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页数:267

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出版时间:2009-8

价格:35.00元

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isbn号码:9787564117146

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• 电子CAD
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《数字时代的设计语言：电路原理与实践解析》 在当今科技飞速发展的浪潮中，电子设计已成为驱动社会进步的核心动力。从我们日常生活中触手可及的智能手机，到支撑现代工业运转的复杂自动化系统，再到探索未知宇宙的精密航天器，无一不闪耀着电子设计的智慧光芒。本书旨在为广大电子爱好者、初学者以及希望深化理论理解的从业者，提供一套系统、深入的电路原理与实践解析。我们并非专注于某个特定的电子设计自动化（EDA）软件的机械操作，而是回归电子设计最本质的基石——理解电路的工作原理，掌握分析和设计电路的基本方法，并能将理论知识转化为实际可行的解决方案。 第一章：电路世界的基石——基本概念与定律 本章将带领读者走进电路的基本构成，为理解更复杂的电路打下坚实的基础。我们将从最基础的电荷、电流、电压、电阻等概念入手，逐一剖析它们之间的相互关系。欧姆定律、基尔霍夫电压定律和电流定律将是分析电路的“三大法宝”，我们将通过丰富的实例，演示如何运用这些定律来解算各种简单电路的参数。此外，功率的概念及其计算方法也将得到详细阐述，帮助读者理解能量在电路中的流动和转化。我们还将探讨交流电与直流电的本质区别，以及它们的产生和应用，为后续深入学习交流电路打下铺垫。理解这些基本概念，如同掌握一门新的语言，是通往电子设计殿堂的第一把钥匙。 第二章：电阻的世界——串联、并联与分压分流 电阻是电路中最基本、最普遍的元件，其性质的理解和应用至关重要。本章将深入探讨电阻的串联与并联特性，通过分析等效电阻的计算方法，让读者掌握如何简化复杂的电阻网络。我们将详细讲解分压原理和分流原理，这两种原理在实际电路设计中有着广泛的应用，例如用于信号的衰减、偏置的设定等。通过大量的计算题和实际电路图示，读者将能够熟练运用分压分流定律解决实际问题。同时，本章还会涉及电阻的温度系数、功率额定值等重要参数，以及它们在实际应用中的影响，帮助读者在选择和使用电阻时做出明智的决策。 第三章：电容与电感——储存能量的秘密 电容和电感是电子电路中另外两大关键无源元件，它们具有储存电能和磁能的能力，并在信号处理、滤波、振荡等电路中发挥着不可替代的作用。本章将详细介绍电容的构成原理、电容值与构成因素的关系，以及电容在直流和交流电路中的特性。我们将重点讲解电容的充放电过程，并阐述电容在滤波电路中的应用。随后，本章将转向电感，解释电感的产生原理、电感量与线圈结构的关系，以及电感在直流和交流电路中的行为。电感在储能和产生磁场方面的特性将得到深入剖析，并重点介绍其在变压器、电感滤波器等电路中的应用。通过对电容和电感的深入理解，读者将能更好地把握电路的动态响应特性。 第四章：半导体器件——现代电子的基石 半导体器件是现代电子技术的核心，它们赋予了电子设备智能和处理信息的能力。本章将聚焦于最基本的半导体器件——二极管和晶体管。我们将详细讲解PN结的形成及其单向导电性，从而理解二极管在整流、稳压等方面的应用。接着，我们将深入探讨晶体管（包括BJT和MOSFET）的工作原理，重点阐述它们作为开关和放大器的功能。通过对不同偏置方式的分析，读者将能够理解晶体管如何实现信号的放大。我们将通过图示和参数分析，帮助读者理解不同类型晶体管的特性曲线，以及它们在各种应用电路中的选择和配置。掌握这些半导体器件的原理，是理解集成电路和复杂电子系统的基础。 第五章：运算放大器——强大的信号处理利器 运算放大器（Op-Amp）是一种高性能的集成电路，以其极高的开环增益、低输入失调电压和高输入阻抗等特性，成为模拟信号处理领域的核心元件。本章将深入剖析运算放大器的基本结构和理想模型，并详细讲解其在构成各种经典模拟电路中的应用。我们将从最基础的同相放大器和反相放大器讲起，逐步介绍差分放大器、电压跟随器、加法器、减法器等基本运算电路。随后，我们将探讨运算放大器在有源滤波器（如低通、高通、带通滤波器）设计中的作用，以及如何在实际电路中实现这些功能。