低频电子线路 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业出版社

作者:刘树林

出品人:

页数:265

译者:

出版时间:2007-8

价格:26.00元

装帧:

isbn号码:9787111216025

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• 电子线路
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探索数字世界的基石：高频信号处理与系统设计 本书聚焦于超越传统低频电子线路范畴的前沿领域，深入剖析现代通信、雷达以及高速数据传输系统中不可或缺的高频电子技术。 本教材旨在为电子工程、通信工程、微电子学等专业的学生和工程师提供一套系统、深入且具备实践指导意义的知识体系，用以理解和设计工作在兆赫兹（MHz）乃至吉赫兹（GHz）范围内的电路与系统。我们将完全侧重于高频现象带来的特殊挑战及其应对策略，这与通常处理几十赫兹到几兆赫兹信号的低频电路理论有着本质的区别。 --- 第一部分：高频基础与传输线理论的回归 高频电路设计的第一步，是对传统电路模型进行根本性的修正。当工作频率提升，导线和元件的集总参数模型（如Lumped Element Model）迅速失效，分布式参数效应成为主导。 第1章：超越欧姆定律的视野——电磁场的回归 本章将系统阐述电磁波理论在高频电路分析中的核心地位。内容涵盖麦克斯韦方程组在特定介质和边界条件下的简化形式，以及电磁场与电路变量之间的耦合关系。我们将深入探讨波的传播特性，包括相速、群速、波长和传播常数，这些参数直接决定了电路布局的合理性。此外，我们将详细解析高频电路中常见的损耗机制，如介质损耗和导体趋肤效应，并量化其对信号完整性的影响。 第2章：传输线的物理本质与模型建立 传输线理论是高频分析的基石。本章将以同轴线、微带线和带状线为核心对象，推导出其基本的分布式电路模型（L、C、R、G参数的物理意义）。重点在于理解阻抗的概念如何从一个固定的电阻值转变为频率和位置的函数。我们将详细分析“特性阻抗”（Characteristic Impedance）的计算方法及其对信号反射的影响，并引入“电压驻波比”（VSWR）作为衡量匹配程度的关键指标。 第3章：史密斯圆图——图形化阻抗匹配的艺术 史密斯圆图是高频工程师不可或缺的工具。本章将从理论推导出发，系统介绍史密斯圆图的构造原理、坐标系的转换（阻抗、导纳、反射系数、回波损耗）。随后，将重点讲解如何利用圆图进行无源元件（串联/并联电感、电容）的插入操作、单节和多节匹配网络的设计，以及如何通过圆图快速判断和优化放大器或天线端口的匹配状况。 --- 第二部分：有源器件在高频环境下的行为与建模 在低频分析中，晶体管通常被视为理想的电流源或电压源，其参数稳定。但在高频下，寄生参数和S参数成为描述器件特性的核心语言。 第4章：S参数——高频器件的“指纹” 本章将彻底摒弃传统的Z、Y、H参数，全面引入散射参数（S参数）。我们将详细解释S参数的物理意义（反射与透射系数），以及如何测量和计算它们。内容包括S参数与Z/Y参数的相互转换公式，以及S参数矩阵在多端口网络分析中的应用。特别地，我们将讨论如何通过S参数图谱（Smith Chart上的S11, S22）来评估器件的稳定性和增益潜力。 第5章：高频晶体管的等效电路与噪声 本章聚焦于工作在射频（RF）和微波（Microwave）频段的BJT、GaAs FET和GaN HEMT等有源器件。