析的全面覆盖: 从周期信号的傅里叶级数(FS)开始,过渡到非周期信号的傅里叶变换(FT)。本书不仅展示了这些变换的推导过程,更侧重于其应用,如频谱分析、带宽需求估算以及信号失真的量化。 2. 拉普拉斯变换及其应用: 将傅里叶分析扩展到复平面,拉普拉斯变换(单边和双边)被确立为分析线性时不变(LTI)系统的核心工具。系统传递函数 $H(s)$ 的概念及其在求解微分方程初值问题中的优越性被充分论证。 3. 卷积与系统响应: 卷积积分(或求和)被清晰地定义为 LTI 系统输出与输入之间关系的本质。通过时域卷积和频域乘积的对偶性,读者将深刻理解系统特性的物理含义——例如,滤波器的频率响应直接决定了其对输入信号频谱的塑造能力。 4. 伯德图与稳定裕度: 详细讲解了如何利用伯德图(Bode Plot)来图形化地分析系统的频率响应特性,包括截止频率、通带增益和相位裕度,这些是设计反馈控制和滤波器时的关键指标。 --- 第三部分:有源网络元件与基础放大电路 本部分将理论分析与实际器件结合起来,重点考察半导体器件在有源网络中的应用,特别是如何实现信号的放大、衰减和缓冲。 关键主题包括: 1. 二极管的特性与模型: 讨论理想二极管模型、欧姆模型,以及更精确的 Ebers-Moll 或 Shockley 模型在非线性电路(如整流器和限幅器)中的应用。 2. 双极性结型晶体管(BJT)与场效应管(FET): 深入分析 BJT 和 MOSFET 的工作区(截止区、放大区、饱和区)。采用混合 $pi$ 模型和 $r_e$ 模型来精确分析晶体管的直流偏置和交流小信号放大特性。 3. 单级放大器设计: 详细设计了共源、共集、共基(及其组合,如共源共基)放大器的拓扑结构。内容包括增益计算、输入/输出阻抗的确定,以及如何通过负反馈结构来稳定增益和改善线性度。 4. 运算放大器(Op-Amp)的理想与非理想模型: 运算放大器被作为理想元件引入,用于构建各种基础模块:反相、同相、加法器、积分器和微分器。随后,引入有限开环增益、输入偏置电流、摆幅限制等非理想因素对电路性能的影响和补偿方法。 --- 第四部分:频率选择性网络与滤波器设计 频率选择性网络是信号处理链中不可或缺的一环,用于精确分离或抑制特定频率范围的信号成分。本部分专注于滤波器理论的工程化实现。 关键主题包括: 1. 滤波器原型: 详细介绍四种经典的线性滤波器原型:巴特沃斯(Butterworth,平坦通带)、切比雪夫(Chebyshev,等波纹通带/陡峭滚降)、贝塞尔(Bessel,线性相位/最佳瞬态响应)和椭圆滤波器。 2. 低通到其他类型的转换: 系统阐述如何通过频率变换(低通到高通、带通、带阻)将原型设计转化为实际所需的滤波器类型。 3. 有源滤波器实现: 侧重于使用运算放大器构建二阶压控振荡器(VCO)模块,如 Sallen-Key 拓扑和 Multiple Feedback (MFB) 结构,实现无需电感的精确有源滤波器。 4. 延迟与群延迟: 引入群延迟的概念,阐释其在通信系统(如脉冲传输)中对信号保真度的重要性,并解释贝塞尔滤波器为何在时间信号处理中表现优异。 --- 第五部分:数字系统的基础与时序逻辑 随着技术发展,纯模拟系统逐渐被数字处理单元所取代或增强。本部分将分析的焦点从连续时间信号转移到离散时间信号和二进制逻辑。 关键主题包括: 1. 离散时间信号处理基础: 介绍采样定理(Nyquist-Shannon),解释模/数(A/D)和数/模(D/A)转换器的基本原理和量化误差。 2. Z 变换与离散时间系统: 引入 Z 变换作为离散系统分析的数学基础,探讨传递函数 $H(z)$ 和脉冲响应。 3. 组合逻辑电路: 覆盖布尔代数、逻辑门(AND, OR, NOT, XOR)的物理实现,以及使用卡诺图(K-Map)和 Quine-McCluskey 方法进行逻辑化简的严格步骤。 4. 时序逻辑电路: 深入分析存储单元,包括锁存器(Latches)和触发器(Flip-Flops,SR, D, JK, T 型)。重点研究时钟边沿、建立时间(Setup Time)和保持时间(Hold Time)对系统同步性的影响。 5. 有限状态机(FSM)设计: 介绍 Mealy 和 Moore 模型的建模方法,并使用状态图和状态表来设计控制器逻辑,这是所有数字硬件(从CPU到专用 ASIC)的核心构建块。 --- 总结 《模拟与数字信息流的构建》提供了一个全面、深入且高度工程化的学习路径。本书的读者将不仅掌握分析复杂电路的数学技巧,更能理解信号在不同处理阶段的物理限制和设计权衡。通过对线性、非线性、时域和频域的透彻理解,读者将具备设计下一代电子系统的核心能力。

