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出版者:第1版 (2001年1月1日)

作者:张培仁

出品人:

页数:263 页

译者:

出版时间:2001年1月1日

价格:25.0

装帧:平装

isbn号码:9787312013010

丛书系列:

图书标签:

• 自动控制
• 控制工程
• 自动化
• 反馈控制
• 系统分析
• 控制系统
• 现代控制
• MATLAB控制
• PID控制
• 工业控制

《现代电子电路设计与实现》 本书系统地介绍了现代电子电路的设计原理、常用器件特性、典型电路分析以及实际应用中的关键技术。全书共分为八章，由浅入深，循序渐进，旨在为读者打下坚实的电子电路基础，并引导读者掌握创新性的设计思路。 第一章 电子电路基础 本章首先回顾了电子电路的基本概念，包括电路的基本组成、电流、电压、电阻、电容、电感等基本元件的定义和性质。随后，深入探讨了欧姆定律、基尔霍夫定律等基本电路定律，并介绍了这些定律在简单电路分析中的应用。在此基础上，本书着重讲解了半导体器件的物理原理，特别是PN结的形成和特性，以及二极管、三极管（BJT）和场效应管（FET）的工作原理、特性曲线和主要参数。最后，对晶体管作为开关和放大器的基本应用进行了初步的介绍，为后续章节的学习奠定基础。 第二章 线性放大电路 本章专注于线性放大电路的设计与分析。详细阐述了各种放大电路的类型，包括单级放大器（如共发射极放大器、共集电极放大器、共基极放大器）和多级放大器（如级联放大器）。针对每种放大器，深入分析了其电压增益、输入电阻、输出电阻、频率响应以及失真特性。本书还重点讲解了不同偏置方式（如固定偏置、自偏置、分压偏置）对放大器性能的影响，以及如何通过反馈技术（如电压串联反馈、电流串联反馈、电压并联反馈、电流并联反馈）来改善放大器的稳定性、线性度和频率响应。此外，还探讨了差分放大器的基本原理和应用。 第三章 信号处理电路 本章介绍了各类信号处理电路的设计与实现，涵盖了信号的产生、整形、滤波以及信号的混合等关键环节。读者将学习到如何设计和分析振荡电路，包括RC振荡器、LC振荡器和石英晶体振荡器，理解它们的工作机制和影响振荡频率的因素。对于信号整形电路，本书详细讲解了比较器电路、施密特触发器电路以及单稳态和多谐振荡器电路，并分析了它们在数字信号转换、脉冲生成等方面的作用。在滤波电路方面，详细介绍了低通、高通、带通和带阻滤波器，包括它们的幅频特性、相频特性以及如何使用无源元件（电阻、电容、电感）和有源元件（运算放大器）来构建这些滤波器。最后，对混频器电路进行了介绍，探讨了其在信号频率转换中的应用。 第四章 运算放大器及其应用 运算放大器（Op-amp）作为现代电子电路的核心元件之一，在本章占据重要地位。本书从理想运算放大器的基本特性出发，深入分析了实际运算放大器的主要参数，如输入失调电压、输入偏置电流、共模抑制比、开环增益、压摆率等，并解释了这些参数对电路性能的影响。随后，详细讲解了运算放大器在各种线性应用中的电路设计，包括反相比例器、同相比例器、加法器、减法器、积分器、微分器等。此外，还重点介绍了运算放大器在非线性电路中的应用，如比较器、滞回比较器（施密特触发器）以及使用二极管或场效应管构建的非线性功能电路。 第五章 数字电路基础与逻辑门 本章系统性地介绍了数字电路的基本概念和核心元件。首先，阐述了数字信号与模拟信号的区别，并详细讲解了二进制、十进制、十六进制等数制及其相互转换。随后，深入介绍了逻辑代数的基本原理，包括布尔代数的基本定律、定理以及逻辑函数的化简方法（如卡诺图法、奎恩-麦克拉斯基法）。在此基础上，详细讲解了基本的逻辑门电路，包括与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）、与非门（NAND）、或非门（NOR）、异或门（XOR）和同或门（XNOR）的逻辑功能、真值表和电路实现。本书还介绍了组合逻辑电路的设计方法，包括根据逻辑功能构建真值表，再通过逻辑化简和逻辑门实现。 第六章 组合逻辑与时序逻辑电路 本章在数字电路基础之上，进一步深入讲解了组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计与分析。对于组合逻辑电路，详细介绍了常用的集成电路模块，如编码器、译码器、数据选择器（Multiplexer）、数据分配器（Demultiplexer）以及加法器、减法器等算术逻辑单元，并分析了它们的工作原理和应用。接着，本章重点转向时序逻辑电路，介绍了触发器（Flip-flop）的基本类型，如SR触发器、JK触发器、D触发器和T触发器，以及它们的激励表、状态图和时序图。随后，详细讲解了寄存器（Register）和计数器（Counter）的设计，包括移位寄存器、同步计数器、异步计数器等。最后，对有限状态机（Finite State Machine, FSM）的概念和设计方法进行了初步的介绍。 第七章 存储器与接口电路 本章探讨了电子系统中必不可少的存储器和接口电路。详细介绍了各种类型的存储器，包括随机存取存储器（RAM），如静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）的工作原理、结构和应用；以及只读存储器（ROM），如掩膜ROM、PROM、EPROM、EEPROM和Flash Memory的特点和用途。在接口电路方面，本书介绍了串行通信接口（如UART、SPI、I2C）和并行通信接口的基本原理和实现方法，并讨论了如何设计驱动电路和电平转换电路，以实现不同器件之间的数据交换。此外，还涉及了模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的原理和应用，它们是将模拟世界与数字世界连接的关键桥梁。 第八章 实际应用与系统设计 本章旨在将前几章所学的理论知识应用于实际的电路系统设计。通过多个具有代表性的工程案例，引导读者理解如何根据具体需求进行电路方案的选择、元件的选型、PCB布局布线以及电路的调试和优化。案例涵盖了电源管理模块、传感器信号采集与处理模块、简单的嵌入式系统接口设计等。本书强调了在实际设计中需要考虑的关键因素，如功耗、噪声、电磁兼容性（EMC）、成本和可靠性。通过对这些案例的分析，读者将能够更清晰地认识到电子电路设计在实际产品开发中的重要性，并初步掌握解决实际工程问题的能力。

