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出版者:中国广播电视出版社

作者:韩宪柱

出品人:

页数:244

译者:

出版时间:2003-1

价格:31.00元

装帧:

isbn号码:9787504339867

丛书系列:

图书标签:

• 数字音频的技术及其应用
• 数字音频
• 音频处理
• 音频技术
• 信号处理
• 多媒体
• 音频工程
• 声学
• 音乐技术
• 录音
• 音频应用

现代电子系统设计与实践 图书简介 本书旨在为电子工程、通信工程、自动化以及相关理工科专业的学生和工程师提供一个全面而深入的现代电子系统设计与实践的知识体系。内容涵盖从基础的电子元件特性到复杂的系统集成与调试，强调理论指导与工程实践的紧密结合。 第一部分：模拟电子电路基础与进阶 本部分首先回顾和深化了半导体器件的物理基础，如PN结、双极性晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）的工作原理，并深入分析了它们在放大电路中的应用。重点讨论了各种放大电路的拓扑结构（共射、共集、共基、共源等）的性能分析，包括增益、带宽、输入输出阻抗的精确计算与优化。 随后，引入了运算放大器（Op-Amp）的精密应用。内容不仅限于经典的积分、微分、加法电路，更延伸至有源滤波器设计（如巴特沃斯、切比雪夫响应的实现）、精密电压/电流转换器，以及如何应对高速与高精度应用中的非理想因素，如失调电压、共模抑制比（CMRR）和摆率（Slew Rate）的限制。对于反馈理论，本书详细阐述了波特图、根轨迹法在系统稳定性分析中的应用，并结合实际电路案例讲解如何通过补偿网络实现期望的瞬态响应。 第二部分：数字系统逻辑与微处理器架构 本部分聚焦于数字电子系统的核心构建模块。从布尔代数、逻辑门到组合逻辑电路（如译码器、多路复用器、加法器）和时序逻辑电路（如触发器、寄存器、计数器）的设计与实现进行了详尽的讲解。特别强调了使用硬件描述语言（HDL），如VHDL或Verilog，对复杂数字电路进行建模、仿真与综合的方法论。 微处理器和微控制器部分是本篇的重点。深入剖析了经典的冯·诺依曼和哈佛架构的优劣，并详细解析了现代CPU/MCU的核心组件，包括指令集架构（ISA）、流水线技术、缓存体系结构和中断处理机制。书籍选取主流的嵌入式处理器（如ARM Cortex-M系列）作为范例，讲解了汇编语言基础、寄存器操作、内存管理单元（MMU）的基本概念，以及如何配置和使用片上外设，如定时器、通用I/O和串行通信接口。 第三部分：信号处理基础与接口技术 本部分侧重于电子系统与物理世界交互的桥梁——信号的采集、处理与传输。 在信号采集方面，详细介绍了模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的类型（如SAR、Sigma-Delta、Flash），关键参数（如有效位数ENOB、积分/微分非线性INL/DNL）的选择标准，并讨论了采样定理在实际系统中的应用与限制。 接口技术部分则覆盖了工业和消费电子中常见的通信协议。串行通信方面，深入讲解了UART、SPI、I2C的底层时序和握手机制；对于高速数据传输，本书对USB 2.0/3.0的物理层和链路层进行了概要介绍，并详细阐述了以太网（MAC层和PHY层基础）在嵌入式系统中的应用。此外，还涵盖了现场总线技术（如CAN总线）在实时控制系统中的鲁棒性设计。 第四部分：电源管理与系统级热设计 一个稳定可靠的电子系统离不开高效的电源管理和合理的散热设计。 电源管理模块全面分析了线性稳压器（LDO）和开关模式电源（SMPS，如Buck、Boost、Buck-Boost）的原理、拓扑选择依据、纹波抑制和瞬态响应优化。内容特别强调了电磁兼容性（EMC）设计在开关电源布局中的重要性，包括环路面积最小化和去耦电容的选择策略。 系统级热设计部分，则从热力学基本原理出发，介绍了半导体器件的结温模型、热阻计算方法，以及如何利用散热片、热管和风扇等被动/主动散热手段，确保系统在不同工作环境下的长期可靠性。这部分内容结合了热仿真软件的使用概念，指导工程师进行合理的结构设计。 第五部分：PCB设计与电磁兼容性（EMC） 本书将PCB设计提升到系统工程的高度进行讨论。内容从单层板扩展到多层板的堆叠设计，详述了阻抗控制、差分信号设计、走线长度匹配的规范。 EMC设计是本部分的重中之重。详细解析了辐射发射（EMI）和抗扰度（EMS）的产生机理，包括串扰、地弹和电源噪声。指导读者如何通过合理的元器件布局、电源和地平面设计、屏蔽技术（如腔体屏蔽、滤波器的正确选型与放置）来满足CISPR或FCC等国际标准的要求。书中提供了大量“做好”与“做坏”的PCB实例对比，加深读者对信号完整性（SI）和电源完整性（PI）的直觉理解。 第六部分：测试、调试与系统验证 理论设计必须通过严谨的测试和验证才能落地。本部分系统介绍了现代电子系统调试工具的使用方法，包括示波器（探头选择、触发设置、光标测量）、逻辑分析仪和频谱分析仪。 调试策略方面，本书强调自顶向下和自底向上的调试流程，从单元测试、集成测试到系统级压力测试。内容涵盖了如何使用JTAG/SWD接口进行固件调试，如何利用网络分析仪进行S参数测量验证高频性能，以及故障注入测试在提升系统鲁棒性方面的应用。 本书结构严谨，图表丰富，案例贴近工业实际需求，旨在培养工程师解决复杂电子系统问题的综合能力。

