Understanding Basic Electronics

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出版者:Amer Radio Relay League
作者:arrl
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:2010-4-1
价格:USD 29.95
装帧:Paperback
isbn号码:9780872590823
丛书系列:
图书标签:
  • xuexi
  • Electronics
  • 电子学
  • 基础电子学
  • 电路
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具体描述

电子学基础:从宏观到微观的探索之旅 本书旨在为读者搭建一座坚实的电子学知识桥梁,深入浅出地剖析电子学领域的核心概念、基本原理及其在现代工程实践中的广泛应用。我们不会局限于理论的阐述,而是力求通过清晰的逻辑和丰富的实例,引导读者构建起对电子世界的直观认知和深刻理解。 本书的结构设计遵循由浅入深、循序渐进的原则,确保即便是初次接触电子学领域的读者也能平稳过渡,逐步掌握复杂的概念。我们将从最基础的电学定律出发,逐步深入到半导体器件的奇妙世界,最终触及复杂的电路设计与系统集成。 第一部分:电学基石——构建物理世界的数学框架 本部分是整个电子学知识体系的奠基石。我们将从最基本的电荷、电流和电压概念开始,严格遵循物理学的定义,清晰界定这些量之间的关系。欧姆定律将作为核心工具贯穿始终,我们不仅会介绍其数学表达式,更会深入探讨其在不同材料和工作条件下的适用性与局限性。 紧接着,我们将引入基尔霍夫的两大定律——电流定律(KCL)和电压定律(KVL)。这些定律是分析和简化任何复杂电路的“金钥匙”。我们将通过大量手工计算的实例,展示如何运用这些定律对串联电路、并联电路进行准确的节点电压和支路电流分析。为提高分析效率,我们将详细讲解“网孔分析法”和“节点电压法”,并探讨如何利用戴维南南定理(Thevenin's Theorem)和诺顿等效定理(Norton's Equivalent Theorem)将复杂的线性网络简化为易于处理的模型,这对于理解信号源与负载之间的关系至关重要。 此外,我们不会忽视电能与功率的概念。功率的计算不仅关乎电路的运行效率,更是设备安全设计(如散热要求)的关键依据。我们将讨论交流(AC)电路的基础知识,包括正弦波的特性、频率、相位、以及阻抗(Impedance)的概念。电阻(R)、电感(L)、电容(C)这三大基本无源元件,将作为引入后续动态电路分析的铺垫,详述它们在直流和交流条件下的特性表现。 第二部分:无源元件的特性与动态电路分析 在掌握了稳态直流分析的基础上,本部分将深入研究电感和电容的动态特性。电感对电流变化的抵抗作用(自感)和电容对电压变化的储存能力,是所有开关电源、滤波电路和振荡电路工作的物理基础。我们将探讨积分器和微分器电路,它们是理解信号处理过程的初步模型。 时间常数(Time Constant, $ au$)的概念将被重点强调。在RC和RL电路的瞬态响应分析中,时间常数决定了系统响应的速度。我们将使用一阶微分方程来描述这些系统的行为,这使得读者能够精确预测电容充电/放电和电感电流建立/衰减的过程。 随后,我们将扩展到二阶电路(RLC电路),讨论其阻尼特性——过阻尼、临界阻尼和欠阻尼状态,这些特性直接决定了系统的时间响应曲线,广泛应用于滤波器设计和控制系统的稳定性分析中。 第三部分:半导体物理与二极管基础 本部分是通往现代电子学殿堂的关键一步,聚焦于半导体材料的独特行为。我们将从原子结构入手,解释纯净的硅和锗如何通过掺杂(P型和N型)形成具有导电差异的半导体。这种差异是所有现代电子设备的基础。 PN结的形成是本章的核心。我们将详细剖析“内建电场”和“耗尽区”的概念,解释它们如何构筑起一个单向导电的势垒。在此基础上,我们将系统地分析二极管的伏安特性曲线(I-V Curve),明确正向偏置、反向偏置以及反向击穿(齐纳效应)的工作状态。 二极管的应用实例将是本章的重点,包括: 1. 整流电路: 半波、全波和桥式整流电路的原理、效率和纹波系数分析。 2. 稳压电路: 齐纳二极管作为简单稳压源的应用。 3. 限幅与钳位电路: 信号波形的塑形与保护。 第四部分:晶体管——现代电子系统的核心驱动力 本部分将焦点转移至电子学中最重要、应用最广的开关和放大元件——晶体管。我们将首先介绍双极性结型晶体管(BJT),详细解释其NPN和PNP结构,并深入理解基极、集电极和发射极之间的电流控制关系。 我们将区分BJT的三个工作区域:截止区(关断)、放大区(线性区)和饱和区(完全导通)。对于放大应用,我们将重点分析其跨导特性,并讲解共射极、共基极和共集电极三种基本组态的输入输出阻抗、电压增益和电流增益的差异化设计考量。 随后,我们将过渡到场效应晶体管(FET),尤其是MOSFET。我们将解释其电压控制电流的特性,这与BJT的电流控制特性形成鲜明对比。MOSFET在集成电路(IC)制造中的不可替代性及其在数字逻辑电路中的核心地位将被充分阐述。 第五部分:模拟电路进阶——运算放大器(Op-Amp)的应用 运算放大器作为“理想”的电压增益元件,是模拟电路设计中功能最强大、应用最灵活的工具之一。本章将从理想运放的特性(如无穷大开环增益、无穷大输入阻抗、零输出阻抗)开始,建立分析的基础。 我们将详细剖析反馈机制,特别是负反馈对电路稳定性和线性度的影响。在此基础上,读者将学习如何使用运放构建一系列标准模拟模块: 1. 反相放大器与同相放大器: 增益的精确控制。 2. 电压跟随器: 缓冲和阻抗匹配。 3. 加法器与减法器: 信号的线性组合。 4. 积分器与微分器: 精确的时间域信号处理。 此外,我们将触及运放作为比较器(Comparator)和有源滤波器(Active Filters,如巴特沃斯滤波器)的设计基础,展示如何利用反馈网络实现对信号频率的选择性处理。 第六部分:数字电子学与逻辑门 电子学应用已深度融入数字世界。本部分将介绍二进制系统、布尔代数,以及数字逻辑设计的基础。我们将详细解析构成所有数字系统的基本逻辑门——AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR,并展示如何利用德摩根定律对复杂的逻辑表达式进行化简。 随后,我们将讨论实现这些逻辑功能的电子器件——晶体管作为开关的应用。我们将介绍TTL(晶体管-晶体管逻辑)和CMOS(互补金属氧化物半导体)两种主流逻辑家族的基本特性,重点对比它们的功耗、开关速度和抗噪声能力。 本部分还将引入组合逻辑电路的设计,如译码器、编码器、多路选择器(MUX)和数据分配器(DEMUX)。最后,我们将初步探讨时序逻辑电路(Sequential Logic),包括基本锁存器(Latch)和触发器(Flip-Flop),为后续更复杂的存储器和计数器设计打下基础。 本书的宗旨是提供一个全面、严谨且极具实用价值的电子学入门指南。通过系统学习,读者将能够不仅仅“看到”电子元件,更能“理解”它们是如何协同工作,构建起驱动现代社会的复杂系统的。

