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页数:106

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出版时间:2006-8

价格:9.80元

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isbn号码:9787563622665

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《现代电子技术基础：从理论到实践》 作者： 李明，张伟 出版社： 电子工业出版社 出版日期： 2023年10月 --- 内容简介 《现代电子技术基础：从理论到实践》旨在为电子工程、通信工程、自动化、计算机科学等相关专业的本科生及研究生提供一本全面、深入且紧跟前沿的电子技术入门与进阶教材。本书摒弃了传统教材中过于注重单一理论推导的弊端，强调理论与现代工程实践的紧密结合，力求构建起扎实的半导体器件物理基础、精确的模拟电路分析能力、高效的数字逻辑设计思维，并引入当前工业界热点的前沿技术概念。 全书共分为六大部分，共十五章，内容覆盖面广，逻辑衔接紧密，确保读者能够系统地掌握电子技术的核心知识体系。 第一部分：半导体器件物理与基础模型 (约占全书20%) 本部分作为全书的基石，深入剖析了构成现代电子设备的基础——半导体材料的特性及其核心器件的工作原理。 第一章：半导体基础与PN结 详细阐述了晶体结构、能带理论（价带、导带、禁带）在半导体材料中的体现。重点讲解了本征半导体与杂质半导体的形成，以及费米能级的意义。随后，深入分析了PN结的形成过程、势垒区的宽度与电位，以及在不同偏置条件下（零偏、正偏、反偏）的I-V特性曲线的物理机制。首次引入了现代半导体器件的载流子输运概念，如漂移电流和扩散电流，并使用完善的物理模型进行量化描述。 第二章：双极性晶体管（BJT）与场效应晶体管（MOSFET） 本章是器件部分的核心。对于BJT，详细讲解了NPN和PNP管的结构、工作区（截止区、放大区、饱和区），以及Ebers-Moll模型和简化模型（$pi$模型、T模型）的推导与应用。特别强调了晶体管的电流控制特性及其在小信号放大中的应用潜力。 对于MOSFET，本书采用了更偏向现代集成电路（IC）工艺的视角。详细介绍了MOS电容的C-V特性曲线，以及增强型和型耗尽型NMOS和PMOS的结构与工作原理。重点阐述了“弱反型”、“强反型”的概念，并推导了理想平带模型下的$I_D-V_{GS}$特性曲线，包括亚阈值区和饱和区的数学表达式。此外，还涵盖了衬底效应（Body Effect）和沟道长度调制对晶体管特性的影响，为后续的集成电路设计打下坚实基础。 第二部分：模拟电子电路基础 (约占全书25%) 本部分侧重于利用已建立的器件模型，构建和分析实现信号处理功能的模拟电路，强调放大器的频率响应和反馈机制。 第三章：放大电路基础与偏置技术 本章探讨了晶体管作为放大元件的基本配置（共源、共基、共集；共射、共基、共集）。重点在于偏置电路的设计，包括定直流工作点（Q点）的重要性、对温度和参数变化的稳定性分析（如使用负反馈偏置）。详细介绍了交流小信号分析方法，区分了电压放大倍数、电流放大倍数和输入/输出阻抗的概念。 第四章：频率响应与反馈放大器 深入分析了放大电路的频率特性。在低频段，关注耦合电容和旁路电容对增益的影响，引入“极点”和“零点”的概念。在中高频段，则重点分析晶体管内部的米勒等效电路，计算米勒电容及其对高频截止频率的影响。 在反馈部分，系统介绍了负反馈的四种基本组态（电压串联、电流串联、电压并联、电流并联），分析了负反馈对增益、带宽、输入/输出阻抗和失真的影响。通过波德图（Bode Plot）辅助分析，使读者直观理解反馈对系统稳定性的作用。 第五章：线性集成电路与运算放大器（Op-Amp） 本章是模拟电路的集大成者。首先，详细解析了双极性集成电路（如差分对、电流镜）的基本结构和工作原理，解释了为什么集成电路倾向于使用平衡结构以抑制共模噪声。随后，深入剖析了理想运算放大器的基本特性（高开环增益、高输入阻抗、低输出阻抗）。 针对实际运放，本章阐述了非理想特性（如输入失调电压、共模抑制比CMRR、压摆率Slew Rate）对电路性能的影响。最后，系统介绍了各种经典运放电路的应用，包括加法器、减法器、积分器、微分器，并引入了有源滤波器（如Sallen-Key电路）的基础设计方法。 