简明电路分析概念题解与自测 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京理工大学

作者:袁良范，梁蕻，谢

出品人:

页数:234

译者:

出版时间:2005-6

价格:24.00元

装帧:

isbn号码:9787564004668

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电子工程领域进阶：深耕高频、电力电子与控制系统 第一部分：高频电路与电磁场理论的深度剖析 一、射频电路设计与优化 本书聚焦于现代通信系统中的核心挑战——高频信号的有效传输与处理。内容从基础的传输线理论入手，详细阐述史密斯圆图的应用，并深入分析微带线、带状线等常用传输线的特性阻抗设计与损耗分析。 1. 噪声与线性度分析： 重点讲解低噪声放大器（LNA）的设计原理，包括匹配网络（如巴伦、耦合器）的优化，以及如何运用噪声因子（NF）和三阶交点（IP3）等关键参数来评估电路性能。书中提供了多组实际案例，演示如何通过合理的拓扑选择和元件选型，在有限的功耗预算内实现高增益、低噪声的放大器。 2. 混频器与锁相环（PLL）： 深入探讨了混频器的隔离度、变频损耗和本振泄漏问题。对比了倍频器、分频器、压控振荡器（VCO）和鉴相器（PD）的性能指标，构建了完整的锁相环设计流程。特别强调了环路滤波器的设计，如何平衡锁定时间与抖动（Jitter）性能。 3. 滤波器设计与仿真： 涵盖了从原型滤波器（如巴特沃斯、切比雪夫）到实际集成电路中使用的电感电容（LC）滤波器和高 Q 值谐振器的设计方法。详细介绍了电磁仿真工具（如 HFSS、Keysight ADS）在电感器布局、电容耦合优化中的应用，确保设计结果在物理实现层面上的可行性。 二、先进电磁场理论与电磁兼容性（EMC） 本章节旨在帮助读者建立从麦克斯韦方程组到实际器件性能之间的桥梁。 1. 边界值问题与数值方法： 阐述了求解电磁场问题的基本方法，包括有限元法（FEM）、时域有限差分法（FDTD）和矩量法（MoM）的数学基础及其适用场景。通过对典型天线结构（如偶极子、贴片天线）的分析，展示如何运用这些数值方法预测辐射方向图和输入阻抗。 2. 电磁兼容性设计： 深入探讨了辐射发射（RE）、传导发射（CE）、辐射敏感度（RS）和传导敏感度（CS）的原理。讲解了屏蔽设计（包括导引式和非导引式屏蔽）的有效性评估，以及滤波器的选择和布局对抑制共模干扰的重要性。书中详细分析了PCB板层叠、地平面设计对高频信号完整性的影响，提供了系统级的EMC优化策略。 --- 第二部分：电力电子系统的建模、变换与控制 一、新型电力电子器件与拓扑结构 本部分深入研究大功率、高效率的能源转换技术，侧重于电力电子器件（如 SiC MOSFET、GaN HEMT）在现代电能质量改善和电机驱动中的应用。 1. 宽禁带半导体特性： 详述了碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）器件的物理特性、开关损耗模型和热管理挑战。对比分析了它们在开关速度、导通电阻和耐压能力上相对于传统硅基器件的优势。 2. 变换器拓扑分析： 细致分析了主流的 DC/DC 变换器（如 LLC 谐振变换器、多电平 H 桥）和 AC/DC 变换器（如有源整流器）的稳态与动态数学模型。重点讲解了实现软开关（ZVS/ZCS）的技术，以最大限度降低开关损耗，提高系统效率。 二、先进脉冲宽度调制（PWM）技术 传统的正弦波 PWM 仅适用于线性负载，本书专注于非线性负载和复杂系统中的先进调制策略。 1. 空间矢量调制（SVM）： 详细推导了三相逆变器中 SVM 的原理，包括零矢量选择对谐波抑制和直流电压利用率的影响。提供了如何利用 SVM 优化无源滤波器和减小电机转矩脉动的计算方法。 2. 调制策略在电能质量中的应用： 探讨了级联 H 桥（CHB）和模块化多电平变换器（MMC）的级联控制策略，重点关注如何通过精确的移相控制来消除或大幅度降低输出电流的谐波含量，实现电网侧的单位功率因数和低畸变率。 三、磁性元件的精确设计与集成 电力电子系统的效率和体积往往受限于磁性元件（变压器和电感器）。 1. 磁芯材料与损耗建模： 分析了铁氧体、坡莫合金等常见磁芯材料在不同频率和温度下的损耗特性。建立了基于磁芯材料参数的精确损耗模型。 2. 绕组损耗分析： 深入研究了集肤效应和邻近效应在高频大电流应用中的影响。介绍了箔绕、扁平线和多股利兹线等绕组技术，以及如何通过优化绕组结构来最小化交流损耗。 --- 第三部分：现代控制理论与系统辨识 一、现代控制器的设计与鲁棒性分析 本章超越了传统的 PID 控制，引入了更强大的现代控制工具，以应对高阶、强耦合的动态系统。 1. 状态空间法与极点配置： 讲解了如何从物理模型导出系统的状态空间表示，并应用 Ackermann 公式或极点配置法设计状态反馈控制器。重点讨论了观测器的设计（如 Luenberger 观测器），以实现不可测状态的估计。 2. 鲁棒控制基础： 引入了 $mathrm{H}_{infty}$ 控制理论的核心思想，即在系统存在参数不确定性或外部扰动时，如何设计一个控制器使闭环系统的性能指标（如误差抑制）达到最优的最坏情况。书中通过具体的数学推导，展示了如何将控制问题转化为求解 LMI（线性矩阵不等式）。 二、非线性系统的分析与控制 许多实际物理过程本质上是非线性的，准确的控制要求对这些系统有深入理解。 1. 输入-输出线性化与反馈线性化： 阐述了如何通过坐标变换和状态反馈将部分非线性系统转化为等效的线性系统进行控制。分析了系统的可反馈性条件和零动态的稳定性。 2. 滑模控制（SMC）： 详细介绍了滑模控制器的构造，包括如何设计切换函数以确保系统轨迹收敛至期望的流形。特别关注了滑模控制中的“颤振”现象及其抑制方法，如引入低通滤波器或边界层技术。 三、系统辨识与参数估计 准确的模型是有效控制的前提。本部分关注如何从实验数据中提取系统的动态特性。 1. 经典辨识方法： 涵盖了基于激励信号（如 PRBS、正弦扫描）的实验设计，以及最小二乘法（LS）和递推最小二乘法（RLS）在参数估计中的应用。讨论了模型结构的选择，如 ARX、ARMAX 模型。 2. 子空间辨识法： 重点介绍了一种无需先验模型结构信息的先进辨识方法——子空间辨识。通过对输入输出数据进行投影和分解，可以直接辨识系统的阶次和状态空间模型，尤其适用于复杂的 MIMO 系统。 --- 总结 本书内容覆盖了现代电子工程中三大核心支柱：高频通信技术、高效能电力转换以及先进系统控制。它要求读者具备扎实的线性代数、微分方程和基础电路知识，旨在培养能够独立进行系统级设计、优化和故障诊断的高级工程师与研究人员。书中强调理论与工程实践的紧密结合，并通过大量图示和算法流程图来阐明复杂概念。