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读后感

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这本《Understanding Basic Electronics》我拿在手里,纸张的质感就让我感到一股沉甸甸的踏实感,这与许多充斥着廉价纸张和模糊印刷的电子书有着天壤之别。我是一名对电子世界充满好奇,但又完全是门外汉的爱好者。在接触这本书之前,我常常会被各种电子元件的名称弄得晕头转向,什么电阻、电容、晶体管,对我来说就像是某种古老文明的象形文字,晦涩难懂。但这本书的开篇,就如同一股清流,它并没有一开始就抛出大量的公式和复杂的电路图,而是用一种非常贴近生活化的语言,将电流、电压、电阻这些最基础的概念娓娓道来。我记得其中一个比喻,将电流比作水流,电压比作水泵的压力,而电阻则像是水管的粗细,一下子就让我对这些抽象的概念有了具象化的理解。这种将复杂概念简单化的能力,正是这本书最吸引我的地方。它不像很多教材那样,上来就让你背诵公式,而是让你先理解“为什么”,再深入学习“怎么做”。我特别喜欢它对电路连接的讲解,从简单的串联到复杂的并联,每一种连接方式都配有清晰的插图,并且在实际应用中会举出一些简单的例子,比如圣诞灯的串联和家用电器的并联,让我能够立刻将书本知识与生活经验联系起来。这本书最让我赞赏的是它的循序渐进,它不会让你在掌握了某个概念之后就立刻被推向下一个更复杂的领域,而是会不断地巩固和加深你对前面知识的理解。例如,在讲解完电阻之后,它会立刻引入欧姆定律,并用非常直观的图示来展示电压、电流、电阻之间的关系,而不是简单地给出一个公式让你记忆。这种教学方式,对于我这种需要时间来消化吸收知识的读者来说,无疑是一种福音。我甚至可以在阅读过程中,时不时地停下来,思考一下书中提出的问题,然后尝试着在脑海中勾勒出电路的走向,这种主动学习的过程,让我觉得非常有成就感。

