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出版者:

作者:Attia, John Okyere

出品人:

页数:356

译者:

出版时间:

价格:618.00 元

装帧:

isbn号码:9781420086584

丛书系列:

图书标签:

• 专业书
• IC
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• 电路仿真
• 电子工程
• 模拟电路
• 数字电路
• 仿真软件
• 电力系统
• 电气设计
• 硬件设计
• 工程实践

《电路理论基础与工程应用》 本书简介 本书旨在为理工科专业学生、电子工程师及相关领域技术人员提供一套全面、深入且具有高度工程实用性的电路理论基础知识体系。全书内容组织严谨，逻辑清晰，从最基本的电路元件和定律出发，逐步深入到复杂的电路分析方法、系统级响应、以及现代电子系统设计中至关重要的概念。 本书的特色在于，它不仅仅停留在理论的推导和公式的陈述，而是高度强调理论与实际工程应用之间的桥梁搭建。我们深知，掌握电路理论的最终目的在于能够设计、分析和解决实际工程问题。因此，书中融入了大量的、源自真实工业场景的案例分析和习题设计。 第一部分：电路的基石——静态与动态元件分析 本部分构筑了电路分析的理论框架。首先，我们详细阐述了电荷、电流、电压等基本概念，并严格定义了欧姆定律、基尔霍夫电流定律（KCL）和电压定律（KVL）。这些定律是后续所有电路分析方法的基石。 接着，本书深入探讨了电路中的基本有源元件和无源元件。对于电阻，我们不仅讲解了其线性关系，还引入了功率和能量的概念，并讨论了非线性电阻在实际中的应用场景。在电容和电感方面，本书着重于它们在时域和频域中的动态特性。我们详细分析了电容存储电荷的能力和电感抵抗电流变化的特性，并通过推导微分方程，揭示了这些元件在电路瞬态和稳态行为中的核心作用。 第二部分：系统化电路分析方法 掌握了基本元件后，本部分聚焦于如何高效、系统地解决复杂电路。本书系统地介绍了多种等效电路技术，包括戴维宁（Thévenin）等效电路和诺顿（Norton）等效电路。这些方法极大地简化了复杂网络（如包含多个电源和元件的线性二端口网络）的分析过程。 随后，我们详细讲解了电路分析的两大核心工具：节点电压法和网孔电流法。这两种方法是解决多节点、多回路电路的通用代数方法。书中通过大量的图解和逐步推导，确保读者能够熟练应用矩阵代数来求解联立方程组，从而快速确定任意电路分支的电压和电流。 第三部分：交流（AC）电路的频域分析 现代电子系统大多工作在交流电源驱动下，因此，对交流电路的深入理解至关重要。本部分将分析的重点从直流（DC）转移到时变信号，即正弦稳态分析。 我们引入了复数代数，定义了相量（Phasor）的概念，将微分方程的求解转化为简单的代数运算。本书详尽解释了阻抗（Impedance）和导纳（Admittance）的概念，这是交流电路分析的核心工具。通过对RL、RC和RLC串联与并联电路的相量分析，读者将能够准确计算电路中的电压、电流及其相位关系。 此外，本书对交流电路中的功率进行了深入探讨，区分了有功功率、无功功率和视在功率，并强调了功率因数校正（Power Factor Correction）在电力系统中的重要性及其工程实现。 第四部分：电路的瞬态响应与频率特性 本部分关注电路对非稳态信号（如阶跃信号、脉冲信号）的动态响应，以及电路对不同频率信号的选择性。 我们回归到时域，利用自然响应和零输入/零状态响应的叠加原理，精确预测一阶（RC或RL电路）和二阶（RLC电路）系统的瞬态行为。对于二阶系统，本书着重分析了阻尼特性（过阻尼、临界阻尼、欠阻尼），并解释了这些特性如何影响控制系统的稳定性。 频率特性部分，本书通过频率响应函数（传递函数）的概念，将时域的动态分析提升到频域的描述。我们详细讲解了滤波器（Filter）的设计与分析，包括低通、高通、带通和带阻滤波器。通过波特图（Bode Plot）的绘制和解读，读者可以直观地了解电路的带宽、截止频率和通带特性，为实际的信号处理和通信系统设计打下坚实基础。 第五部分：耦合电路与系统级概念 现代电路往往不是孤立的，元件之间存在耦合。本部分介绍了互感（Mutual Inductance）和变压器的工作原理，这是理解能量传输和隔离的基础。 最后，本书引入了重要的系统级分析工具——拉普拉斯变换（Laplace Transform）。拉普拉斯变换被视为一种“万能钥匙”，它能将复杂的常微分方程转化为代数方程，不仅可以用于分析瞬态响应，更是深入理解线性时不变（LTI）系统的强大数学工具。书中提供了拉普拉斯变换在电路分析中的应用范例，包括利用部分分式展开法求逆变换，以及分析含初始条件的电路。 工程实践导向 贯穿全书的教学理念是“实践出真知”。每章的末尾都附有精选的“工程应用与案例解析”部分，例如直流电机启动电路分析、RC滤波器在电源去耦中的应用、以及RLC电路的谐振现象在选频电路中的实例。这些案例旨在拓宽读者的视野，使理论知识能够直接指导实际的电路设计与故障排除。 本书的结构设计旨在实现从微观元件到宏观系统分析的平滑过渡，确保读者不仅能“会算”，更能“会用”，从而成为能够胜任现代电子工程挑战的专业人才。