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我对其中关于数字音频工作站（DAW）内部架构的剖析印象极为深刻，这部分内容完全超出了我预期的入门级介绍。作者并没有满足于罗列软件界面的功能按钮，而是像一位经验丰富的录音师一样，带我们深入到音频引擎的核心——延迟管理、缓冲区的设置以及实时处理的瓶颈所在。书中对不同操作系统的音频API（如ASIO、Core Audio）的底层差异进行了细致的对比，这一点非常关键，因为它直接决定了专业录音棚中系统的稳定性和响应速度。我特别关注了书中关于浮点运算精度对混音效果影响的讨论，那部分内容揭示了为什么在后期制作中，即使是微小的电平调整，也可能因为处理路径的差异而产生细微的音色变化。这种对“幕后”工作原理的揭秘，极大地提升了我对数字音频制作工具的掌控感，不再是简单的“点一下”那么简单，而是真正理解了每一次点击背后发生的复杂计算过程，对于追求“零瑕疵”母带制作的人来说，这简直是一部操作手册加上一本理论圣经的结合体。

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这本关于数字音频处理的书籍简直是一场感官盛宴，尤其是在讲解信号的采样与量化原理时，作者的阐述深入浅出，让人仿佛能亲眼“看到”模拟信号是如何被数字化、拆解成一个个离散的数据点的。它没有停留在枯燥的数学公式堆砌上，而是巧妙地结合了实际的声学现象来解释奈奎斯特频率和量化噪声的物理意义。比如，书中对于抗混叠滤波器的设计考量，不仅给出了理论模型，还配以丰富的工程实例，对比了不同滤波器阶数对音质的实际影响，这对于我们这些渴望从理论走向实践的工程师来说，无疑是极具价值的。我特别欣赏作者在介绍不同编码格式时展现出的严谨性，比如PCM、DSD以及后来的无损压缩算法，每一种技术的优缺点、适用的场景都被梳理得井井有条，帮助读者建立起一个清晰的技术路线图。读完这部分内容，我对“数字”二字不再感到抽象和冰冷，反而体会到它背后蕴含的精妙控制与无限可能。它教会我如何用数学的语言去描述和重构人耳所能捕捉到的最细腻的情感波动。

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这本书在探讨数字音频与物理声学交叉领域时的表现尤为出色，它突破了单纯的电子工程范畴，将听觉的物理感受和数字模型的构建紧密联系起来。我特别喜欢书中关于房间声学校正（Room Correction）的数字实现部分。作者用清晰的图表展示了如何通过FIR和IIR滤波器来校正房间的瞬态响应和频率响应，这不仅仅是应用一个软件插件那么简单，而是深入到了如何基于麦克风采集的脉冲响应数据，构建一个能够精确逆转房间声学畸变的数字模型。这种从“测量”到“补偿”的完整闭环思维，对于音响工程师来说是极其宝贵的财富。更妙的是，书中还穿插了一些关于双耳声学（Binaural Audio）和空间化音频（Spatial Audio）的介绍，解释了如何通过复杂的头部相关传输函数（HRTF）数据库来模拟三维声场，这无疑为沉浸式体验的未来打下了坚实的理论基础，让人对VR/AR中的听觉体验充满期待。

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从装帧和排版来看，这本书的设计也体现了对读者的尊重。大量的流程图、波形图和频谱图的绘制质量非常高，线条清晰，标注明确，这在技术类书籍中是至关重要的，因为一张高质量的图胜过千言万语的描述。尤其是在涉及复杂的数字滤波器的Z域分析和时域脉冲响应展示时，图表的直观性大大降低了理解的难度。此外，作者在行文风格上，虽然专业性极强，但叙述节奏把握得当，适当地穿插了一些历史典故和技术演进的小插曲，使得阅读过程保持了持续的趣味性，避免了陷入纯粹的技术手册的枯燥感。可以说，这本书不仅是一本工具书，更是一部系统梳理数字音频技术发展脉络的学术著作，它成功地架设起了一座连接基础理论、工程实践与未来趋势的坚固桥梁，是专业人士案头常备的参考良品。

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书中关于音频编解码与压缩算法的章节，展现了作者在信息论和心理声学上的深厚功底。它将复杂的人类听觉心理模型，如掩蔽效应（Masking Effect），转化为具体的比特流削减策略，这种跨学科的结合非常令人着迷。特别是对MP3和AAC等有损格式的解析，作者没有停留在“它们如何丢弃信息”的层面，而是详细阐述了这些算法如何精确地“欺骗”人耳，保留了我们最敏感频段的细节，同时毫不留情地移除那些我们根本察觉不到的声音成分。这种对“听觉经济学”的探讨，让我重新审视了流媒体时代音质与文件大小之间的永恒博弈。此外，对于新兴的无损和高解析度音频标准，如MQA的加密与渲染机制，作者也进行了公正且客观的分析，避免了陷入技术炒作的窠臼，这使得本书的观点既具有前瞻性，又根植于扎实的科学基础之上。

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