传感器原理与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:余成波

出品人:

页数:216

译者:

出版时间:2010-1

价格:24.80元

装帧:

isbn号码:9787560957265

丛书系列:

图书标签:

• 传感器
• 原理
• 应用
• 测量
• 控制
• 电子技术
• 物理学
• 工程
• 自动化
• 仪器仪表

《电路设计与仿真：从理论到实践》 内容简介 本书深入探讨现代电子电路设计的基础理论、关键技术与实用仿真方法，旨在为电子工程、自动化、计算机科学等相关专业的学生、工程师及技术爱好者提供一套全面、系统的学习资源。全书结构严谨，内容详实，理论联系实际，注重培养读者的工程实践能力与系统思维。 全书共分为六大部分，近三十章内容，构建了一个从基础元件到复杂系统集成的完整知识体系。 --- 第一部分：电子电路基础与元件特性（奠定基石） 本部分着重回顾和深化读者对基础电子元件特性的理解，这是进行任何复杂电路设计的前提。 第一章：半导体基础与PN结理论 详细阐述半导体材料的能带结构、载流子输运机制（漂移与扩散）。重点剖析PN结的形成、单向导电性、势垒电压、击穿现象及其在二极管中的应用模型。引入金属-氧化物-半导体（MOS）结构的基本概念，为后续晶体管分析打下理论基础。 第二章：晶体管工作原理与模型 系统介绍双极性结型晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET，特别是MOSFET）的工作机制。深入分析BJT的Ebers-Moll模型与简化模型，以及MOSFET的跨导、阈值电压和各种工作区（截止、放大、饱和）。对不同偏置电路（共射、共集、共基；共源、共栅、共源共栅）的直流偏置分析进行详尽的步骤解析。 第三章：有源与无源元件的非线性特性 讨论实际电路中电阻、电容、电感等无源元件的寄生效应（如导线电感、电容的自谐振频率）。着重分析晶体管在不同工作状态下的非线性失真，包括谐波失真和互调失真，并介绍基本的线性化处理方法。 --- 第二部分：模拟电路设计核心（信号的精确处理） 本部分聚焦于模拟信号的放大、滤波和处理技术，是所有信号调理电路的核心。 第四章：小信号放大电路分析 全面介绍BJT和MOSFET的小信号等效模型（$ ext{g}_ ext{m}, ext{r}_{pi}, ext{r}_{ ext{o}}$等）。详细推导单级和多级放大器的电压增益、电流增益、输入阻抗和输出阻抗。深入分析共源共基、共射共基等复合组态在改善带宽和输入输出特性方面的优势。 第五章：反馈理论与稳定性分析 阐述负反馈的基本组态（电压串联、电流并联等）及其对电路性能的影响（增益、带宽、失真、噪声）。重点讲解反馈放大器的稳定性分析方法，包括波特图绘制、相位裕度和增益裕度的计算，以及如何使用频率补偿技术避免振荡。 第六章：运算放大器（Op-Amp）的理想与非理想特性 从差分放大器结构出发，推导出高增益、高输入阻抗、低输出阻抗的理想运放模型。随后，系统分析输入失调电压、共模抑制比（CMRR）、电源抑制比（PSRR）和摆率（Slew Rate）等非理想参数对电路性能的限制。 第七章：典型模拟电路模块设计 涵盖一系列实用模拟电路的设计与实现：精密加法器、积分器、微分器、比较器、施密特触发器。重点分析如何利用运放构建有源滤波器（巴特沃斯、切比雪夫响应）的理论设计与元件值计算。 --- 第三部分：数据转换与信号生成（模拟与数字的桥梁） 本部分探讨如何实现高精度、高速度的模拟信号数字化和数字信号模拟化。 第八章：数据采集系统基础 介绍采样定理（Nyquist-Shannon）、量化误差和有效位数（ENOB）。详细对比分析采样与保持（S/H）电路的工作原理及其对信号失真的影响。 