第三部分：非线性与信号处理电路 (约占全书15%) 本部分关注电路的开关特性、信号的线性化处理以及基础的信号产生与转换电路。 第六章：波形发生与处理电路 探讨了晶体管作为开关器件的工作模式。详细分析了多谐振荡器、施密特触发器等基本数字/模拟交界电路。重点介绍了使用运放构建的锯齿波、三角波发生器（如积分器与比较器的组合），以及如何利用555定时器进行精确的时间控制。 第七章：电源调节与DC-DC转换器 作为电子系统稳定运行的保障，本章涵盖了电源管理。首先讲解了线性稳压器（LDO）的基本结构与缺点。随后，系统引入了开关型电源的概念，详细分析了Buck（降压）、Boost（升压）和Buck-Boost拓扑的电感电流和输出电压关系，以及PWM控制的基础原理，强调了开关电源的高效率优势。 第四部分：数字逻辑电路基础 (约占全书20%) 本部分构建读者的数字思维，从布尔代数出发，直至简单的组合逻辑和时序逻辑设计。 第八章：布尔代数与逻辑门电路 回顾了布尔代数的公理与定理。详细介绍了CMOS逻辑门（NMOS、PMOS晶体管作为开关的应用）的结构、工作原理及其优缺点（如静噪声容限）。通过传输门（Transmission Gate）的概念，为设计高效的CMOS电路做铺垫。 第九章：组合逻辑设计与化简 系统讲解了卡诺图（Karnaugh Map）的化简方法，并引入了Quine-McCluskey方法以处理复杂逻辑。重点分析了主流的组合逻辑芯片功能块，如译码器、编码器、数据选择器（MUX）和数据分配器（DEMUX）的应用。 第十-十章：时序逻辑电路与存储单元 阐述了触发器（Latches）和触发器（Flip-Flops，如SR, D, JK, T）的建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）要求，强调时序约束的重要性。详细介绍了由触发器构成的寄存器、计数器（异步与同步计数器）的设计与应用。 第五部分：半导体存储器与可编程逻辑 (约占全书10%) 本部分关注现代数字系统中数据存储和逻辑灵活性的实现。 第十一章：存储器技术概述 区分了易失性存储器（如SRAM、DRAM）和非易失性存储器（如Flash Memory）的结构和工作原理。重点解析了SRAM单元的交叉耦合结构及其读写时序。对于DRAM，讨论了电荷存储的原理及其刷新机制。 第十二章：可编程逻辑器件（PLD） 简要介绍了可编程只读存储器（PROM）、现场可编程门阵列（CPLD）和现场可编程门阵列（FPGA）的基本结构。强调了逻辑数组和可编程连接点的概念，为读者理解现代硬件描述语言（HDL）在底层硬件实现中的作用提供背景知识。 第六部分：现代电子系统接口与应用前沿 (约占全书10%) 本部分将理论与实际的系统连接需求相结合，引入了现代电子系统不可或缺的接口技术。 第十三章：数据转换器：ADC与DAC 详细对比了数模转换器（DAC）和模数转换器（ADC）的工作原理。对于DAC，分析了加权电阻和R-2R梯形网络。对于ADC，深入讲解了最常用的逐次逼近式（SAR）和双积分式（Dual-Slope）的转换过程、量化误差、有效位数（ENOB）的概念，以及采样定理在信号采集中的重要性。 第十四章：微处理器接口与总线基础 简要概述了CPU与外部存储器、I/O设备通信的基本机制。介绍了异步串行通信（如UART）和同步并行通信（如SPI、I2C）的基本协议、时序图和硬件实现，使读者了解如何将核心电路连接到微控制器系统中。 第十五章：前沿技术展望 本章简要介绍了当前电子技术领域的热点趋势，包括低功耗设计（VLSI中的亚阈值技术）、射频前端（RFIC）的基础概念，以及物联网（IoT）传感器接口面临的挑战，旨在激发读者的进一步研究兴趣。 --- 本书特色 1. 理论深度与工程应用并重： 每一章节均提供丰富的工程实例，例如晶体管的实际版图尺寸对性能的影响，以及反馈电路在音频放大器中的应用案例。 2. 强调现代工艺视角： 对MOSFET的分析侧重于其在深亚微米工艺下的行为，而非传统的低频长沟道模型。 3. 丰富的图表与仿真分析： 配备了大量的电路图、波形图，并指导读者使用SPICE等仿真工具验证理论结果，培养实际调试能力。 4. 结构清晰，循序渐进： 从最基本的物理学原理开始，逐步过渡到复杂系统的搭建，知识体系构建逻辑严密。 本书适合作为高等院校电子信息类专业的本科生教材或参考用书，也为从事相关领域的技术人员提供了深入复习和知识更新的优质资源。