重点是理解这些器件的寄生结构（如基极-发射极电容、栅极电容）在高频下的影响。我们将深入讲解器件的等效电路模型（如Parrish模型或包含高频损耗的简化模型），并引入噪声系数（Noise Figure, NF）的概念，分析噪声源的分布，为低噪声放大器（LNA）设计打下理论基础。 --- 第三部分：关键高频电路模块的设计与实现 本部分将理论知识应用于实际的电路设计任务，涵盖现代无线系统中的三大核心模块。 第6章：高频功率放大器（PA）设计与效率优化 功率放大器是射频前端的能耗大户。本章将区分A类、AB类、C类以及D类（开关模式）PA的原理。重点在于非线性失真和效率优化。我们将详细介绍负载牵引（Load-Pull）技术，指导读者如何利用史密斯圆图或专业软件确定最优的输入/输出匹配网络，以实现最大功率附加效率（PAE）或特定输出功率下的最佳线性度。同时，线性化技术（如预失真）的初步概念也将被引入。 第7章：低噪声放大器（LNA）与噪声匹配 LNA的设计目标是尽可能在提供足够增益的同时，将引入的额外噪声降到最低。本章的核心是噪声匹配。我们将推导出决定最佳噪声匹配条件的弗里伊斯公式（Friis Formula），并结合史密斯圆图，演示如何设计出同时满足最小噪声系数（$NF_{min}$）和特定增益要求的输入匹配网络。输出匹配则侧重于保持信号的线性度和带宽。 第8章：振荡器与频率合成技术 稳定、纯净的载波信号是所有无线通信的基础。本章探讨射频振荡器（如Colpitts和Hartley结构在高频下的具体实现）的设计。重点分析振荡器的启动条件、相位噪声（Phase Noise）的产生机理及其对系统性能的影响。随后，我们将系统介绍频率合成器，特别是锁相环（PLL）的架构，包括压控振荡器（VCO）的选择、鉴相器（PD）的特性以及环路滤波器的设计，确保输出频率的稳定性和纯净度。 --- 第四部分：无源高频元件与电磁兼容性（EMC） 高频无源元件的设计和布局与低频元件截然不同，必须考虑电磁耦合和辐射问题。 第9章：分布式无源元件的设计与实现 本章将深入研究那些本质上是传输线的无源结构，如： 1. 集总元件的高频等效： 探讨实际的芯片电容、电感在高频下的品质因数（Q值）衰减和自谐振频率（SRF）。 2. 分布电感与电容的精确建模： 如何在PCB上精确设计特定电感值和电容值的螺旋线或开槽结构。 3. 滤波器理论与实现： 重点讲解LC集总滤波器（切比雪夫、巴特沃斯响应）在高频下的局限性，以及更实用的分布式滤波器（如腔体滤波器、耦合线滤波器）的设计原理与耦合系数的计算。 第10章：电磁兼容性（EMC）与信号完整性（SI） 随着集成电路速度的提升，PCB布局不再是简单的连接，而是复杂的电磁环境控制。本章讨论高频系统必须面对的挑战： 串扰（Crosstalk）： 分析邻近走线之间的耦合机制，以及如何通过间距、屏蔽层和差分走线来抑制串扰。 电源完整性（PI）： 探讨去耦电容在高频下的作用，以及如何设计有效的电源分配网络（PDN）来抑制地弹和电源噪声。 辐射与屏蔽： 介绍电磁辐射的基本原理，以及如何通过正确的地平面设计、缝隙处理和封装技术来满足辐射标准。 --- 总结： 本书的核心价值在于系统地将电路理论、电磁场理论与实际的射频系统设计需求相结合。它要求读者摒弃将导线视为理想连接的思维定势，转而以电磁波的视角来审视每一个元件、每一条走线。通过深入学习，读者将掌握设计从1GHz到几十GHz工作频率下稳定、高效、低噪声的电子系统的核心能力。