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说实话，我之前尝试过几本号称“入门级”的电路分析教材，但读完后总感觉像是被扔进了一片概念的汪洋大海，抓不住重点，理解也总是似懂非懂。然而，这本让我对这个学科的看法彻底改观了。它叙述问题的角度非常独特，不是上来就堆砌复杂的数学公式，而是先用一种近乎白话的方式，把最核心的物理直觉和概念用最直观的方式呈现出来，仿佛身边有一位经验丰富的前辈在你耳边耐心讲解。这种先建立“为什么”再深入“怎么做”的逻辑，极大地降低了理解的门槛。我发现自己不再是机械地记忆定理，而是开始真正地“理解”电流、电压和阻抗在电路中扮演的角色，这对于构建坚实的理论基础至关重要。

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我对很多教材的评价标准之一是其配套资源的丰富程度和实用性。这本书在这方面做得非常出色，它似乎深知仅仅依靠书本上的文字和例题是不够的。从书中的一些提示来看，它引导读者去探索更深层次的模拟和仿真验证，这对于我们这一代工程师来说是必不可少的技能。此外，书中穿插的一些“历史小花絮”或“概念起源”也很有意思，它让枯燥的理论学习变得生动起来，增强了阅读的趣味性，也让我们对这些科学发现背后的探索精神有了更深的敬意。总而言之，这是一本集学术严谨性、教学艺术性与实践指导性于一体的佳作，值得反复研读。

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这本书的装帧设计颇具匠心，封面设计简约而不失专业感，那种略带磨砂质感的纸张握在手中，首先就给人一种踏实可靠的印象。内页的排版更是让人眼前一亮，字体选择清晰易读，行距和段落间距处理得当，即便是长时间阅读也不会感到视觉疲劳。尤其值得称赞的是，书中对一些复杂电路图的绘制质量，那叫一个精细，线条流畅，标注清晰，即便是初学者也能迅速定位关键元件和信号流向。而且，装订工艺看起来非常结实，可以想象即便是经常翻阅，这本书也能经受住考验，不会轻易散架。整体感觉，这绝对是一本注重细节、愿意为读者提供良好阅读体验的用心之作，光是拿起这本书，就已经让人对接下来的学习充满期待，这在很多技术书籍中是很难得的。

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作为一名工作多年后重拾专业的工程技术人员，我最头疼的就是记忆那些久未使用的公式和定理。很多教材要么是内容过于陈旧，要么是更新速度跟不上现代技术的发展，难以找到一个平衡点。这本书在保持经典理论体系的严谨性的同时，对现代电路分析中常用的一些工具和方法也给予了恰当的介绍。更让我惊喜的是，书中的某些章节对于如何将理论知识快速迁移到实际工程问题的解决上，提供了非常实用的思维导图。它不是简单地告诉你“如何计算”，而是引导你去思考“在这种情况下，最经济、最有效的分析方法是什么”，这种面向实战的提炼，对我来说价值千金。

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这本书的结构安排体现了作者对学习曲线的深刻理解。每一章的递进都像是精心设计的阶梯，从最基础的基尔霍夫定律开始，逐步引入复杂网络的分析技巧，过渡得非常平滑，几乎感觉不到知识的断裂感。特别是它对某些“陷阱”概念的辨析，处理得极其到位。比如，在讨论某些特定元件的非线性特性时，作者并没有草草带过，而是用了一个小的对比案例，把容易混淆的点剖析得淋漓尽致，让人读完后感觉豁然开朗，仿佛以前那些模糊不清的概念一下子被清晰地固定住了。这种对细节的关注，无疑是优秀教材的标志。

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