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《Understanding Basic Electronics》这本书,对我这个电子技术领域的门外汉来说,就像是指引方向的灯塔。我曾经尝试过阅读其他一些入门书籍,但都因为内容过于专业和晦涩而放弃。而这本书,却用一种非常友好的方式,将电子学的基本原理展现在我面前。它并没有一开始就抛出大量的公式和图表,而是从最基础的“电荷”开始,用生动的比喻,比如“电荷是物质的基本属性,就像物体的质量一样”,来解释这个抽象的概念。书中对“电阻”的讲解也尤为精彩,它不仅仅解释了电阻的定义,还通过一个“水管”的比喻,将电阻与水流的阻力联系起来,让我能够直观地理解电阻在电路中的作用。我特别喜欢它对“放大器”的讲解,它不仅仅介绍了放大器的基本原理,还展示了放大器在音频设备、通信系统等领域的广泛应用,这让我对电子技术在现代社会中的重要性有了更深刻的认识。这本书最让我感到受益匪浅的是,它非常注重读者的动手能力培养。在讲解完每一个知识点之后,书中都会给出一些简单的实验项目,这些实验不仅易于操作,而且能够帮助读者将书本知识转化为实际操作,从而加深理解。我甚至会因为看到书中某个简单电路的运作原理而感到兴奋,并迫不及待地想要动手尝试一下。

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我一直对电子世界充满好奇,但又觉得它遥不可及。《Understanding Basic Electronics》这本书,就像是一座桥梁,连接了我与这个充满魅力的领域。它没有使用那些让人头疼的专业术语,而是用一种非常贴近生活的方式,将电子学的基本原理讲得明明白白。我至今还记得,书中对“电容”的讲解,它并没有仅仅停留在“储存电荷”的定义上,而是通过一个“水库”的比喻,将电容的充放电过程描绘得生动形象。这种化抽象为具体的教学方式,让我对电容的工作原理有了清晰的认识。书中对电路图的绘制也是极其用心,每一幅图都清晰明了,而且标注详细,让我能够轻松地理解电路的连接方式和各个元件的功能。我特别喜欢它对“稳压电路”的讲解,它不仅仅介绍了稳压电路的基本原理,还展示了稳压电路在电源系统中的重要作用,这让我对电子设备稳定运行有了更深的理解。这本书最让我感到欣慰的是,它非常注重读者的实践能力培养。在讲解完每一个知识点之后,书中都会给出一些简单的实验项目,这些实验不仅易于操作,而且能够帮助读者将书本知识转化为实际操作,从而加深理解。我甚至会因为看到书中某个简单电路的运作原理而感到兴奋,并迫不及待地想要动手尝试一下。

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《Understanding Basic Electronics》这本书,在我看来,不仅仅是一本关于电子技术的基础教材,更是一本能够激发读者探索欲的“启蒙书”。我之前对电子学的认知,仅限于一些电视广告中的“高科技”,而这本书则像一把钥匙,为我打开了通往这个神奇世界的大门。它没有使用那些让人望而生畏的专业术语,而是用一种非常生活化的语言,将电流、电压、电阻这些抽象的概念,变成了一个个生动的故事。我记得书中对“万用表”的介绍,它不仅仅是讲解了万用表的使用方法,还深入分析了万用表内部的工作原理,让我能够明白为什么它能够测量电压、电流和电阻,并且还附带了几个非常实用的测量技巧,这让我觉得非常受用。书中的插图也是极具表现力,每一幅图都绘制得非常精细,而且标注清晰,让我在理解电路结构时能够事半功倍。我尤其喜欢它对“传感器”的讲解,它不仅仅介绍了各种传感器的种类和工作原理,还展示了它们在智能家居、工业自动化等领域的广泛应用,这让我对电子技术在现代社会中的重要性有了更深刻的认识。这本书最让我感到欣慰的是,它非常注重读者的动手能力培养。在讲解完每一个知识点之后,书中都会给出一些简单的实验项目,这些实验不仅易于操作,而且能够帮助读者将书本知识转化为实际操作,从而加深理解。我甚至会因为看到书中某个简单电路的运作原理而感到兴奋,并迫不及待地想要动手尝试一下。

