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出版者:清华大学出版社

作者:唐竞新

出品人:

页数:458

译者:

出版时间:2006-2

价格:35.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787302119753

丛书系列:

图书标签:

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《电路迷宫：模拟信号处理的奥秘》 前言 在信息爆炸的时代，我们无时无刻不在与模拟信号打交道。从手机里的声音传输，到医疗设备中的心电图分析，再到工业自动化中的传感器读数，模拟信号处理技术无处不在，构成了现代科技的基石。然而，对于许多初学者而言，模拟信号处理的世界充满了未知与挑战，复杂的电路图、抽象的理论公式，常常令人望而却步。 本书《电路迷宫：模拟信号处理的奥秘》正是为这些渴望探索模拟信号处理世界，却又感到迷茫的读者而创作。我们并非旨在提供一套冰冷的公式与定理堆砌，而是希望引领读者走进一个充满趣味与启发性的学习之旅。我们将以一种更加直观、更具象化的方式，拆解模拟信号处理的每一个环节，揭示其内在的逻辑与运行机制，让那些曾经晦涩难懂的概念变得清晰易懂。 本书的目标读者是电子工程、通信工程、自动化等相关专业的本科生，以及对模拟电路设计和信号处理感兴趣的工程师和技术爱好者。我们假设读者具备一定的电路基础知识，但并不会要求读者精通所有理论。本书将从基础概念出发，逐步深入，力求让每一位读者都能在轻松愉快的氛围中，逐步建立起对模拟信号处理的深刻理解。 第一章：信号的呼吸——理解模拟信号的本质 在深入复杂的电路设计之前，我们首先要理解我们正在处理的对象——模拟信号。这一章将带你走进模拟信号的内心世界。 “波”的舞蹈： 我们将以最直观的方式，描绘正弦波、方波、三角波等基本波形的特点。不仅仅是数学公式，我们将通过生动的类比，比如水波的起伏、钟摆的摆动，来解释频率、幅度、相位这些看似抽象的参数。想象一下，你正通过操纵一个水龙头，去控制水波的高度和节奏，这就是在感知模拟信号的幅度与频率。 能量的流动： 信号不仅仅是图形，它承载着能量。我们将探讨信号的功率和能量，理解它们如何在电路中传播和衰减。就像水流的冲击力，信号的能量决定了它能否被有效接收和处理。 噪声的阴影： 任何真实的信号都无法逃脱噪声的干扰。我们将一起探索各种噪声的来源，从微小的热噪声到外部的电磁干扰，理解它们是如何“玷污”纯净的信号。就像在寂静的夜晚，远处微弱的声音也会被放大，噪声的干扰无处不在，如何识别和对抗它们，是我们必须面对的挑战。 信号的“表情”： 模拟信号能够传递丰富的信息，这得益于它们的多样性。我们将介绍调幅（AM）、调频（FM）、脉冲编码调制（PCM）等基本的信号调制技术，理解它们如何将信息“嵌入”到载波信号中。就像邮递员将信件放入信封，然后通过不同的交通方式（载波）送达，调制就是一种信息传递的艺术。 第二章：电流的脉络——电阻、电容与电感的交响 电路的核心在于元件的协同工作。本章将聚焦于模拟信号处理中最基础、也是最重要的三个“演奏家”：电阻、电容和电感。 电阻：阻挡与分流的智慧： 我们将不再死记硬背欧姆定律，而是通过形象的比喻，例如水管中的节流阀，来理解电阻的作用。它如何限制电流，如何根据电压和电阻大小分配电流。我们将探讨不同类型的电阻，以及它们在电路中的具体应用，例如分压、限流。 电容：能量的蓄水池： 电容就像一个可以储存电荷的小水库。我们将用简单的模型，解释电容如何充放电，如何实现对电压变化的“平滑”作用。理解电容在滤波、耦合、去耦等电路中的关键作用，就像理解蓄水池如何在洪水时分流，在干旱时供水。 电感：磁场的记忆： 电感则像一个“惯性”极强的装置，它抵抗电流的变化。我们将通过解释磁场如何存储能量，来理解电感的“储能”特性。电感在滤波、振荡电路中的应用，将通过生动的案例得以展现。就像一个旋转的陀螺，它会试图保持其运动状态，电感也试图保持其电流状态。 RLC串联与并联电路： 将这三个基本元件组合起来，我们会发现无穷的可能性。我们将深入分析RLC串联和并联电路的特性，特别关注它们在谐振现象中的表现。