Fundamentals of Circuits and Filters (The Circuits and Filters Handbook, 3rd Edition) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CRC Press

作者:Chen, Wai-Kai (EDT)

出品人:

页数:914

译者:

出版时间:2009-06-23

价格:USD 99.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9781420058871

丛书系列:

图书标签:

• 电路分析
• 滤波器设计
• 电路理论
• 电子工程
• 模拟电路
• 信号处理
• 电路
• 电子学
• 无源滤波器
• 有源滤波器

深入理解电子系统核心：电路与信号处理的基石 本书旨在为读者提供一个全面、深入且高度实用的电子电路与信号处理基础知识体系。它并非一本专注于特定教科书内容的摘要，而是一本面向工程师、技术人员以及对电子学有浓厚兴趣的学习者，用以构建坚实理论基础和实际应用能力的参考指南。 本书的结构精心设计，从最基本的电学定律出发，逐步引导读者穿越电阻、电容、电感构成的无源电路的奥秘，进而探索半导体器件如何催生出功能强大的有源电路。在夯实了直流与交流稳态分析的基础上，本书将重点投向时间域与频率域的动态响应，这是理解现代电子系统性能和稳定性的关键。 第一部分：电路理论的根基与元件特性 本部分是整个电子学大厦的基石。我们首先回顾了电荷、电流、电压等基本物理量，并详尽阐述了欧姆定律和基尔霍夫定律（KCL与KVL）在网络分析中的核心地位。我们不仅仅停留在公式的罗列，而是通过大量的实例，展示如何利用这些定律快速解构复杂的集总元件电路拓扑。 无源元件的精细剖析： 电阻 (Resistor)： 从理想电阻到实际电阻的非理想效应（如温度系数、寄生电感和电容）进行了深入讨论。重点分析了电阻在功率耗散和电压/电流分压中的作用。 电容 (Capacitor)： 深入探讨了电容的物理结构、电荷存储机制，以及它在瞬态分析中的微分特性。介绍了理想电容与实际电容的区别，特别是漏电流和等效串联电阻（ESR）对高频性能的影响。 电感 (Inductor)： 详细解释了磁场如何产生电感，法拉第电磁感应定律在电感分析中的应用。分析了电感在储能和阻止电流变化方面的功能，并讨论了互感和耦合线圈的设计原理。 网络分析工具箱： 为了处理复杂的线性电路，本书系统介绍了各种拓扑简化和分析方法： 网孔电流法与节点电压法： 阐述了如何系统地建立和求解包含多个独立源和元件的线性代数方程组。 电源变换与等效模型： 详细讲解了戴维南（Thévenin）定理和诺顿（Norton）定理的应用，它们是简化大型电路、隔离和测试特定部分的有力工具。特别强调了最大功率传输定理在负载匹配中的重要性。 二端口网络分析： 引入了 Z 参数、Y 参数、H 参数和 T/$Pi$ 参数，这对于理解级联放大器、滤波器和传输线的接口特性至关重要。 第二部分：瞬态响应与频率分析 电子系统很少工作在纯直流状态。本部分聚焦于电路对时间变化的信号的响应，这是理解动态行为的核心。 一阶与二阶系统的瞬态行为： RC 和 RL 电路： 通过求解微分方程，推导出电容和电感的充放电时间常数 ($ au$)。分析了单位阶跃输入下的响应曲线，以及时间常数如何决定系统的“速度”。 二阶电路 (RLC)： 引入了阻尼系数 ($zeta$) 和自然频率 ($omega_0$) 的概念。系统分类讨论了过阻尼、临界阻尼和欠阻尼响应，这直接关系到控制系统和反馈网络的稳定性。 傅里叶与拉普拉斯变换： 傅里叶级数与变换： 将复杂的周期性或非周期性信号分解为无穷个正弦波分量，使我们能够从时域转入频域进行分析。强调了频谱分析在识别信号失真和噪声中的作用。 拉普拉斯变换及其在电路中的应用： 这是分析复杂瞬态问题的强大工具。本书展示了如何利用拉普拉斯域中的“S”平面来定位系统的极点和零点，从而直观地判断系统的稳定性、响应速度和频率特性，而无需求解冗长的时域微分方程。 第三部分：有源器件基础与放大器设计入门 本部分将无源元件的分析提升到有源电路设计的高度，重点介绍半导体器件的基础作用。 二极管与晶体管： 半导体基础与PN结： 简要介绍半导体材料的能带结构和PN结的形成。 二极管模型： 阐述了理想二极管、恒压降模型和更精确的肖特基模型在整流、钳位和限幅电路中的应用。 BJT 与 MOSFET 基础： 介绍双极结型晶体管（BJT）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的基本工作区（截止、线性、饱和/放大区）。着重分析了它们作为开关和线性放大元件的基本偏置方法。 基本放大器组态： 小信号模型： 导出BJT和MOSFET的小信号等效电路（如 $r_pi, g_m$），以便进行线性化交流分析。 基本放大组态： 系统分析了共源、共射、共基、共集（跟随器）等基本组态的电压增益、输入阻抗和输出阻抗特性。 第四部分：滤波器的设计与分析 滤波器是信号处理的灵魂，用于选择性地通过或阻止特定频率范围的信号。 滤波器分类与规格： 理想与实际滤波器： 定义了通带、阻带、截止频率、带宽和品质因数（Q值）等关键性能指标。 滤波器响应类型： 详细对比了巴特沃斯（Butterworth，平坦通带）、切比雪夫（Chebyshev，快速滚降但通带有纹波）和贝塞尔（Bessel，最佳群延迟/线性相位）等经典滤波器在幅频特性和相频特性上的权衡。 滤波器综合方法： 一阶与二阶有源滤波器： 介绍使用运算放大器（Op-Amps）构建无源元件难以实现的具有高Q值的、可级联的滤波器结构，例如Sallen-Key拓扑。 低通、高通、带通和带阻的设计： 提供了将这些基本单元组合起来以满足特定频率选择性要求的实用设计步骤。 通过对这些核心主题的系统性、深入且注重实际应用的讲解，本书旨在培养读者对电路行为的直觉理解能力，使他们能够熟练地分析、设计和调试从基础模拟电路到复杂信号处理系统的各个层面。重点在于建立一个强大的、跨越时域和频域的分析框架。

