电路与模拟电子技术教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:左全生

出品人:

页数:209

译者:

出版时间:2008-5

价格:22.00元

装帧:

isbn号码:9787121053252

丛书系列:

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• 电路分析
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现代控制理论与系统分析基础 本书导言 在现代工程实践中，对复杂动态系统的精确建模、分析、设计与控制是实现自动化、智能化和高效能运行的关键。随着信息技术的飞速发展和跨学科研究的深入，传统控制方法已无法完全满足航空航天、精密制造、能源优化乃至生物医学等前沿领域对实时性、鲁棒性和最优性能的苛刻要求。有鉴于此，本书旨在系统阐述现代控制理论的核心概念、数学基础、分析工具和综合设计方法，为读者构建一个坚实而全面的现代控制系统知识框架。 第一部分：系统描述与状态空间方法 本部分聚焦于如何用数学语言精确描述物理系统的动态行为。我们从经典的传递函数模型出发，讨论其在多输入多输出（MIMO）系统分析中的局限性，进而引入现代控制理论的基石——状态空间表示法。 第一章：线性时不变（LTI）系统的状态空间建模 本章详细介绍了如何根据系统的物理结构（如机械、电气、热力系统）推导出其规范化的状态空间方程 $dot{mathbf{x}} = mathbf{Ax} + mathbf{Bu}$ 和输出方程 $mathbf{y} = mathbf{Cx} + mathbf{Du}$。重点阐述了状态变量的选择原则、物理意义及其在系统辨识中的作用。我们将深入探讨从经典传递函数到状态空间形式的相互转换，以及在多变量系统分析中矩阵表示的优越性。此外，对线性时变（LTV）系统的引入，将为理解非线性系统在特定工作点附近的线性化处理奠定基础。 第二章：系统解与基本性质分析 本章致力于解析状态方程的解——状态转移矩阵 $Phi(t)$。我们不仅会推导其解析表达式，还将探讨如何利用矩阵指数函数的性质（如拉普拉斯变换法、级数展开法）进行高效计算。核心内容包括系统的能控性（Controllability）和能观性（Observability）分析。通过应用卡尔曼可控性矩阵和可观测性矩阵，读者将掌握判断系统是否能被任意状态驱动至期望状态，以及能否从输出信息完全推断出内部状态的判据。这些是设计有效控制器和观测器的先决条件。 第二部分：线性系统的分析与设计 在掌握了状态空间描述后，本部分将集中于利用这些工具对系统性能进行深入分析，并设计出满足性能指标的反馈控制器。 第三章：系统稳定性理论 稳定性是控制系统的生命线。本章首先复习李雅普诺夫（Lyapunov）稳定性定义，并将其推广到更一般的非自治系统。重点在于李雅普诺夫直接法（第二法）的应用。