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我一直认为,学习一门新的技术,最重要的不是记住多少公式,而是理解其背后的逻辑和原理。《Understanding Basic Electronics》这本书恰恰做到了这一点。它并没有像许多教材那样,上来就抛出一堆复杂的数学公式,而是用一种更加直观和易懂的方式,将电子学中最基本、最核心的概念呈现在读者面前。我记得其中一个章节,详细讲解了“电压”这个概念,作者并没有直接给出电压的定义,而是通过一个生动的水管模型,将电压比作水泵产生的压力,将电流比作水流的流量,将电阻比作水管的粗细。这种生动的类比,让我一下子就理解了电压在电路中的作用,以及它与电流、电阻之间的关系。书中的电路图设计也十分精巧,每一幅图都清晰明了,并且标注详细,让我能够轻松地理解电路的连接方式和各个元件的功能。我尤其喜欢它对“串联电路”和“并联电路”的讲解,作者不仅详细解释了它们的特点和区别,还通过一些生活化的例子,比如节日彩灯的连接方式,让我能够更深刻地理解这两种电路的实际应用。这本书最让我赞赏的是它的循序渐进。它不会让你在掌握了某个概念之后就立刻被推向下一个更复杂的领域,而是会不断地巩固和加深你对前面知识的理解。例如,在讲解完电阻之后,它会立刻引入欧姆定律,并用非常直观的图示来展示电压、电流、电阻之间的关系,而不是简单地给出一个公式让你记忆。这种教学方式,对于我这种需要时间来消化吸收知识的读者来说,无疑是一种福音。我甚至会在阅读过程中,时不时地停下来,思考一下书中提出的问题,然后尝试着在脑海中勾勒出电路的走向,这种主动学习的过程,让我觉得非常有成就感。

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《Understanding Basic Electronics》这本书,对我而言,不仅仅是一本学习电子技术的教科书,更是一位循循善诱的良师益友。它用一种非常平和、易懂的方式,将复杂的电子概念化繁为简,让我这个电子小白也能够轻松入门。书中对“磁场”的讲解,没有使用那些拗口的物理学定义,而是通过“磁铁吸引铁钉”这样再生活不过的例子,将磁场的概念直观地呈现在我眼前。这种“举一反三”的教学方式,让我对后续的讲解充满了期待。我特别喜欢它对“振荡电路”的讲解,它不仅仅介绍了振荡电路的基本原理,还展示了振荡电路在收音机、时钟等设备中的应用,这让我对电子技术在生活中的普及有了更深刻的认识。这本书最让我感到受益匪浅的是,它非常注重读者的动手能力培养。在讲解完每一个知识点之后,书中都会给出一些简单的实验项目,这些实验不仅易于操作,而且能够帮助读者将书本知识转化为实际操作,从而加深理解。我甚至会因为看到书中某个简单电路的运作原理而感到兴奋,并迫不及待地想要动手尝试一下。

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坦白说,一开始拿到《Understanding Basic Electronics》这本书,我并没有抱太高的期望。毕竟,我曾经尝试过阅读其他几本关于电子技术的入门书籍,结果都因为过于枯燥和抽象而半途而废。然而,这本书的出版风格和内容编排却给了我一个惊喜。它并没有一开始就堆砌大量的技术术语,而是从最基础的“什么是电”这个哲学性的问题开始,循循善诱地引导读者进入电子学的殿堂。我印象最深刻的是它关于“电荷”的解释,作者并没有使用过于专业化的语言,而是通过一个非常生动的类比,将正负电荷的吸引和排斥解释得淋漓尽致。这种将抽象概念转化为具体形象的能力,是我在其他同类书籍中从未见过的。书中对不同电子元件的介绍也是极其细致的,每一个元件的符号、功能、在电路中的作用,都配有清晰的插图和详实的文字说明。尤其是对晶体管的讲解,它并没有简单地将其定义为一个“开关”或者“放大器”,而是详细地分析了它的结构和工作原理,并通过几个实际的电路示例,让我看到了晶体管在电子设备中不可替代的作用。这本书最让我感到欣慰的是,它在讲解复杂概念时,总是会辅以大量的实际应用案例。比如,在讲解二极管时,它不仅解释了二极管的单向导电性,还展示了它在整流电路中的应用,让我能够直观地理解二极管在将交流电转换为直流电过程中的重要性。这种将理论与实践紧密结合的教学方式,让我觉得学习电子技术不再是一件枯燥乏味的苦差事,而是一场充满乐趣的探索之旅。我甚至会因为看到书中某个简单电路的运作原理而感到兴奋,并迫不及待地想要动手尝试一下。