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阅读体验上，这本书的排版和图示风格让我感到有些困惑。它的插图往往是简单的、黑白的示意图，对于理解复杂的滤波器结构或者特定电路配置时的三维空间关系，帮助作用有限。很多时候，我需要停下来，结合脑海中的三维想象或者自己动手画草图，才能真正把握作者试图表达的电路拓扑。语言风格上，作者采用了非常学术化、略显拗口的叙事方式，句子结构复杂，充满了从句，这使得原本就抽象的电路概念更加难以理解。例如，在解释特定网络函数的收敛性时，所使用的数学语言相当精炼，但缺乏足够直观的类比或实际应用场景的支撑。我花了不少时间来消化那些关于特定滤波器的“伯德图”和“相频响应”的分析，感觉作者似乎更热衷于证明理论的完备性，而不是展示这些理论在解决实际工程问题（比如射频前端的带阻设计或电源的纹波抑制）时的有效性。总的来说，这本书更像是一份严谨的数学证明集，而非一本实用的工程手册。它要求读者具备极高的数学素养和专注力，才能穿透文字的迷雾，抵达知识的核心。

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从购买的性价比角度来看，这本书的价值需要被仔细权衡。如果你是一个正在攻读入门级电路理论课程的学生，并且你的教授非常看重严格的数学推导过程而非工程实践应用，那么这本书或许能为你打下坚实的理论基础，让你在考试中游刃有余。但是，如果你的目的是通过阅读来解决实际工作中的问题，例如提升你对现代RF电路中无源元件选型和布局的理解，或者优化电源管理集成电路（PMIC）中的滤波级，这本书提供的帮助将是极其有限的。它的深度在于理论的广度和严谨性，而它的广度则明显受限于其“经典”的范畴。对于那些希望通过阅读来提升“解决未知问题”能力的读者而言，这本书提供的更像是历史文献而非前沿工具。最终，我将其放在书架上，更多是作为一种理论参考的备份，而非日常工作案头的首选参考资料。它的存在提醒着我们基础理论的重要性，但它的内容不足以支撑现代工程实践的全部需求。

