传感器原理与应用课程设计指南 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:何金田,张斌

出品人:

页数:257

译者:

出版时间:2009-1

价格:24.80元

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isbn号码:9787560325415

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• 仪器仪表
• 高等教育
• 教学参考书

《电子元件的奥秘：从基础到实践》 本书深入浅出地剖析了现代电子系统中扮演着至关重要角色的各类电子元件。我们致力于为读者构建一个扎实的理论基础，并辅以丰富的实践案例，旨在帮助您理解这些微小而强大的部件如何协同工作，驱动我们周围的世界。 第一章：电阻的王国——阻碍与导通的艺术 本章将带领您走进电阻的世界，探索其基本原理。我们将从欧姆定律的定义出发，阐述电压、电流和电阻之间的关系，并详细介绍不同种类的电阻器，如碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻以及精密电阻。您将了解到它们的结构、特性、选择标准以及在实际电路中的应用。我们还会深入探讨电阻的功耗问题、温度系数以及寄生效应，让您深刻理解为何在设计电路时，对电阻的选择需要如此谨慎。 理论基石： 欧姆定律的推导与验证，基尔霍夫电压定律和电流定律在电阻网络分析中的应用。 电阻家族： 固定电阻： 碳膜电阻（历史与发展，性能特点），金属膜电阻（高精度、低噪声的优势），氧化膜电阻（高功率应用）。 可变电阻： 电位器（结构、类型、调节原理，应用于音量控制、电位调节），微调电阻（用于电路精细校准）。 特殊电阻： 热敏电阻（NTC与PTC，用于温度测量与补偿），压敏电阻（SPD，用于电路过压保护），光敏电阻（LDR，用于光照检测）。 实践应用： 串联与并联电阻的计算，分压电路的设计与分析，分流电路的原理与应用。 深入解析： 电阻的功率损耗计算与散热设计，温度对电阻值的影响，电阻的容差与精度要求。 第二章：电容的储能——电场与电荷的交响 电容器作为储存电能的关键元件，其原理是理解电路动态行为的基础。本章将从电场的概念出发，解释电容器如何通过介质储存电荷。您将认识到不同介质（如陶瓷、薄膜、电解液）对电容器性能的影响，并学习到如何根据具体需求选择合适的电容器类型。我们将探讨电容器的等效串联电阻（ESR）、漏电流以及频率响应等重要参数。 理论基石： 静电场的基本性质，电位与电势差，电场强度与电位梯度的关系。 电容的构成： 两个导体板与介质的组合，电容的定义公式 $C = frac{Q}{V}$。 电容家族： 固定电容： 陶瓷电容（多层陶瓷电容MLCC，高频特性），薄膜电容（聚酯、聚丙烯，稳定性好），电解电容（铝电解、钽电解，大容量，注意极性），云母电容（高频、高压应用）。 可变电容： 调谐电容（用于收音机调谐），微调电容（用于电路微调）。 实践应用： 滤波电路（高通、低通、带通滤波器），耦合与隔直电路，储能与平滑电路（电源滤波）。 深入解析： 等效串联电阻（ESR）对电路性能的影响，漏电流对电路稳定性的挑战，电容器的击穿电压与安全裕度。 第三章：电感的妙用——磁场与电流的共舞 电感器利用其线圈结构在电流变化时产生感应电动势的特性，在电子电路中扮演着能量储存和滤波的重要角色。本章将深入探讨电感的产生原理，即法拉第电磁感应定律和楞次定律。我们将详细介绍不同类型的电感器，如空心电感、铁氧体磁芯电感、工字电感等，并分析它们在实际应用中的优势与局限。同时，我们将关注电感的饱和现象、分布电容以及自谐振频率等参数。 理论基石： 磁场的基本性质，安培环路定律，磁通量的概念。 电感的产生： 导线中的电流产生磁场，线圈的感应电动势 $e = -Lfrac{di}{dt}$。 电感家族： 固定电感： 空心电感（高频应用），铁氧体磁芯电感（扼流圈，降噪），叠层电感（小型化）。 可变电感： 磁芯可调电感（用于频率调节）。 变压器： 耦合电感的应用，隔离变压器（安全隔离）。 实践应用： 扼流圈（滤波、限流），振荡电路（LC振荡器），电源管理（DC-DC转换器中的储能元件）。 深入解析： 电感的饱和问题与避免方法，分布电容对高频特性的影响，自谐振频率的重要性。 第四章：半导体器件的革命—— PN结的奇迹 本章将带您进入半导体器件的精彩世界，揭示PN结的形成机理及其在电子技术中的核心地位。