我们将介绍如何构造李雅普诺夫函数来判断系统的全局或局部稳定性，即使在无法求出状态转移矩阵解析解的情况下也能有效工作。此外，系统在$s$域的特征值分析与状态空间中的极点配置之间的内在联系也将被清晰地阐述。 第四章：反馈控制设计：极点配置与状态观测器 本章是现代控制设计的高潮部分。我们将讲解如何利用状态反馈 $mathbf{u} = -mathbf{Kx} + mathbf{r}$ 来重新配置系统的闭环极点，以实现期望的瞬态响应速度和阻尼特性。我们将详述使用配位法（Ackermann 公式）和最小多项式法来确定反馈增益矩阵 $mathbf{K}$ 的具体步骤。然而，由于状态向量通常无法直接测量，本章随即引入了状态观测器的设计。我们将详细分析Luenberger 观测器的原理，并结合可观测性概念，推导出观测器增益矩阵 $mathbf{L}$ 的确定方法，以确保观测误差的快速衰减。最终，我们将讨论将状态反馈与状态观测器结合形成的全阶观测型控制器（状态估计反馈）。 第五章：最优控制与线性二次型调节器（LQR） 当系统的性能要求超越简单的极点位置要求，需要追求“最优”性能指标时，最优控制理论应运而生。本章侧重于最经典的优化问题——线性二次型（LQ）最优控制。我们将定义性能指标函数 $J = int_{0}^{infty} (mathbf{x}^T mathbf{Q} mathbf{x} + mathbf{u}^T mathbf{R} mathbf{u}) dt$，其中 $mathbf{Q}$ 和 $mathbf{R}$ 是权值矩阵。核心内容是推导并求解代数李卡提方程（ARE），以确定最优状态反馈增益 $mathbf{K}_{opt}$。本书将提供求解 ARE 的数值算法概述，并强调LQR设计在鲁棒性和性能权衡方面的优势。 第三部分：非线性系统与鲁棒性基础 现代控制理论的应用范围远超线性系统。本部分为进入更高级的非线性与鲁棒控制领域打下必要的理论基础。 第六章：非线性系统的分析方法初步 本章概述了处理非线性系统的基础工具。重点讨论平衡点分析和线性化方法，即通过泰勒级数展开在工作点附近进行一阶近似。此外，将介绍更强大的非线性稳定性分析工具——间接李雅普诺夫法，以及输入-输出线性化的基本思想，用于识别和消除某些非线性项，以简化后续控制器的设计。 第七章：控制系统中的鲁棒性概念 鲁棒性是指系统在面对模型不确定性、外部干扰或系统参数变化时，仍能保持满意性能的能力。本章介绍鲁棒性分析的初步概念，包括小增益定理的直观理解，以及输入增益（Gain Margins）和相角裕度（Phase Margins）等经典频域指标在线性系统中的意义。这将引导读者理解为何在实际工程中，过度依赖精确模型是不现实的。 总结 本书结构紧凑，从数学描述出发，逐步深入到系统的分析、反馈设计、性能优化以及对不确定性的初步考量。它侧重于系统化、矩阵化的现代控制方法，强调状态空间工具在处理复杂多变量系统时的优越性。阅读本书后，读者将具备使用现代控制理论原理对典型工程系统进行建模、分析并设计高性能控制器的能力。