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说实话，这本书给我的震撼是比较微妙的，它不是那种一上来就炫技的教材，而是像一位经验丰富的老工程师在耐心地手把手教你。我对低频放大器中偏置电路的理解，过去总是感觉有点模糊，总觉得是硬背下来的知识点。但这本书里对各种偏置电路（自偏置、分压式、电流源偏置等）的稳定性和工作点调整进行了系统性的比较和分析，让我明白了每种电路背后的权衡取舍。特别是关于运算放大器部分的阐述，不仅仅停留于理想运放的特性，而是花了大量篇幅去讨论输入失调电压、共模抑制比以及漂移等非理想参数对实际应用的影响。我记得有一章专门讲了有源滤波器设计，从巴特沃斯到切比雪夫，不仅给出了设计表格，还详细解析了如何根据技术指标反推出电路结构，这对我正在进行的一个音频处理项目帮助非常大。这本书的习题设计也很有水平，难度适中但又足够启发思考，很多题目都不是简单的套公式，需要你综合运用前面学到的多项知识才能解决。阅读过程中，我感觉自己对整个低频信号链条的掌控力提升了不少，不再是零散的知识点堆砌，而是形成了一个有机的整体。

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这本书的编撰风格，可以说是相当的“硬核”和严谨。如果你期待的是那种轻轻松松就能读完的网络教程式讲解，那可能要失望了。它更像是传统意义上的经典教材，每一个概念的引入都有坚实的数学基础支撑。例如，在分析多级放大器的整体增益和频率特性时，作者没有回避复杂的矩阵运算和传递函数，而是清晰地展示了如何通过矩阵方法来简化多级联接的分析。这种深度对于想在电子工程领域深造的人来说，是至关重要的。我个人在阅读到直流耦合放大器章节时，深切感受到了这种严谨性。关于温漂的分析非常透彻，涉及到半导体器件的热特性模型，以及如何通过镜像电流源或恒流源负载来最大程度地抑制温度变化带来的不利影响。书中对各种保护电路和过载能力的讨论也相当到位，这在实际的硬件设计中，往往是决定产品可靠性的关键。唯一的“缺点”，也许就是对于初学者来说，开篇的几章对基础物理的预备知识要求较高，需要读者具备一定的微积分和线性代数功底才能完全消化。

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我印象最深的是这本书对电源退耦和地线处理的章节，这部分内容在很多教材中常被一带而过，但对低频高精度电路的噪声控制却是决定成败的一环。这本书用非常直观的图示解释了电源阻抗对电路动态范围的影响，以及如何通过电容选型和布局来优化电源的动态响应。书中提供了一个专门的案例分析，对比了使用不同类型和数量的旁路电容对30kHz以下信号稳定性的影响，数据翔实，令人信服。此外，它对输入级的设计哲学也有独特的见解，强调了在低频电路中，输入级的噪声系数往往是决定整个系统信噪比的瓶颈。作者详细对比了JFET、BJT以及后来的MOSFET作为输入级时的优劣，并给出了在不同应用场景下的最佳实践建议。这本书的知识体系非常完整，覆盖了从基础放大到高级系统集成中所有低频相关的核心议题，没有明显的知识盲区。读完后，我对“干净”的模拟信号处理有了全新的认识，不再只关注放大倍数，而是将重点放在了低噪声、低失真和高稳定性上。

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这本《低频电子线路》的书，我拿到手的时候，光是看封面设计就觉得挺有味道的，那种深蓝色的背景配上简洁的电路图线条，给人一种专业又沉稳的感觉。我一直对模拟电子电路这块儿挺感兴趣，尤其是那些对信号处理至关重要的基础部分。翻开目录，首先映入眼帘的是关于晶体管工作原理和放大电路的章节，内容讲解得非常细致，从最基本的PN结特性到共射、共集、共基极组态的分析，都有详尽的公式推导和图示说明。作者在讲解放大电路的频率响应和反馈原理时，逻辑性特别强，不像有些教材那样只是罗列公式，而是深入浅出地解释了为什么需要这些电路，以及它们在实际应用中会遇到哪些挑战。比如，讲到带宽限制和噪声抑制时，作者结合了几个经典的实例，让人对理论知识的实际意义有了更清晰的认识。我尤其欣赏它在器件选型和实际电路设计方面的探讨，这对于我们这些想从理论走向实践的人来说，简直是宝藏。全书的排版也比较舒服，公式和图表的清晰度都很高，长时间阅读也不会感到视觉疲劳。总的来说，这本书在基础理论的深度和工程应用的广度上找到了一个很好的平衡点，值得反复研读。

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这本书的整体叙事节奏把握得非常好，循序渐进，但又不失深度。我特别喜欢它在讲解运算放大器应用电路时，没有满足于常见的积分器或加法器，而是深入探讨了仪表放大器的结构优化，特别是如何设计出具有极高共模抑制比的差分输入级。作者对共模抑制比（CMRR）的频率特性分析，让我意识到，即使在低频区，糟糕的PCB布局也可能导致CMRR在特定频率点急剧下降。这提醒我们，理论的完美必须落实到物理实现上。再者，书中对电压跟随器（缓冲器）的讨论也相当精辟，它不仅仅是作为一个缓冲环节出现，而是被深入分析了其输出阻抗的极限和压摆率对瞬态响应的影响。整本书的理论推导和实际电路的结合度非常高，作者似乎总能找到一个切入点，将抽象的公式拉回到一个实际的电阻、电容和晶体管构成的电路上去。这使得学习过程充满了成就感，因为你总能清晰地看到自己所学的知识是如何被具体应用的。对于那些希望将模拟电路知识应用到传感器接口、医疗仪器或高保真音频设备中的工程师来说，这本书提供的视角和深度是极其宝贵的。

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