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出版者:清华大学出版社,北方交通大学出版社

作者:张年凤

出品人:

页数:442

译者:

出版时间:2004-2

价格:38.00元

装帧:平装

isbn号码:9787810821810

丛书系列:

图书标签:

• 电路理论
• 电路分析
• 基础电子学
• 模拟电路
• 电气工程
• 大学教材
• 工程教育
• 电路原理
• 线性电路
• 电工基础

深入探索：电路理论的基石与拓展 书名： 模拟电子系统设计与实践 内容简介： 本书旨在为读者提供一个全面而深入的模拟电子学知识体系，重点关注从基础元器件特性到复杂系统实现的工程化应用。我们摒弃了传统教材中侧重于纯粹数学推导和概念罗列的弊端，转而采用“问题导向、实践驱动”的教学理念，确保读者能够掌握将理论应用于解决实际工程挑战的能力。 第一部分：半导体器件的本质与特性 本部分深入剖析了现代电子系统的核心——半导体器件的物理基础。 1. 晶体管（BJT与MOSFET）的深度解析： 我们不仅讨论了双极性结型晶体管（BJT）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的I-V特性曲线，更重要的是，我们着重探讨了它们在不同工作区（截止、线性、饱和）的精确建模。特别引入了小信号模型的推导过程，并展示了如何利用这些模型来分析放大电路的增益、输入/输出阻抗。对于MOSFET，详细阐述了亚阈值导电效应和短沟道效应对精密电路设计的影响。 2. 器件的非理想特性与噪声分析： 一个成熟的电子工程师必须理解理想模型与真实器件之间的差距。本章详细介绍了寄生参数（如极高频率下的集电极/漏极电容、基极/栅极电阻）如何限制电路的带宽。此外，系统地引入了电子噪声理论，包括热噪声（Johnson-Nyquist噪声）、散粒噪声（Shot Noise）以及闪烁噪声（1/f噪声）。通过计算实际电路中等效输入噪声电压和电流，读者将学会如何评估和优化低噪声放大器（LNA）的性能指标。 3. 功率器件的选型与热管理： 对于涉及大功率输出的系统，如驱动电路和电源管理，本书将重点介绍功率MOSFET、IGBT以及肖特基二极管的特性。讨论了安全工作区（SOA）的概念，并详细讲解了热阻抗、散热片设计以及过温保护机制，确保系统可靠性。 第二部分：基础放大电路的设计与优化 本部分是模拟电路的核心，着重于放大器的构建、分析与优化。 4. 单级放大器的结构与性能指标： 从最基本的共源、共集、共基放大器结构出发，本书结合德州仪器（TI）或亚德诺半导体（Analog Devices）的实际产品手册数据，进行案例分析。详细讨论了电压增益、电流增益、带宽（由$f_L$和$f_H$决定）、输入阻抗$R_{in}$和输出阻抗$R_{out}$之间的权衡（Trade-off）。特别强调了米勒效应在多级放大器中对带宽的限制作用及其对策。 5. 负反馈理论的深入应用： 负反馈是稳定和线性化的核心技术。本书超越了简单的增益衰减分析，深入探讨了波德图（Bode Plot）在反馈系统中的应用，特别是相位裕度（Phase Margin）和增益裕度（Gain Margin）如何决定系统的稳定性。通过根轨迹法的简化应用，读者可以直观理解反馈补偿元件（如米勒电容）的选择依据。 6. 运算放大器（Op-Amp）的内部结构与高精度设计： 本书提供了一个完整的双极性工艺运放（如经典的741或现代CMOS工艺的代表）的结构剖析，包括输入级、增益级和输出级的相互配合。重点分析了失调电压（Offset Voltage）、共模抑制比（CMRR）、开环增益等关键参数对最终应用的影响。针对精密测量场景，详细介绍了斩波稳定（Chopper Stabilization）和自动归零（Auto-Zero）技术如何有效消除低频噪声和失调电压。 第三部分：频率响应、振荡器与波形发生 本部分关注电路在不同频率下的行为，以及如何产生特定的时间信号。 7. 频率响应与补偿技术： 系统性地分析了由电容和电阻构成的极点（Pole）和零点（Zero）如何塑造电路的频率响应曲线。详细阐述了级联放大器的带宽下降规律。针对多极点系统，重点讲解了单位增益带宽（GBW）的概念及其在补偿设计中的核心地位。 8. 振荡电路的原理与实践： 本书区分了正弦波振荡器（如LC振荡器、文氏桥振荡器）和非正弦波振荡器（如弛张振荡器）。对于正弦振荡器，详细分析了巴克豪森准则（Barkhausen Criterion）的物理意义，并探讨了晶体振荡器（如晶体谐振器）的等效电路模型，以实现高稳定性的频率参考源。 第四部分：高级模拟系统设计模块 这部分内容扩展到集成化和数据转换领域。 9. 线性稳压器与开关电源基础： 讨论了LDO（低压差线性稳压器）的设计原理，重点在于其优异的瞬态响应和高电源抑制比（PSRR）。接着，本书引入了开关电源的概念，分析了Buck（降压）、Boost（升压）拓扑的基本工作周期和纹波分析，强调了PWM控制环路的稳定性和效率优化。 10. 数据转换器原理与选型： 本章是连接模拟世界与数字世界的桥梁。深入讲解了ADC（模数转换器）的几种主流架构，如Flash、SAR（逐次逼近寄存器）和Sigma-Delta ($SigmaDelta$)。针对$SigmaDelta$架构，解释了过采样（Oversampling）和噪声整形（Noise Shaping）的数学基础。同样，也覆盖了DAC（数模转换器）的电流舵（Current Steering）和电阻梯形结构，并讨论了量化误差、微分非线性（DNL）和积分非线性（INL）等关键指标。 --- 本书特色： 工程导向： 所有理论推导均伴随着实际应用中的参数限制和设计约束。 丰富的案例： 结合实际工业标准（如汽车电子或医疗设备）中的典型电路结构进行剖析。 仿真验证： 鼓励读者使用SPICE仿真工具（如LTSpice）来验证理论计算结果，培养动手能力。 本书适合具有一定电路基础知识（如基础欧姆定律、基尔霍夫定律和直流网络分析能力）的电子工程专业学生、研究生以及需要深入理解模拟系统设计原理的在职工程师。通过本书的学习，读者将能够自信地步入高精度、高可靠性模拟电路的设计领域。