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这本书的封面设计得相当朴实，那种老派教科书的风格，让我想起大学图书馆里那些年代久远的工程学著作。拿到手里沉甸甸的，立刻就能感觉到内容的分量。我本来是冲着“电路与滤波器”这个主题来的，希望能找到一些关于现代信号处理和高速电路设计的深入见解。然而，通读下来，我发现这本书更像是一本对经典理论的深度回顾和梳理。书中对基本定律，比如基尔霍夫定律、戴维南/诺顿定理的阐述极其详尽，仿佛作者不相信读者在大学阶段已经完全掌握了这些基础。对于那些已经工作多年，主要接触集成电路设计流程或者软件仿真工具的工程师来说，这种对基础理论的过度强调可能会显得有些冗余，甚至有些脱节。我期望看到更多关于非线性效应、噪声分析，或者在当前微电子工艺节点下遇到的实际挑战的探讨，但这些内容在书中几乎找不到踪影。它更像是为初级电子工程学生准备的“圣经”，而不是为资深专业人士提供的“进阶指南”。因此，如果你的目标是快速掌握最新的设计范式或者应对前沿技术难题，这本书可能无法给你带来预期的惊喜。它更像是教科书的范本，严谨、系统，但缺乏应对当前工程实践的灵活性和深度。

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这本书的结构安排，虽然遵循了从基础到高级的逻辑线索，但在内容权重分配上显得有些失衡。大量篇幅被用于推导和论证一些相对基础的滤波器类型——比如巴特沃斯和切比雪夫，这些内容在任何一本标准电路理论教材中都能找到翔实且更新的介绍。我花了很大的篇幅试图寻找关于开关电容滤波器或者MEMS滤波器等新兴技术的内容，结果发现它们几乎没有得到应有的关注。更让人感到遗憾的是，关于系统级集成的讨论极为匮乏。电路设计绝不只是孤立元件的堆砌，而是复杂的系统相互作用的结果。这本书缺乏将单个电路模块置于一个更大的系统中去考察的视角，例如电源的噪声对敏感模拟电路的影响，或者不同频率段信号之间的串扰问题。它把电路的分析和设计限制在一个过于狭小的、理想化的封闭环境中，让人感觉像是在真空中做实验，脱离了现实的“空气阻力”和“温度变化”。这种对系统性思维的缺失，是它作为一本“手册”的最大软肋所在。

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我原本以为这本“手册”第三版会包含对现代器件模型和仿真技术的更新，毕竟“滤波器”这个概念在今天已经和S参数、SPICE模型以及电磁场仿真紧密相关了。然而，书中的示例和案例分析似乎停留在上一个世纪的某些标准件时代。当我翻到关于LC滤波器设计的部分时，我看到的大多是基于理想元件的分析，对寄生参数、Q值衰减、以及高频下的趋肤效应几乎没有提及，这在设计高频通信系统时是致命的缺陷。此外，对于数字信号处理（DSP）在滤波器实现中的重要性，这本书也只是轻描淡写地提了一笔，完全没有深入探讨IIR和FIR滤波器的具体实现细节和优化策略，这在当前的电子系统中几乎是不可或缺的一环。仿佛这本书的作者生活在一个晶体管还是巨大的电子管的时代，对半导体工艺的飞速发展缺乏感知。对于一个希望将理论知识转化为现代电子产品设计蓝图的工程师来说，这本书提供的工具箱显得过于陈旧和不完整，里面的扳手和螺丝刀，恐怕已经无法拧紧现代微小的连接件了。

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