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我非常喜欢作者在最后几章处理的那些“边缘问题”和“前沿技术”。比如，关于低功耗设计，书中不仅仅介绍了时钟门控和电源门控这些基础技巧，而是着重分析了在亚阈值工作区（Subthreshold Region）下，器件的亚阈值摆幅（Subthreshold Swing）如何成为限制动态范围的关键因素，并提出了一些创新的偏置电路来补偿温度漂移。另一个让我印象深刻的是对新型封装技术（如2.5D/3D集成）对热管理和信号完整性挑战的讨论。作者用一种非常务实的口吻指出，随着芯片尺寸的缩小和集成密度的增加，传统的散热方法正在失效，并详细介绍了一种基于微流控散热器的概念模型，这无疑为我未来在系统级封装（SiP）领域的研究指明了方向。这本书的视野之广，从最基础的半导体物理，一直延伸到当前最尖端的系统集成和热管理难题，确保了它的内容不会很快过时，真正做到了面向未来十年电子设计的需求。

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这本书简直是为那些想从“会用”电路仿真软件到“精通”仿真建模的读者量身定做的。我尤其欣赏作者在探讨非线性器件模型构建时的严谨态度。市面上很多仿真书籍要么简单介绍SPICE语句的用法，要么就是直接堆砌一大堆公式，让人看了云里雾里。但这本书不同，它花了整整两章的篇幅来剖析几种主流半导体器件模型（比如BSIM系列）背后的物理机制，解释了为什么在特定的工作条件下需要采用不同的模型参数集，甚至还对比了不同仿真器对同一模型语句的解析差异。这种深度挖掘让我意识到，我们平时随意使用的“标准库模型”背后隐藏着多少复杂的工程妥协。举个例子，在分析一个高速ADC的失真问题时，书中没有直接给出仿真的结果，而是引导读者逐步建立一个包含寄生电感和电容的二阶模型，然后通过瞬态仿真对比，清晰地展示了这些寄生参数是如何将理想的方波拉伸成带有振铃的波形。这种循序渐进的引导，极大地增强了读者的批判性思维，让我不再盲目相信仿真软件给出的每一个数字，而是学会去质疑和验证模型的准确性。

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这本书的排版和配图质量，说实话，在技术书籍里算是顶尖的水平。我特别注意到它在讲述射频电路设计时，几乎每一页都有清晰的手绘示意图或者精美的截面图，完全没有那种为了凑字数而堆砌的文字。在讲解微带线和带状线的设计时，作者没有直接给出查找手册的建议，而是提供了一套基于闭式解的计算流程，并配有详细的步骤和图示，让你能自己推导出所需的线宽和线距。特别是关于匹配网络的设计，它没有局限于最简单的L型匹配，而是深入探讨了基于史密斯圆图的多种拓扑结构的选择，并且清晰地标明了每种结构在带宽、Q值和器件容忍度上的取舍。对于功率放大器（PA）的效率优化部分，作者还融入了S参数测试中的史瓦林格图（Power-Added Efficiency Contour），这直接指导读者如何在实际测试中找到最优的工作点。这种全方位的、注重视觉辅助的学习体验，极大地减轻了理解复杂RF概念时的认知负担。

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啊，这本新书《模拟电路设计与仿真技术》，拿到手里沉甸甸的，光是封面那种带着磨砂质感的纸张就透着一股专业劲儿。我记得我翻开扉页，首先注意到的是它那详尽的目录结构，简直像一张精准的路线图，把我对电源管理IC的知识盲区都给标记出来了。作者在介绍MOSFET的工作原理时，并没有停留在教科书那种平面化的描述，而是花了大量的篇幅去探讨沟道长度调制效应在不同工作区间的细微影响，甚至还插进去了一段关于工艺参数波动如何间接影响器件特性的深入分析。说实话，这些内容对于我这种在电源设计领域摸爬滚打多年的工程师来说，简直是如获至宝。尤其是关于开关电源环路补偿那一章，它没有采用传统的波特图分析法一概而论，而是引入了状态空间模型来推导零极点的位置，这种宏观与微观结合的分析视角，让我对闭环稳定性的理解一下子提升到了一个新的高度。而且，书中对噪声分析的讨论也极其到位，不仅仅是白噪声和粉红噪声的区分，它还详细对比了不同布局走线如何引入耦合噪声以及如何利用屏蔽技术进行抑制，提供了大量实战中可以立刻应用的技巧。整本书读下来，感觉像是有位经验丰富的前辈坐在旁边手把手指导，每一个复杂的概念都通过清晰的物理图像被拆解开来，让人不得不佩服作者深厚的理论功底和丰富的工程实践经验。

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读完这本关于信号完整性与电磁兼容性的章节，我最大的感受就是豁然开朗。过去总觉得EMC设计就是加几个磁珠、拉几根地线的事情，非常依赖经验主义。然而，这本书彻底颠覆了我的看法。作者采用了非常形象的“传输线理论”来贯穿整个信号完整性部分的讲解，把高速PCB走线比作波导管，把信号的上升时间与走线长度进行对比，让原本抽象的特性阻抗匹配问题变得可视化。最精彩的部分在于对串扰（Crosstalk）的分析，书中不仅给出了近端和远端串扰的计算公式，更重要的是，它通过三维电磁场分析的视角，解释了为什么改变走线之间的间距（Spacing）比改变走线宽度（Width）对抑制串扰更为有效。此外，在EMC部分，它对地弹（Ground Bounce）的成因分析也极其透彻，它不仅仅归咎于地线阻抗，更是详细分析了在多层板设计中，不同参考平面切换时引起的电流回路面积变化，这一点对于设计复杂的FPGA和CPU板卡时避免辐射发射至关重要。这本书真正做到了将电磁理论与实际的硬件设计紧密结合。

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