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这本书的结构组织逻辑性给我留下了一个非常深刻的印象，但这种深刻可能并非褒义。它像是把不同年代、不同深度的资料堆砌在一起，缺乏一条清晰的主线将它们串联起来。比如，前几章详尽地讲解了经典的李雅普诺夫稳定性判据，推理严谨，令人称赞。然而，紧接着的下一章，画风突变，突然跳跃到了一些非常粗略的**基于遗传算法的参数寻优**方法，而且算法描述得极其简略，缺乏关键的收敛条件和算例分析。这种突兀的风格转变，让我的知识体系构建过程充满了断裂感。我本来希望它能提供一个由浅入深、层层递进的知识图谱，让我能清晰地看到控制理论从经典到现代的演进脉络。但现在读下来，更像是在一个庞大的知识库里随机抽取了若干知识点进行罗列，缺乏作者对学科发展脉络的深刻理解和系统梳理。对于初学者来说，这种零散的知识结构很容易造成理解上的偏差和知识点的混淆，远不如那些结构化非常清晰的教材来得高效。

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说实话，这本书的排版和字体选择着实让人捏了一把汗。墨水似乎有点印得太深了，有些图表的线条和文字都显得过于浓重，长时间阅读眼睛非常容易疲劳，尤其是在光线不是特别充足的环境下，阅读体验直线下降。内容方面，我本着学习一些**先进制造过程中的实时优化策略**的目的借阅的。我对书中关于时间延迟系统的分析章节特别关注，期待能看到一些关于Smith预估器或其他先进前馈/反馈补偿机制的详细论述和实际案例对比。但遗憾的是，这部分的介绍显得比较蜻蜓点水，更多地是通过一些非常理想化的二阶系统模型进行阐述，对于实际生产线上常见的延迟分布不均或存在未知干扰的复杂流程，书中的方法似乎缺乏足够的适应性和可操作性指导。我尝试将书中的一个线性化模型应用到我正在研究的一个流体混合反应器上，发现模型预测误差远超预期，而书中对于误差来源和修正方法的讨论非常薄弱，这让我不得不花费大量时间去查阅其他文献来弥补这一块的知识空白。可见，本书在理论与工程实践的衔接上做得不够流畅。