此外，本章还将涉及比较器、积分器、微分器等运算放大器的其他重要应用，为读者构建丰富的模拟电路设计知识体系。 第六章：数字逻辑的奥秘——组合逻辑电路 数字电路是现代计算和信息处理的基础。本章将带领读者进入数字逻辑的世界，重点讲解组合逻辑电路的设计与分析。我们将从最基本的逻辑门（AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR）入手，理解它们的真值表和逻辑符号。在此基础上，我们将学习布尔代数及其化简方法，这是优化和简化数字逻辑电路的关键技术。接着，本章将详细介绍各种组合逻辑电路，如编码器、译码器、多路选择器（MUX）、数据分配器（DEMUX）、加法器、减法器等。我们将通过实际的逻辑图和真值表分析，展示这些电路的功能，并引导读者掌握如何根据需求设计和实现所需的组合逻辑功能。 第七章：时序的掌控——时序逻辑电路 与组合逻辑电路不同，时序逻辑电路的状态会随着时间而改变，并且会受到时钟信号的控制。本章将聚焦于时序逻辑电路的设计与应用。我们将从最基本的存储元件——触发器（SR、D、JK、T触发器）讲起，理解它们如何存储单个比特信息，以及它们的状态转换特性。在此基础上，我们将学习如何构建更复杂的时序逻辑电路，如寄存器（用于数据存储和传输）和计数器（用于脉冲计数和分频）。我们将重点讲解移位寄存器在串行-并行转换、数据延迟等方面的应用，以及异步计数器和同步计数器的区别与设计方法。通过对这些时序逻辑电路的深入理解，读者将能够设计出具有记忆和状态功能的数字系统。 第八章：信号的转换与处理——模数与数模转换 在现实世界中，许多信号是以模拟形式存在的，而现代电子设备主要处理的是数字信号。因此，实现模拟信号和数字信号之间的相互转换至关重要。本章将详细介绍模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的工作原理及其不同类型。我们将阐述ADC的采样、量化和编码过程，并介绍常用的ADC架构，如逐次逼近型ADC、Σ-Δ型ADC等。同时，我们将讲解DAC的转换过程，以及常用的DAC架构，如电阻网络DAC、R-2R梯形DAC等。本章还将探讨转换精度、转换速度等关键参数，以及它们在实际应用中的考量。通过学习本章内容，读者将能够理解如何将真实世界的模拟信息转化为数字系统可以处理的数据，以及如何将数字处理结果还原为模拟信号。 第九章：电磁兼容性（EMC）与电路保护——确保系统的稳定可靠 在设计和构建电子电路时，除了关注电路的功能性，确保其在实际环境中稳定可靠地运行同样重要。本章将深入探讨电磁兼容性（EMC）和电路保护这两个关键领域。我们将讲解电磁干扰（EMI）的产生机制，以及如何通过合理的PCB布局、屏蔽、滤波等措施来减小EMI的影响。我们将介绍EMC测试的基本概念和相关标准，帮助读者了解如何评估和提升电子产品的EMC性能。在电路保护方面，本章将涵盖过压、过流、静电放电（ESD）等常见威胁，并介绍各种保护元件和电路设计技术，如瞬态抑制二极管（TVS）、保险丝、自恢复保险丝（PTC）、钳位二极管等。通过学习本章内容，读者将能够设计出更健壮、更可靠的电子系统，有效防止意外损坏，并满足相关法规要求。 第十章：实际应用案例与设计流程 理论知识的学习最终需要应用于实践。本章将通过一系列具有代表性的实际应用案例，串联前面章节所学的电路原理和分析方法。我们将选取一些常见的电子项目，例如简单的直流稳压电源、音频放大器、数字时钟、传感器接口电路等，详细解析其设计思路、电路构成、关键元器件的选择以及工作原理。我们将引导读者逐步熟悉从需求分析、原理图绘制、元器件选型、到电路仿真验证（虽然不涉及具体软件操作，但会阐述仿真的概念和重要性）的完整设计流程。通过这些实际案例的学习，读者将能够将抽象的理论知识转化为具体的工程实践，提升独立解决电子设计问题的能力。 本书并非对某个电子设计自动化工具的“操作手册”，而是致力于构建读者对电子电路背后原理的深刻理解。我们相信，扎实的理论基础是应对日新月异的电子技术挑战的基石。通过掌握电路的基本定律、各种电子元件的工作特性、以及数字逻辑和模拟信号处理的基本原理，读者将能够灵活运用这些知识，独立分析和设计出各种复杂的电子系统。无论是您对业余电子项目充满热情，还是希望在电子工程领域深造，本书都将是您宝贵的参考与指导。让我们一起，在数字时代的设计语言中，探索无限可能。

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