第九章：模数转换器（ADC） 深入剖析各种ADC架构的原理、速度与精度的权衡：双积分型、逐次逼近型（SAR）、流水线型和Sigma-Delta $(SigmaDelta)$ 调制器。重点讲解 $SigmaDelta$ 调制器中的噪声整形技术。 第十章：数模转换器（DAC） 讲解电阻梯形网络、R-2R 梯形网络的基本结构与设计。分析不同DAC架构（并联、串联）的转换时间、单调性和微分非线性误差（DNL/INL）。 第十一章：振荡器与波形发生器 分析LC振荡器、RC振荡器（如文氏桥、相移式）和晶体振荡器的起振条件与频率稳定性。介绍如何利用555定时器和压控振荡器（VCO）产生特定频率和波形。 --- 第四部分：数字逻辑与接口（系统的控制核心） 本部分转向数字领域，讲解逻辑电路设计和微控制器接口基础。 第十二章：数字逻辑基础与门电路 复习布尔代数、卡诺图化简。详细介绍TTL和CMOS逻辑家族的特性对比（功耗、速度、噪声容限）。分析组合逻辑电路（编码器、译码器、多路复用器）和时序逻辑电路（锁存器、触发器、寄存器、计数器）的设计与应用。 第十三章：可编程逻辑器件（PLD）简介 简要介绍可编程逻辑阵列（PLA）、可编程阵列逻辑（PAL）的基本结构和配置流程。引入硬件描述语言（HDL）在描述和综合简单数字电路中的初步应用。 第十四章：存储器与总线结构 分类介绍RAM（SRAM, DRAM）和ROM的工作原理及存取时序。概述微处理器与外部设备之间的数据交换机制，如总线仲裁、数据传输协议基础。 --- 第五部分：电路仿真与分析工具（工程实践的关键） 本部分是全书的实践核心，着重于如何使用行业标准软件对设计进行验证和优化。 第十五章：SPICE仿真基础 系统介绍基于SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）的电路建模语言。详细解释不同分析类型（.OP, .DC, .AC, .TRAN, .NOISE）的设置与输出结果解读。 第十六章：模拟电路的SPICE高级分析 重点演示如何利用SPICE对反馈放大器进行瞬态分析以观察建立时间、对运放进行噪声分析以确定系统噪声贡献度。讲解元件参数扫描（.STEP）和容差分析（Monte Carlo）在设计健壮性验证中的作用。 第十七章：数字电路的仿真与验证 介绍使用标准单元库进行逻辑门级仿真和晶体管级仿真的方法。演示如何利用Verilog/VHDL等语言描述复杂逻辑，并通过仿真工具验证其时序特性和功能正确性。 第十八章：系统级仿真环境 介绍如MATLAB/Simulink等高级仿真环境，展示如何搭建整个信号处理链路（从传感器输入到数字处理再到输出驱动），进行系统级性能评估和算法验证。 --- 第六部分：电源、噪声与布局布线（电路的可靠性保障） 本部分关注电路的物理实现、功耗管理和抗干扰能力。 第十九章：电源管理与线性稳压器 深入分析线性稳压器（LDO）和开关型稳压器（Buck, Boost）的工作原理、效率和瞬态响应。讲解电源纹波抑制和地线/电源线的设计对系统稳定性的影响。 第二十章：噪声源与抑制技术 详细分类电路中的噪声来源：热噪声、散粒噪声、闪烁噪声。介绍低噪声放大器（LNA）的设计原则，以及屏蔽、滤波、退耦电容在降低共模和差模噪声中的具体应用。 第二十一章：PCB设计基础与电磁兼容（EMC） 讨论多层板的阻抗控制、信号完整性（SI）和电源完整性（PI）的基本概念。讲解串扰、反射、辐射等问题产生的机理，并给出PCB布局布线的基本规则，以确保电路的EMC性能。 --- 本书的特点在于理论的深度与工程实践的广度相结合，每一章后附有详细的仿真案例和课后习题，帮助读者将抽象的理论转化为可执行的设计方案。

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