我们将从晶体管（BJT和MOSFET）的基本结构和工作原理出发，深入剖析它们如何实现电流放大和开关功能。同时，我们将介绍二极管的各种类型，如整流二极管、稳压二极管（齐纳管）、发光二极管（LED）和光电二极管，并阐述它们的独特应用。 理论基石： 导体、绝缘体与半导体的区别，本征半导体与杂质半导体，N型与P型半导体的形成。 PN结的形成与特性： 扩散电流与漂移电流， PN结的单向导电性，建势能垒。 二极管家族： 整流二极管： 实现交流到直流的转换，半波与全波整流。 稳压二极管（齐纳管）： 在反向击穿区提供稳定电压，用作稳压元件。 发光二极管（LED）： 电能转化为光能，不同颜色与发光效率。 光电二极管： 光能转化为电能，用于光信号检测。 肖特基二极管： 具有低正向压降和快速开关速度。 三极管（BJT）的世界： 结构与工作原理： NPN型与PNP型，共发射极、共集电极、共基极放大电路。 电流放大作用： $eta$ 参数的意义，放大电路的设计。 开关作用： 作为电子开关，实现数字电路的基本逻辑。 MOSFET的崛起： 结构与工作原理： N沟道与P沟道MOSFET，增强型与耗尽型。 电压控制电流： 栅极电压控制漏极电流，低功耗与高输入阻抗。 应用广泛： 功率开关，集成电路中的基础元件。 第五章：集成电路的智慧——微观世界的庞大体系 集成电路（IC）是现代电子技术的基石，将大量电子元件集成在一个微小的芯片上。本章将为您揭示集成电路的设计理念、制造工艺以及常见的集成电路类型。我们将探讨运算放大器（Op-amp）作为模拟信号处理的“万金油”的广泛应用，以及数字集成电路（如逻辑门、微处理器）在信息处理中的核心作用。 集成电路概述： 芯片的构成，半导体工艺（光刻、刻蚀、掺杂）。 模拟集成电路： 运算放大器（Op-amp）： 理想运放模型，同相、反相放大电路，比较器，积分、微分电路。 滤波器集成电路： 有源滤波器。 稳压器集成电路： 线性稳压器，开关稳压器。 数字集成电路： 逻辑门： 与门、或门、非门、异或门等基本逻辑功能。 组合逻辑电路： 加法器、译码器、多路选择器。 时序逻辑电路： 触发器、寄存器、计数器。 微处理器（CPU）： 控制器，运算器，存储器接口。 微控制器（MCU）： 集成CPU、存储器和I/O接口。 接口电路： ADC（模数转换器）、DAC（数模转换器）。 第六章：电源的血液——稳定可靠的能量供给 电力是电子设备的生命线。本章将深入探讨各种电源的组成、工作原理及其在实际应用中的考量。我们将从最基础的线性稳压电源讲起，逐步深入到效率更高的开关电源。您将了解到如何设计一个能够提供稳定、纯净电源的系统，以满足不同电子设备的需求。 电源变换： 交流到直流的整流（半波、全波、桥式整流），滤波（电容滤波、电感滤波）。 线性稳压电源： 串联型稳压器： 三端稳压器（如78xx系列，79xx系列），其工作原理与局限性。 并联型稳压器： 稳压二极管稳压电路。 开关电源（SMPS）： Buck、Boost、Buck-Boost 变换器： 工作原理、拓扑结构、设计要点。 反馈控制： PID控制在开关电源中的应用。 效率与EMI： 开关电源的优势与潜在问题。 电池与充电管理： 不同类型电池（锂离子、镍氢）的特性，充电电路的设计。 电源保护： 过压保护、过流保护、短路保护。 第七章：电路的连接与测试——构建与验证的实践 掌握了电子元件的原理，最后一步便是如何将它们有效地连接起来，并对其进行准确的测试与调试。本章将介绍常用的电路连接技术，如焊接、面包板搭建以及PCB设计。我们还将详细讲解常用的电子测量仪器，如万用表、示波器、信号发生器等的使用方法，并分享一些实用的电路调试技巧。 电路的连接： 焊接技术： 手工焊接、焊台的选择、烙铁头的使用。 面包板： 原型设计与快速验证。 PCB设计： 软件选择（如Altium Designer, Eagle），布线规则，制板流程。 电子测量仪器： 万用表： 电压、电流、电阻、二极管测试。 示波器： 波形观察、时序测量、频率分析。 信号发生器： 产生各种波形信号（正弦波、方波、三角波）。 逻辑分析仪： 数字信号的调试。 电路调试技巧： 逐步验证法，隔离故障，使用探针。 实际案例分析： 通过具体的电路设计与调试过程，巩固所学知识。 通过本书的学习，您将不仅仅是了解电子元件的名称和参数，更能深刻理解它们背后的物理原理，掌握如何将这些元件巧妙地组合成功能强大的电路，并具备独立解决电路设计与实现问题的能力。我们鼓励您将书中的理论知识与实际操作相结合，动手去实践，去创造，去探索电子世界的无限可能。