谐振就像音乐中的和弦，当电路的参数恰好匹配时，会产生强大的共鸣，这在射频电路和滤波器设计中至关重要。 第三章：信号的“变脸术”——放大器的秘密 信号往往需要被放大，以便于后续的处理和传输。放大器是模拟信号处理中不可或缺的“魔术师”。 晶体管：电子世界的“开关”与“阀门”： 我们将以通俗易懂的方式，介绍晶体管（BJT和MOSFET）的基本工作原理。它们如何像一个精密的阀门，用一个小信号控制大电流，从而实现信号的放大。我们将避免复杂的半导体物理，而是聚焦于它们在电路中的功能。 运算放大器（Op-Amp）：万能的信号处理器： 运算放大器是模拟电路设计的“瑞士军刀”。我们将深入探讨其核心特性，如高增益、高输入阻抗、低输出阻抗，并通过大量的实例，展示它如何构建各种功能电路，包括反相放大器、同相比例放大器、加法器、减法器、积分器、微分器等。想象一下，用几个简单的“积木块”，就能搭建出各种复杂的结构，这就是运算放大器的魅力。 不同类型的放大器： 除了通用的运算放大器，我们还将介绍一些针对特定应用的放大器，如低噪声放大器（LNA）、功率放大器（PA）等，理解它们的设计目标和应用场景。 第四章：信号的“过滤网”——滤波器设计精粹 在真实的信号环境中，我们常常需要滤除不需要的噪声或特定频率的信号。滤波器就是我们手中的“过滤网”。 滤波器分类： 我们将清晰地介绍低通、高通、带通、带阻滤波器的工作原理，以及它们在信号处理中的具体作用。想象一下，低通滤波器就像一个筛子，只允许细小的颗粒通过；高通滤波器则相反，只允许大的颗粒通过。 无源与有源滤波器： 我们将区分使用电阻、电容、电感构成的无源滤波器，以及利用运算放大器等有源元件构成的有源滤波器，分析它们各自的优缺点和适用范围。 滤波器设计实例： 本章将通过实际的电路设计案例，例如音频设备中的降噪滤波器、射频通信中的选频滤波器，来加深读者对滤波器设计的理解。我们将一步步地展示如何根据需求，选择合适的滤波器类型，并计算出相应的元件参数。 第五章：信号的“转换器”——从连续到离散的桥梁 在数字世界日益普及的今天，将模拟信号转换为数字信号，或将数字信号转换为模拟信号，变得尤为重要。 模数转换器（ADC）： 我们将深入浅出地讲解ADC的工作原理，包括采样、量化、编码的过程。理解ADC的几个关键参数，如分辨率、采样率，以及不同类型的ADC（如逐次逼近型ADC、Σ-Δ ADC）的特点。 数模转换器（DAC）： 类似地，我们将讲解DAC的工作原理，将数字信号重建成模拟信号。理解DAC的性能指标，以及不同的DAC结构。 ADC/DAC在实际应用中的挑战： 我们将探讨在实际应用中，如何选择合适的ADC/DAC，以及如何处理与它们相关的误差和失真。 第六章：信号的“测量之道”——仪器的智慧 理解信号，离不开有效的测量工具。本章将介绍模拟信号处理中常用的测量仪器。 示波器： 示波器是观察信号波形的“眼睛”。我们将介绍示波器的基本原理、操作方法，以及如何利用它来分析信号的幅度、频率、相位、失真等。 信号发生器： 信号发生器是产生测试信号的“源头”。我们将介绍不同类型的信号发生器，以及它们在电路测试和调试中的应用。 万用表： 万用表是测量电压、电流、电阻等基本参数的“瑞士军刀”。我们将介绍万用表的使用方法，以及在模拟电路分析中的应用。 频谱分析仪： 对于深入分析信号的频率成分，频谱分析仪是不可或缺的工具。我们将介绍其基本原理和应用。 第七章：信号的“实践出真知”——综合应用与设计思路 理论的最终目的是应用于实践。本章将通过一些实际的综合性设计案例，将前面章节中学到的知识融会贯通。 音频放大器设计： 从信号输入到最终的扬声器驱动，我们将一步步设计一个简单的音频放大电路。 传感器信号调理电路： 学习如何处理来自各种传感器（如温度传感器、光敏电阻）的微弱模拟信号，并将其转化为可供后续处理的信号。 基础通信链路设计： 简单介绍一个模拟信号传输系统的基本构成，包括调制、放大、滤波等环节。 结语 《电路迷宫：模拟信号处理的奥秘》旨在成为您探索模拟信号处理世界的得力助手。我们希望通过这本书，您能够摆脱对复杂公式的恐惧，而是以一种更加轻松、更加形象的方式，理解模拟信号处理的精妙之处。掌握了这些基础知识，您将能够自信地分析现有的模拟电路，并开始着手设计属于自己的创新性模拟系统。模拟信号处理的世界广阔而迷人，愿您在这片领域中，找到属于自己的乐趣与成就。

