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页数:183

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出版时间:2010-8

价格:24.00元

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isbn号码:9787115224262

丛书系列:

图书标签:

• 电路基础
• 电路分析
• 模拟电路
• 电子技术
• 电气工程
• 基础电子学
• 电路原理
• 线性电路
• 电工学
• 大学教材

电子工程原理与应用：从基础到前沿 图书简介 本书旨在为读者构建一个全面、深入且富有实践指导意义的电子工程知识体系。我们摒弃了传统教材中过于侧重理论推导的刻板模式，转而采用“问题驱动，应用导向”的教学理念，力求让每一位学习者都能在理解核心概念的同时，掌握其在实际工程中的应用能力。全书内容涵盖了从最基础的电路分析到现代电子系统设计中的复杂技术，结构严谨，逻辑清晰，适合作为电子信息类、自动化、计算机科学等专业本科生及研究生教材，也可供相关领域的工程师和技术爱好者作为进阶参考用书。 第一部分：电子系统之基石——基础理论的坚实构建 本部分着重于夯实读者在理解复杂电子现象时的理论基础。 第一章：信号与系统基础 本章从信号的本质属性入手，探讨了连续时间信号和离散时间信号的基本表示方法。详细分析了傅里叶级数和傅里叶变换在频域分析中的核心地位，清晰阐释了信号在不同域（时域、频域）之间的转换及其物理意义。随后，引入了拉普拉斯变换及其在求解线性时不变（LTI）系统稳定性分析中的关键作用。系统部分，我们深入讲解了LTI系统的基本特性（线性、时不变、因果性、稳定性），并通过卷积积分直观展示了系统的输入如何映射到输出。本章强调通过实例演示，如何利用频域工具来简化时域的复杂计算，为后续章节的滤波器设计和通信系统分析打下坚实基础。 第二章：半导体器件物理与特性 本章是理解现代电子设备工作原理的门户。首先，从量子力学的基本概念出发，引入能带理论，解释了导体、绝缘体和半导体的本质区别。详细剖析了P型和N型半导体的掺杂过程及其载流子迁移率。核心内容集中在PN结的形成、零偏、正偏和反偏状态下的I-V特性曲线的物理机制。随后，全面深入地介绍了双极性晶体管（BJT）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的工作原理，包括其工作区（截止、线性、饱和）的判别标准和跨导特性。特别地，本章通过对比BJT和MOSFET的优缺点，指导读者在不同应用场景中选择合适的器件。 第三章：模拟电子电路分析与设计 本部分将理论与实践紧密结合，专注于模拟信号的处理与放大。 第四章：晶体管放大电路 本章系统讲解了以BJT和MOSFET为核心的各种放大电路组态，包括共源极、共集电极、共基极（及对应的共射极、共漏极、共基极）。着重分析了小信号模型（$r_e$模型和$g_m$模型）的应用，用以精确计算电路的电压/电流增益、输入/输出阻抗以及频率响应。特别辟出章节讨论多级放大器的设计，重点讲解了反馈理论，包括串联和并联反馈对放大器增益、带宽和输入输出阻抗的影响，并提供了稳定性和振荡判据的实用分析方法。 第五章：运算放大器的高级应用 本章将理想运算放大器（Op-Amp）作为工具，深入探究其在信号调理中的强大能力。内容覆盖了精确的加法器、减法器、积分器和微分器电路。此外，还详细介绍了有源滤波器设计，包括巴特沃斯、切比雪夫和椭圆滤波器的设计规范和实现方法。对于动态信号处理，本章深入讲解了锁相环（PLL）的基本结构、工作原理及其在频率合成和解调中的应用，并讨论了如何使用运算放大器实现精确的电压/电流转换和信号缓冲。 第二部分：数字世界的构建——逻辑、存储与微处理器 本部分转向离散信号处理和计算系统的核心。 第六章：数字逻辑电路与组合/时序逻辑 本章从布尔代数和逻辑门开始，系统梳理了CMOS、TTL等主流逻辑电路族的特性和选型考量。