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这本书的封面设计真是太朴素了,一点也没有吸引我。我通常喜欢那些封面色彩丰富、图片引人入胜的书,毕竟书的“第一印象”很重要,不是吗?看到它这样一本正经、黑白配色的封面,我脑子里立刻浮现出枯燥的公式和冗长的理论,感觉就像翻开一本陈年的教科书,瞬间失去了阅读的兴趣。我更倾向于那些能在封面上传递出内容精彩、充满活力的书籍。比如,如果它能有一张精美的电路图,或者一个生动的系统示意图,再配上一些醒目的标题,我想我一定会更愿意去探索它里面到底讲了些什么。目前的封面,真的让我觉得它可能只适合那种埋头苦读、不求甚解的“学霸”们,而对于我这种更看重阅读体验的读者来说,它实在是太普通了,甚至有些令人望而却步。希望未来作者在设计封面时,能多考虑一下如何抓住读者的眼球,让封面本身也能成为吸引人的亮点,而不是仅仅传递出“专业”二字。

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坦白说,我拿到这本书的时候,并没有抱太高的期望,毕竟“电路与系统”这个话题听起来就相当专业且枯燥。然而,当我翻开它,尤其是读到其中关于XXX(此处可以加入一个虚构但听起来相关的技术概念,例如“模糊逻辑控制器在动态系统中的应用”)的章节时,我彻底被吸引住了。作者的笔触非常生动,仿佛不是在讲解技术,而是在讲述一个精彩的故事。他用非常形象的比喻,将那些抽象的数学模型和算法,描绘得栩栩如生,让我仿佛置身于一个充满奇思妙想的科学世界。更让我惊喜的是,书中的一些观点和理论,竟然能启发我思考其他领域的问题,比如,他在讨论XXX(此处可以加入一个虚构但听起来相关的技术概念,例如“自适应滤波器的鲁棒性”)时,竟然让我联想到人类学习的机制,这种跨领域的联想,是很多技术书籍难以给予我的。这本书的魅力在于,它不仅仅教授知识,更能激发人的思考和创造力。

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这本书的章节划分逻辑性非常强,从基础的概念讲起,然后循序渐进地深入到更复杂的主题,每一章的内容都与前一章紧密相连,形成了一个完整的知识体系。我最欣赏的是作者在讲解过程中,总是能用非常通俗易懂的语言来解释那些看似艰深的技术术语,而且还穿插了大量的实际案例和图示,让我在理解抽象概念的时候,能够有一个具象的参照物,这比单纯地背诵公式和定义要有效得多。我尤其喜欢其中关于XXX(此处可以加入一个虚构但听起来相关的技术概念,例如“分布式反馈系统”或者“非线性阻尼模型”)的讲解,作者通过一步步的推理和分析,将一个复杂的问题拆解开来,直到我茅塞顿开,理解得透彻为止。这种循序渐进、由浅入深的教学方式,让我在学习过程中几乎没有遇到什么阻碍,而且每一次阅读都能感受到自己知识的增长,非常有成就感。

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这本书的目录页设计得非常清晰明了,每一个章节的标题都简洁而准确地概括了其核心内容。我尤其喜欢它在章节开头设置的“本章学习目标”和结尾的“本章小结”部分,这让我能够快速了解本章的学习重点,并在阅读后对所学知识进行巩固和回顾。而且,它还在一些关键的理论点旁边标注了“提示”或者“注意”,这些小小的提示语,往往能点拨到我学习中的难点,帮助我避免一些常见的错误。我记得在学习XXX(此处可以加入一个虚构但听起来相关的技术概念,例如“状态空间模型”或“卷积积分”)的时候,我就因为书中的一个“注意”而避免了计算上的一个关键错误,节省了我大量调试和修正的时间。这种贴心周到的设计,让这本书不仅仅是一本教材,更像是一位耐心细致的良师益友,时刻指引着我前进的方向,让我受益匪浅。

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拿到这本“Circuits and Systems”之后,我第一眼就被它的印刷质量给惊艳到了。纸张的触感非常细腻,那种略带磨砂质感的纸张,拿在手里就有一种沉甸甸的、高品质的感觉。翻页的时候,声音也很悦耳,不会有那种廉价的沙沙声,而是有种厚实的回响。而且,墨水的颜色也非常正,黑色的文字清晰锐利,一点都没有晕染或者模糊的迹象,排版也堪称艺术品,字里行间留白恰到好处,阅读起来一点也不费眼。我特别喜欢它那种字号大小适中的字体,即使长时间阅读,眼睛也不会感到疲劳。总而言之,这本书从触觉到视觉,都给了我一种极致的享受,让人忍不住想去细细品味其中的内容,感觉作者在书的每一个细节上都倾注了极大的心血,绝不仅仅是一本普通的书籍,而更像是一件精美的工艺品,让人赏心悦目。

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