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我个人非常欣赏作者在介绍前沿技术时所展现出的审慎态度。书中对一些新兴的、尚处于实验室阶段的传感器技术也进行了介绍，但作者并没有将其渲染得过于神奇或夸大其短期内的实用价值。相反，他客观地指出了这些技术目前面临的挑战，比如稳定性、规模化生产难度等，并引导读者思考未来可能的发展方向。这种严谨的学术态度让人感到安心。此外，本书的排版和注释系统也做得非常出色，关键术语都有清晰的定义，参考文献的引用也十分规范，这对于需要进行更深入研究的读者来说，提供了可靠的学术基础和延伸阅读的路径。总而言之，这本书不是那种读完一遍就束之高阁的书籍，它更像是一本会随着我的项目进展而不断被翻阅的“案头宝典”。

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这本书的封面设计得很朴实，透着一股专业的气息，拿在手里沉甸甸的，感觉内容一定很扎实。我原本对这个领域了解不多，抱着试一试的心态翻开的，结果发现它不是那种晦涩难懂的技术手册，而是更像一位经验丰富的老师在娓娓道来。书中的章节安排很有逻辑性，从基础概念的梳理到具体应用的剖析，过渡得非常自然。尤其是对一些经典传感器的原理介绍，图文并茂，那些复杂的数学公式都配上了直观的解释，让人很容易就能抓住核心。我特别欣赏作者在讲解时所采用的“讲故事”的方式，把冰冷的技术原理融入到实际生活场景中，比如如何通过温度传感器监控温室大棚，或者在智能家居中实现环境自适应调节，这些例子都非常贴近生活，让我对这门学科产生了浓厚的兴趣。这本书的深度和广度都拿捏得恰到好处，既能满足初学者建立知识体系的需求，也能为有一定基础的读者提供新的思考角度。

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坦白说，我对这类教科书通常持保留态度，因为很多书籍要么过于偏重理论推导，让人望而却步；要么就是过于注重应用案例的堆砌，缺乏底层逻辑的支撑。然而，这本书却找到了一个绝佳的平衡点。它的语言风格非常务实，没有太多华丽的辞藻，直奔主题，但同时又非常严谨。我注意到书中的图表质量非常高，每一个示意图都经过精心设计，准确地描绘了物理过程，这一点在理解电磁感应原理和霍尔效应时尤为重要。更值得称赞的是，它对不同技术路线的优缺点进行了深入的对比分析，例如在精度、响应速度、成本和环境适应性这几个关键指标上的权衡，这对于我们在实际项目中选择最合适的传感器至关重要。这本书读起来不是枯燥的，它更像是一本工具书与参考书的完美结合体，随时可以翻阅，并从中找到解决具体问题的线索。

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这本书的价值，我认为体现在它对“系统思维”的培养上。很多入门书籍只教你如何“读取”一个传感器的数据，但这本书却教你如何将传感器作为一个复杂系统的一部分进行设计和优化。它对数据预处理、噪声抑制这些“幕后工作”的讲解非常到位，这是许多同类书籍常常忽略的薄弱环节。例如，书中详细阐述了如何利用软件滤波技术来提升采集信号的可靠性，并结合了具体的硬件平台（虽然没有直接点明是哪种单片机，但通用性很强）进行说明。对于我这个正在尝试将理论知识转化为实际产品的学习者来说，这种前瞻性的指导非常宝贵。它不仅仅是一个知识的传递者，更是一个思维方式的塑造者，引导读者从“部件思维”转向“整体集成”的视角来看待工程问题。读完它，你会感觉自己对整个嵌入式传感系统的理解上了一个大台阶。

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拿到这本厚重的书，我立刻被它详尽的目录所吸引。它似乎涵盖了市面上大多数主流传感器技术的方方面面，从传统的电阻式、电容式到后来新兴的光电式、声学式，几乎无所不包。更让我惊喜的是，它不仅仅停留在理论层面，而是花了大篇幅去讨论实际工程中遇到的问题，比如信号漂移、抗干扰措施，甚至还涉及了不同传感器信号的采集和处理方法，这一点对于我们这些打算做毕业设计的学生来说，简直是雪中送炭。书中提供的那些设计案例，步骤清晰，源码级别的示例代码虽然需要我们自己调试，但其思路的引导性极强，避免了我们在一开始就陷入“不知道从何下手”的困境。我感觉作者肯定是一个实践经验非常丰富的人，他写的每一个细节都充满了“过来人”的智慧，避免了许多初学者常犯的错误。读完前几章，我对如何构建一个完整的传感器系统有了宏观的认识，不再是零散知识点的堆砌。

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