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这本书的排版和图示质量绝对是行业内的顶尖水平。我接触过不少电路方面的书籍，但很少有能像这本书一样，在保证内容深度之余，还能做到如此清晰的视觉呈现。每一个电路图都绘制得极其工整，元件符号的标准性无可挑剔，光影和透视的处理让复杂的电路结构一目了然，即便是多层级的并联或串联结构，我也能迅速定位到关键节点。更值得称赞的是，书中对数学推导过程的展示，简直是艺术品级别的。它不是那种挤在一起、让人望而生畏的数学堆砌，而是经过精心组织的步骤分解。每一步推理的逻辑连接都用小箭头或简短的文字说明连接起来，让人清晰地追踪到结论是如何得出的。对于那些涉及到微积分和复数分析的部分，作者的处理方式非常巧妙，他先用文字阐述其物理意义，然后再展示数学形式，确保了读者不会因为数学工具的生疏而卡在理解物理概念的路上。这对于希望扎实打好基础的工程师来说，是不可多得的财富。

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这本书的封面设计简洁明快，黑白为主色调，一个精细的电路图占据了大部分版面，看起来专业感十足。我原本以为这会是一本枯燥乏味的教材，但翻开第一页就被作者的叙事方式吸引了。他没有一上来就抛出复杂的公式，而是从日常生活中最简单的例子入手，比如一个灯泡的亮灭，引出了电流、电压这些基本概念。这种循序渐进的讲解方式，让原本感觉高不可攀的电子学知识变得触手可及。书中对基本概念的阐述非常到位，即便是初学者也能理解其背后的物理意义，而不是单纯地死记硬背公式。作者在关键概念处总会配上形象的比喻，比如将电压比作水压，电流比作水流速度，这种生动的描述极大地帮助了我的理解。尤其是一些历史背景的穿插，让学习过程充满了探索的乐趣，了解了像欧姆、基尔霍夫这些科学巨匠是如何一步步建立起这套理论体系的，这让这本书不仅仅是一本技术手册，更像是一部科学探索史。

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我尤其欣赏书中对基础理论在现代工程中的应用所做的深度挖掘。虽然它是一本基础理论的书籍，但作者似乎时刻提醒着我们，这些看似古老的定律是如何支撑起当今最尖端的电子设备运行的。在讲解网络定理时，书中穿插了对电磁兼容性（EMC）初步概念的提及，虽然没有深入，但足以让我意识到，理解阻抗匹配和接地原理的重要性，远超于仅仅计算一个等效电阻值。书中对“为什么”的探讨比“怎么做”更深入，它解释了为什么我们需要用特定的数学工具来描述电路现象，而不是盲目地接受它们。这种根源性的追问，帮助我构建了一种更深层次的物理直觉，让我能够预判电路行为的走向，而不是仅仅依赖于代数计算的结果。对于任何想在电子工程领域走得更远的人来说，这本书提供的理论基石是无可替代的。

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阅读这本书的过程中，我最大的感受是它对“严谨性”的坚持。在讲解一些看似简单却蕴含深刻哲理的概念时，作者的态度极其审慎。例如，在讨论理想元件和实际元件的差异时，书中用了一个小节专门探讨了“寄生效应”对分析结果的影响，这在很多基础教材中往往被一笔带过。作者不仅指出了这些差异，还给出了量化分析的初步思路，这让我意识到，理论与实践之间真正的鸿沟在哪里。书中提供的习题设计也极其精妙，它们并非简单地重复公式应用，而是很多都设定了特定的“陷阱”或需要综合运用多个定理才能求解的场景。我花了很多时间在那些需要多步转换才能得出最终答案的题目上，但每攻克一个，成就感都非常强烈，因为我清楚地知道自己不是在套用模板，而是在真正地运用分析方法解决问题。这种高质量的反馈机制，是自学过程中最宝贵的部分。

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这本书的语言风格介于学术论文和专业指导手册之间，显得既权威又不失亲和力。它不像某些翻译过来的教材那样，充满了生硬的专业术语和拗口的句式，读起来非常流畅自然，有一种被专业人士耐心引导的感觉。作者在关键的理论突破点，比如交流电路的相量分析法引入时，用了一种“挑战与解决方案”的叙事结构，将读者置于一个等待被解决的难题情境中，然后才抛出创新的分析工具，这种设置极大地激发了读者的好奇心和求知欲，让人忍不住想知道下一页会揭示什么。此外，书中对不同分析方法的适用范围和优劣势进行了客观的比较，例如直流分析、瞬态分析和稳态分析在处理特定问题时的侧重点，这帮助我建立了一个系统的、结构化的知识网络，而不是孤立地掌握了几个孤立的公式。

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