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阅读《Understanding Basic Electronics》这本书,就像是在一位经验丰富的老师的指导下,一步步探索着电子世界的奥秘。这本书最吸引我的地方,在于它并没有把电子学描绘成一个高深莫测、只有天才才能理解的学科,而是以一种极其亲切和友好的姿态,向我们这些初学者敞开了大门。我至今还记得,书中对于“电流”的描述,并没有使用那些冷冰冰的物理学定义,而是用一种非常形象的比喻,将电子的流动比作人群的移动,将导体的电阻比作人群中的阻碍,一下子就让电流这个抽象的概念变得具体而生动。这种化繁为简的能力,正是这本书的精髓所在。书中对各种电子元件的介绍也是详略得当,从最基础的电阻、电容、电感,到稍微复杂一些的二极管、三极管,每一个元件的符号、功能、以及在电路中的典型应用,都讲解得非常透彻。我特别喜欢它在讲解晶体管的部分,它并没有仅仅停留于“开关”和“放大器”的简单定义,而是深入分析了晶体管的PN结结构,以及它在不同偏置下的导电特性,并配以大量的电路图,让我能够清晰地看到晶体管是如何工作的。这本书最让我感到惊喜的是,它不仅仅停留在理论的讲解,而是非常注重理论与实践的结合。在讲解完每一个概念之后,书中都会给出一些简单的实验示例,这些实验不仅易于操作,而且能够直观地验证书中的理论知识,让我能够通过动手实践来加深理解。这种理论与实践相结合的教学方式,对于我这种动手能力不强的读者来说,简直是福音。我甚至会在看完书中的某个电路设计后,立即找来相关的元件,尝试着自己搭建一个,那种从书中知识到现实操作的转化,带来的成就感是无法言喻的。

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这是一本我愿意反复阅读并从中汲取知识的《Understanding Basic Electronics》。它不像许多技术书籍那样,上来就用晦涩难懂的专业术语将读者拒之门外,而是以一种非常平易近人的方式,将复杂的电子学概念娓娓道来。我印象最深刻的是书中对“二极管”的讲解,它并没有仅仅停留在“单向导电”的定义上,而是通过一个生动的“阀门”比喻,将二极管的作用解释得淋漓尽致。这种化抽象为具体的教学方式,让我对二极管的工作原理有了直观的认识。书中对电路图的绘制也是非常用心,每一幅图都清晰明了,而且标注详细,让我能够轻松地理解电路的连接方式和各个元件的功能。我特别喜欢它对“电容的充放电”的讲解,它不仅仅给出了相关的公式,还通过一些生活中的例子,比如闪烁的LED灯,让我能够直观地理解电容在电路中的作用。这本书最让我感到欣慰的是,它非常注重读者的实践能力培养。在讲解完每一个知识点之后,书中都会给出一些简单的实验项目,这些实验不仅易于操作,而且能够帮助读者将书本知识转化为实际操作,从而加深理解。我甚至会因为看到书中某个简单电路的运作原理而感到兴奋,并迫不及待地想要动手尝试一下。

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这本书《Understanding Basic Electronics》带给我的,绝不仅仅是关于电子技术本身的知识,更重要的是,它培养了我一种科学探究的精神和解决问题的能力。我一直对各种电子设备背后的原理感到好奇,但又苦于缺乏入门的途径。这本书的出现,正好填补了这一空白。它并没有像其他一些技术书籍那样,上来就用大量的专业术语和复杂的公式来吓退读者,而是从最基础的“电”开始,用一种非常通俗易懂的语言,将抽象的电子概念具象化。我尤其欣赏书中关于“电场”和“磁场”的讲解,作者并没有使用那些晦涩难懂的物理定义,而是通过生动的比喻,比如将电场比作被拉伸的橡皮筋,将磁场比作看不见的力场,让我能够直观地理解这些看不见的力是如何作用的。书中的电路图设计也是极具匠心的,每一幅图都清晰明了,而且标注详细,让我能够轻松地识别电路中的各个元件以及它们之间的连接关系。我特别喜欢它对“耦合”概念的讲解,它不仅仅解释了什么是耦合,还详细分析了不同类型的耦合方式,以及它们在实际电路中的应用,这让我对电路的整体设计有了更深的理解。这本书最让我感到受益匪浅的是,它在讲解每个概念时,都会思考“为什么”以及“有什么用”。例如,在讲解电容的充放电特性时,它不仅仅给出了公式,还详细解释了电容在滤波、耦合、耦合等方面的作用,让我能够理解电容在电子设备中的重要性。我甚至会在阅读过程中,时不时地停下来,思考书中提出的问题,然后尝试着在脑海中勾勒出电路的走向,这种主动学习的过程,让我觉得非常有成就感。

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