组合逻辑部分，详细分析了译码器、多路复用器、加法器和ALU的设计与优化，强调了卡诺图（Karnaugh Map）和Quine-McCluskey方法的应用。时序逻辑部分，重点讲解了触发器（锁存器、D型、JK型、T型）的工作机制，以及如何利用它们构建寄存器、移位寄存器和计数器。此外，还引入了有限状态机（FSM）的设计流程，包括状态图的绘制、状态编码和下一状态逻辑的实现。 第七章：存储器、可编程逻辑与数据转换 本章聚焦于数据存储和模拟/数字世界的桥梁。详细阐述了SRAM和DRAM的内部结构和读写时序，以及非易失性存储器（如Flash）的工作原理。在可编程器件方面，本书介绍了可编程逻辑阵列（PLA）、可编程阵列逻辑（PAL）以及现场可编程门阵列（FPGA）的基本结构和硬件描述语言（HDL，以Verilog为例）的基础语法，展示如何利用它们快速实现复杂的数字系统。数据转换部分，深入剖析了模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）的原理、精度指标（如有效位数ENOB、量化误差）和典型架构（如逐次逼近型、Sigma-Delta型）。 第八章：微处理器与微控制器系统 本章从系统级角度审视计算单元。首先概述了冯·诺依曼和哈佛架构的差异，并剖析了CPU的基本组成部分（控制器、ALU、寄存器堆）。深入探讨了指令集架构（ISA）的基本概念，包括寻址方式和指令流水线的工作机制。重点对比了主流微处理器（如x86/ARM）与微控制器（如AVR/PIC）的设计侧重。最后，通过一个实际的微控制器项目案例，演示了I/O端口配置、中断处理、定时器/计数器使用以及与外部传感器接口的编程实践。 第三部分：系统集成与现代电子技术前沿 本部分将视野拓展到更复杂的工程实践和新兴领域。 第九章：电源调节与电磁兼容性（EMC） 可靠的电源是所有电子系统的生命线。本章详细讲解了线性稳压器和开关型稳压器（Buck、Boost、Buck-Boost）的原理、设计考量及其效率分析。随后，重点分析了电路板级电源噪声的产生机制及其抑制方法。EMC部分，着重阐述了辐射发射（RE）、传导发射（CE）、电磁敏感性（RS）和传导敏感性（CS）的国际标准。提供了PCB布局设计中的关键EMC/EMI抑制技术，如地平面设计、去耦电容的优化放置和屏蔽技术，确保电路在复杂电磁环境下的稳定运行。 第十章：传感器接口与数据采集系统 本章关注如何将物理世界信息高效地转化为数字信号。详细分析了各类常用传感器的工作原理，包括电阻式（如应变片）、电容式、电感式和光电式传感器。重点讨论了传感器信号的预处理环节：如何使用仪表放大器抑制共模噪声、如何进行有源滤波以去除高频干扰。数据采集（DAQ）系统设计部分，涵盖了采样定理（Nyquist-Shannon）、量化误差的控制，以及如何设计高效的ADC驱动电路和多路复用系统，以实现高精度、高速度的数据捕获。 第十一章：嵌入式系统与实时操作系统 本章探讨了现代电子产品中“智能”的实现方式。首先界定了嵌入式系统的核心特征和设计约束。随后，深入讲解了实时操作系统（RTOS）的必要性及其基本调度机制（如固定优先级、轮转）。详细分析了中断服务程序（ISR）的设计原则、任务间通信机制（如信号量、消息队列）以及资源互斥的管理。通过一个实例，读者将学会如何选择合适的RTOS，并进行任务划分与资源优化，以满足严格的时序要求。 附录：实用工程工具与标准 附录提供了电路仿真软件（如SPICE）的基本使用指南，常见的元器件选型表格，以及国际电子工程标准（如JEDEC、IEEE）的快速参考指南，帮助读者将理论知识迅速转化为工程实践能力。 本书力求提供一条清晰、连贯的学习路径，使读者不仅能够“看懂”电路图，更能够“设计”出符合现代工程需求的复杂电子系统。每一章节后的实践项目都旨在加深对理论的理解和提升实际动手能力。

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