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与其他一些侧重于特定芯片系列或EDA工具操作的“速成”指南不同，这本书的视野非常宏大且基础扎实。它仿佛在搭建一座知识的摩天大楼，地基打得无比坚固，即便是多年后技术迭代，核心的物理原理和设计哲学依然不会过时。例如，在讲解MOSFET的开关特性时，它深入探讨了亚阈值导电的影响以及米勒效应在不同驱动条件下的表现差异，这些都是理解现代集成电路性能瓶颈的基石。这本书的叙述节奏把握得非常好，它不会让读者因为知识点过于密集而感到窒息，而是通过巧妙的案例串联，保持了阅读的流畅性。对于我这种有一定基础，但总感觉在某些关键环节上理解不够透彻的工程师来说，这本书就像一个经验丰富、耐心且要求严格的导师，它不会直接给出答案，而是引导我通过逻辑推理和工程实践去发现答案。它让我对数字电路的底层逻辑有了更深层次的敬畏和更清晰的掌握。

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说实话，我拿到这本书的时候，心里是抱着一丝怀疑的，因为市面上的“指南”类书籍，十有八九都是将标准教材的内容重新包装一遍，缺乏真正的“秘籍”价值。然而，这本书真正让我刮目相看的地方，在于它对那些“晦涩难懂”的半导体器件非线性特性的深入剖析。它没有停留在理想模型的层面，而是花了大量篇幅去解释沟道长度调制、热电子效应等在教科书上经常被轻描淡写的内容是如何影响实际电路性能的。比如，在讲解运算放大器（Op-Amp）的失调电压（Offset Voltage）产生机理时，作者不仅给出了输入级晶体管失配的公式推导，还结合实际的CMOS工艺偏差数据，模拟了不同工艺角下失调电压的概率分布，这在一般的参考书中是极其罕见的深度。这本书的语言风格带着一种老派工程师特有的严谨和务实，几乎没有空话套话，每一个公式的出现都带着明确的物理意义和工程背景。对于那些希望从“会用”跨越到“设计”层面的读者来说，这本书无疑是一座金矿，它教会的不是“怎么算”，而是“为什么这么算才合理”。

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这本书的排版和图示质量，达到了我读过的技术书籍中的顶级水准。要知道，对于涉及模拟和数字混合信号的设计，清晰的波形图和可靠的仿真截图是理解复杂工作原理的关键。这本书在这方面做得非常出色，无论是时序逻辑的时钟抖动分析图，还是高速ADC的频谱泄漏图，都标注得极其精细，关键的电压值和时间参数一目了然。我尤其赞赏作者在讲解高速数字电路的串扰和反射问题时，引入了传输线理论的视角。许多教材止步于简单的RC延迟模型，而这本书则引入了TDR（时域反射仪）的概念，并用简化的史密斯圆图对阻抗匹配进行了直观演示。这种跨学科的知识整合，极大地拓宽了我对信号完整性问题的认识。它促使我反思自己过去在PCB布局设计中常常忽略的细节，比如过孔的电感效应和地弹（Ground Bounce）的实际影响。可以说，这本书不仅仅是一本电路理论的书，更是一本潜移默化中提升工程师设计素养的工具书。

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我最近在为一个需要高精度数据采集的项目感到头疼，特别是关于ADC的动态范围和噪声整形问题。翻阅这本书时，我惊奇地发现，其中有一章专门针对低噪声精密测量电路的设计进行了详细论述。章节中详尽地对比了Sigma-Delta、SAR以及流水线型ADC在不同应用场景下的优劣，并且对噪声在积分器和量化器中的具体贡献给出了清晰的数学模型。最让我印象深刻的是，作者针对如何选择合适的电源退耦电容（Decoupling Capacitor）和地平面布局，给出了实测数据和推荐的布局规范，这比任何数据手册上的通用建议都要来得实在可靠。这本书的作者显然不是一个停留在理论层面的人，他似乎直接参与了多个真实产品的开发过程，并将那些“做出来”才能学到的宝贵经验凝练在了字里行间。阅读过程中，我能明显感觉到一种强烈的“实战指导”的氛围，它鼓励读者大胆假设，但更要求读者对假设进行严格的工程验证，这对于培养严谨的工程思维至关重要。

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这本书的封面设计得相当有质感，那种深沉的蓝色调配合着白色的衬线字体，一看就是那种能让人沉下心来啃硬骨头的专业书籍。初次翻阅时，我立刻被它清晰的章节划分和详尽的目录结构所吸引。它不像市面上很多教材那样，堆砌大量的理论却缺乏实操的引导，这本书的编排思路显然是更偏向应用和理解的。我特别欣赏它在引入新概念时所采用的“问题驱动”模式，即先抛出一个在实际电路设计中常见的问题，然后层层递进地讲解解决这个问题所需的理论基础和分析方法。这种方式极大地提高了我的学习兴趣，让我感觉自己不是在被动接收知识，而是在主动破解谜题。尤其是在讲解多级放大电路的稳定性分析部分，作者没有简单地给出伯德图，而是详细地阐述了反馈回路对系统频率响应的影响机制，并配有多个不同参数组合的仿真示例图，这对于理解负反馈电路的精髓至关重要。此外，书中还穿插了一些历史上的经典设计案例，这些案例不仅展示了技术的发展脉络，更体现了老一辈工程师的工程智慧，读起来让人受益匪浅，仿佛进行了一次穿越时空的工程师沙龙对话。

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还不错 选做了一遍 之后用它考得期末

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