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这本书的文字风格，我必须说，是偏向于严谨的学术写作，但其中蕴含着一种沉稳的专业魅力。它很少使用花哨的辞藻，每一个句子都直指核心，信息密度非常高。对于那些希望快速掌握核心技能的读者来说，这种高效的叙事方式无疑是巨大的福音。不过，我必须指出，对于完全零基础的新手来说，可能需要一些预先的知识铺垫，因为作者默认读者已经对基本电路定律（如基尔霍夫定律、欧姆定律）有所了解，不会在这些基础概念上花费过多篇幅。但对于我们这些已经学过基础电路理论的学生来说，这本书的价值就凸显出来了——它提供了一个绝佳的平台，将抽象的数学模型与具体的物理实现紧密连接起来。我个人特别喜欢书中对“误差分析”的深入探讨，作者没有回避实际实验中必然存在的非理想性，而是提供了一套系统的工具和方法论来量化和处理这些不确定性，这无疑是专业领域区分业余爱好者和合格工程师的关键能力。总而言之，这是一本需要投入精力去啃读，但回报绝对丰厚的专业书籍。

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我是一个习惯于通过动手操作来巩固知识的人，市面上很多教材的“实验指导”部分往往写得像是操作手册，缺乏对实验现象背后物理意义的解读。这本书在这方面做得尤为出色。它不仅告诉你“接通电源，观察波形”，更会引导你去思考：“如果改变这个元件的值，你预期波形会如何变化？为什么？” 这种持续性的设问，极大地激发了我的探索欲。特别是关于“滤波器设计”那一章，它没有停留在理想的低通、高通模型，而是引入了实际应用中的阻抗匹配、加载效应等复杂的现实问题，并给出了工程上常用的近似解法和权衡取舍的原则。书中的每一个实验都似乎是精心设计的，它们之间的递进关系非常清晰，让你感觉自己的技能树是稳步成长的，而不是东一榔头西一棒子。我甚至发现，书里很多关于元器件选型和参数选择的建议，即便在今天查阅一些在线资源时，依然是非常可靠的“第一性原理”指导。阅读体验是扎实的、可信赖的，就像是拥有了一位经验丰富、一丝不苟的实验导师在身边随时指导。

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说实话，我买这本书之前对电子实验类的书籍总是抱有一丝怀疑，很多书要么是理论讲得天花乱坠，实际操作起来却处处碰壁，要么就是操作步骤写得过于琐碎，缺乏对底层原理的深入挖掘。然而，这本书在内容的广度和深度上都超出了我的预期。它的章节安排逻辑性极强，从最基础的元件特性测试，逐步升级到复杂的反馈系统分析，每一步的过渡都非常自然流畅，像是被一位经验丰富的老教授带着走。尤其让我印象深刻的是，书中对“安全规范”的强调，这不是简单地用几行字带过，而是融入到了每一个实验步骤的讲解中，用真实的案例说明了如果不遵守规范可能带来的风险，这种严肃性让人倍感敬重。更不用提它对各种测量仪器的介绍，细致到连示波器探头的衰减设置、接地方式对波形采集的影响都做了详尽的分析，这才是真正面向工程实践的细节。我感觉这本书不仅仅是在教我“怎么做”，更是在教我“为什么这么做”以及“做错时该如何排查”，这种全方位的知识体系构建，让我在后续的课程设计中信心倍增。

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这本书的封面设计得简洁而专业，那种经典的理工科教材的蓝白配色，让人一看就知道是严肃的学术读物。我刚拿到手时，首先被其清晰的排版吸引。每一章的引言都写得非常到位，不只是简单地罗列知识点，而是会先提出一个实际工程中遇到的问题，然后引导读者思考，这种“问题导向”的学习方式，对我这种更偏爱实践而非纯理论的工科生来说，简直太友好了。比如讲到电阻的测量误差时，作者没有直接甩出公式，而是先描述了在实际电路搭建中，哪怕是最简单的万用表读数偏差也会如何影响最终结果，然后才过渡到系统误差和随机误差的分析。此外，书中的插图质量极高，那些电路图绘制得一丝不苟，元件符号标注清晰，对于初学者理解复杂电路的连接方式非常有帮助。我特别欣赏作者在“实验设计”部分加入的那些思考题，它们往往不是直接的计算，而是要求我们对实验结果的合理性进行判断和优化，这真正培养了工程师的思维习惯，而不是仅仅停留在“按部就班地完成操作”的层面。这本书的理论深度和实践指导性达到了一个非常平衡的交汇点，绝对是课堂教学和自学进阶的优质参考资料。

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这本书的排版和印刷质量，从一个读者的角度来看，是相当体面的。纸张选择了略带磨砂质感的，既避免了反光，也保证了耐用性，翻阅起来手感很不错，适合反复查阅。更重要的是，它在结构上体现了一种对学习者体验的尊重。比如，关键的公式和结论通常被框选出来，并配有简短的解释，这使得在复习重点时效率极高。我特别欣赏作者在介绍一些经典实验时，会穿插一些历史背景或该实验在工业界的应用实例，这让枯燥的电路测试变得生动起来，让人明白我们所做的每一个小实验，最终都汇聚成了支撑现代电子工业的宏大体系。这种“小处着手，着眼全局”的叙事策略，让我对所学知识的价值有了更深的认同感。虽然内容偏重实践，但其理论支撑部分也极其扎实，注释详尽，引用规范，充分展现了作者深厚的学术功底。这本书绝不是那种买来压箱底的“摆设”，而是真正能伴随你从入门走向熟练的“工具书”。

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