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这本号称“深入浅出”的电子学教材，拿到手沉甸甸的，光看封面设计就透着一股老派的严谨劲儿。我本是自学入门，对那些复杂的公式和波形图望而生畏，期待它能像一位耐心的老教授，一步步把我领进门。然而，读下去才发现，它更像是直接把我扔进了知识的汪洋大海，让我自己摸索如何泅渡。开篇几章对半导体物理基础的阐述，用了大量晦涩的术语和难以想象的抽象描述，读完后我脑子里留下的只有一片浆糊。图示方面，虽然标注详细，但布局显得极其拥挤，常常需要来回翻阅寻找上下文的关联，这对于需要大量时间消化理解新概念的初学者来说，无疑是一种折磨。我花了好大力气才勉强理解了晶体管的少数载流子漂移机制，但随后的BJT和MOSFET的工作原理讲解，又迅速切换到了一个更高的理论维度，中间的衔接处理得太过突兀，让人感觉作者默认读者已经拥有了一定的预备知识。整体来看，这本书的知识深度毋庸置疑，但它在“教程”二字上做得还远远不够，它更像是一本给专业人士查阅的参考手册，而非给迷茫新手指路的灯塔。

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从排版和阅读体验的角度来评价，这本书简直是一场视觉上的灾难。我不明白为什么一本如此重要的学科教材，在21世纪还能采用如此过时的印刷和编排风格。字体选择偏小且缺乏变化，正文和公式混杂在一起，使得阅读的节奏感完全被打乱。更要命的是，公式编号和图表引用系统极其混乱，经常出现前引用和后引用的情况，你正在阅读关于某个滤波器截止频率的讨论，它却突然跳转到一个你前几页才刚刚粗略看过的图表编号，然后那个图表本身可能还在另一个章节的某个不相关的段落里被间接提及。这种跳跃式的阅读体验，极大地增加了认知负荷，我不得不时刻准备着一张草稿纸，随时记录下公式的来源和所指代的物理意义。如果说知识的深度决定了你“能走多远”，那么排版质量则决定了你“能坚持多久”。对于一本需要反复查阅和钻研的专业书籍而言，如此低效的阅读界面，几乎是扼杀了读者对内容本身的兴趣和耐心。这完全不符合现代出版业对易读性的基本要求。

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关于书中对高级主题的处理方式，我感到非常失望，因为它似乎刻意回避了现代电子工程的前沿挑战。当涉及信号完整性（SI）或电磁兼容性（EMC）这些在实际高频电路设计中至关重要的议题时，这本书几乎是只字未提，或者只是用一句“这超出了本教程的范围”草草带过。我们知道，模拟电子技术早已不再是简单的晶体管和电阻的组合，它必须面对PCB走线的寄生效应、高速信号的反射与串扰等问题。一本将近千页的“教程”，如果仅仅停留在低频、低速的理想模型层面，那么它在当今的技术环境下其参考价值将大打折扣。我期望的是，即便是作为基础教程，也应该在某些章节中渗透这些“边界效应”的概念，让读者对未来学习的方向有所预警。这本书固步自封于经典的、教科书式的电路分析，像是在为上世纪八十年代的工程师编写教材，对于希望投身于现代高速数字或射频领域的年轻读者而言，它提供的帮助非常有限，更像是一个美好的、但已然过时的历史样本。

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这本书在电路的系统性思维培养上存在明显的短板，它更像是一系列孤立知识点的堆砌，而非一个连贯的、有逻辑的主题发展。例如，在讲述反馈理论时，它先用了几十页的篇幅讲解了负反馈的基本概念，然后突然跳到了具体的电压并联反馈拓扑，接着又花了好几章深入探讨了特定集成电路（IC）内部的补偿机制。这些知识点本身都是正确的，但它们之间的内在联系和设计哲学没有被清晰地串联起来。读者很难从这本书中提炼出一种通用的、跨越不同电路类型的分析方法论。我希望看到的是，作者能用一个核心的设计理念贯穿始终，比如“带宽与稳定性之间的权衡”，然后以此为框架，将放大器、振荡器乃至滤波器设计都纳入其中进行统一阐述。然而，这本书给我的感觉是，每一个电路单元都是一个独立的、自洽的王国，知识的边界感很强，缺乏一种宏观的、全局的视野，读完后感觉知识点很多，但“智慧”和“洞察力”却寥寥无几，停留在机械记忆的层面。

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拿到这本厚重的书稿，我最直观的感受是它的“实用性缺失”。市场上的同类书籍，往往会配有大量的实际电路设计案例，或者至少提供一些可以动手操作的仿真实验指导，让人可以学以致用，验证理论的正确性。但遗憾的是，这本《教程》似乎将所有的精力都倾注在了对理想模型的数学推导上。当我们学习到运算放大器的应用部分时，书中罗列了各种拓扑结构，从反相放大到差分放大，公式推导得行云流水，但就是缺少了那种“在实际面包板上搭建起来会是什么样子”的直观感受。比如，当讨论到噪声、温度漂移或元器件的非理想特性时，这些影响真实电路性能的关键因素，书中往往一笔带过，或者直接用一个极简的等效电路模型来代替复杂的现实情况。这使得我尽管在理论上掌握了某个电路的传递函数，却对如何选择合适的电阻电容参数来满足特定的电源电压和负载要求感到茫然无措。这本书仿佛停留在黑白时代的教科书范本，对现代电子设计中对成本、功耗和集成度等实际约束的考量几乎为零，读完后仿佛进行了一次纯粹的智力体操，而不是一次工程技能的训练。

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