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这本书在理论公式的推导上做得还算细致，这一点值得肯定。我特别注意到其中关于**鲁棒控制**的H无穷范度分析部分，公式的中间步骤基本都清晰可见，这对于我验证自己的推导过程非常有帮助。不过，美中不足的是，当涉及到实际的**状态观测器设计**时，描述的细节又突然变得模糊起来。例如，在设计Luenberger观测器时，书中给出了理论公式，但对于如何根据实际测量的噪声水平和系统动态特性来选取最佳的增益矩阵$L$，却没有给出任何实用的量化指导或经验法则。我尝试根据书中的例子自行设计一个，发现最优的观测器增益常常需要迭代优化，而书中对此的讨论几乎没有。我更希望能看到关于**卡尔曼滤波**在非线性系统中的扩展应用（如EKF或UKF）的详细对比和性能分析，或者至少提供一些参数设置的敏感性分析。目前看来，书本似乎更偏向于“证明存在性”而非“指导如何实现”，这种偏科现象使得它在指导工程实践方面的价值大打折扣，读起来总觉得隔了一层理论的纱，难以真正把握住工程实现的精髓所在。

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这本书的封面设计倒是挺吸引人的，简约的蓝白配色，中间一个抽象的几何图形，让人忍不住想翻开看看里面到底讲了些什么。我本来是希望能找到一些关于现代传感器技术和信号处理的深入探讨，毕竟现在工业自动化对这些的要求越来越高了。然而，读完前几章，我发现内容似乎更侧重于一些基础的系统辨识和传统的PID控制算法的数学推导，虽然这些是基础，但对于一个追求前沿技术的读者来说，深度略显不足。比如，书中对**模糊控制**和**神经网络控制**的介绍，更多是停留在概念的罗列和早期模型的演示，缺乏实际工程应用中的鲁棒性分析和参数自整定的案例分享。我更希望看到的是如何将这些理论模型有效地移植到复杂非线性系统，比如高动态无人机或者微纳操作设备中的实际操作指南，而不是仅仅停留在教科书式的推导上。此外，书中使用的仿真案例大多基于MATLAB的早期版本，界面的陈旧感也让我对其实用价值产生了些许怀疑。如果能加入一些基于Python或更现代工具链的实例，相信能更好地贴合当前工程师的日常工作环境，提升阅读体验和学习效率。总而言之，作为入门参考尚可，但对于有一定基础的专业人士来说，可能需要寻找更具深度和前瞻性的资料。

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我购买这本书的初衷是想深入研究一下**分布式控制系统**的协同与一致性问题，特别是在物联网（IoT）背景下，如何设计低带宽、高可靠性的协调协议。这本书的目录中提到了“多智能体系统”，我对此抱有极高的期望。然而，实际阅读后发现，书中对多智能体系统的讨论，几乎完全停留在二、三个简单节点间的拓扑结构稳定分析上，涉及到的通信延迟、信息异构性等现实中的核心挑战，几乎没有涉及。比如，书中对**一致性算法**的介绍，都是基于非常理想的同步通信假设，完全没有探讨异步环境下如何保证状态收敛，也没有任何关于网络分区或节点故障的容错机制讨论。我期待看到如平均一致性算法的改进版本，或者基于博弈论的分布式优化策略，这些在当前前沿领域都有广泛应用。但本书似乎固守在十多年前的理论框架内，对于近年来快速发展的群体智能、去中心化决策等热点话题避而不谈，这使得它在时效性上显得力不从心。对于寻求应对现代复杂系统挑战的读者来说，这本书提供的视角稍显陈旧和局限。

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