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出版者:西安电子科技大学出版社

作者:王炳锡

出品人:

页数:347

译者:

出版时间:2004-6

价格:34.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787560613826

丛书系列:

图书标签:

• 语音编码
• 变速率编码
• 信号处理
• 通信工程
• 数字信号处理
• 语音通信
• 编码技术
• 信息论
• 多媒体技术
• 音频处理

图书简介：模拟电路设计与实践 第一章：绪论 本章旨在为读者建立对现代电子系统核心——模拟电路的全面认知。我们将从基本概念入手，探讨模拟信号的特性、在现实世界中的普遍性及其在信息处理、控制系统和电源管理中的关键作用。本节将深入剖析集成电路（IC）技术的发展历程，重点阐述在当前数字化浪潮下，模拟电路仍然不可替代的原因，特别是其在传感器接口、射频（RF）通信和高精度测量中的核心地位。我们将引入电路分析的基础工具，包括基尔霍夫定律、戴维南/诺顿等效电路理论，并着重强调理解器件物理特性而非仅仅是电路拓扑的重要性。本章还将简要介绍电子设计自动化（EDA）工具的基础使用流程，为后续的仿真与设计实践打下基础。 第二章：有源器件基础：晶体管的深入剖析 本章聚焦于现代模拟电路设计的基石——晶体管。我们将详细研究双极性结型晶体管（BJT）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的工作原理。对于BJT，我们将从P-N结的物理特性出发，逐步推导出其在小信号模型和饱和区的工作特性，包括跨导、输出电阻的概念及其对电路性能的影响。针对MOSFET，我们将深入探讨其增强型和结型器件的结构差异，详细分析亚阈值区、线性区和饱和区的I-V特性曲线，并重点讲解栅极氧化层厚度、沟道长度调制等关键工艺参数对器件性能的制约。本章的重点在于建立一个精确的、基于物理的器件模型，使读者能够准确预测器件在不同偏置条件下的行为，而非仅仅停留在教科书式的简化模型。 第三章：基本放大电路分析与设计 放大电路是模拟电子学最核心的应用。本章将系统地介绍各类单级放大电路的结构与性能分析。首先，我们将详细分析共源极、共基极、共集电极（在MOSFET中对应于共源、共栅、共源漏跟随器）以及对应的BJT配置。对于每一种基本拓扑，我们将采用精确的小信号模型进行分析，推导其电压增益、输入/输出阻抗、带宽和功耗。本章特别强调负载效应和米勒效应（Miller Effect）对高频性能的限制。随后，我们将进入多级放大器的设计，重点剖析共源共栅（Cascode）结构如何有效地提高增益和带宽，以及使用源极或漏极反馈来优化输入阻抗的技巧。本章的实践部分将引导读者使用精确的直流和交流分析来优化一个具有特定增益和带宽要求的两级放大器。 第四章：反馈理论与稳定性分析 反馈是实现高精度、高稳定性和线性化电路的关键技术。本章将建立严谨的反馈理论框架。我们将首先定义反馈的概念、类型（电压-电压、电流-电压等）以及反馈对电路性能（增益、输入/输出阻抗、带宽）的影响。核心内容将围绕环路增益（Loop Gain）展开，并详细讲解波德图（Bode Plot）的绘制与解读。稳定性分析是本章的重点，我们将深入探讨相位裕度（Phase Margin）和增益裕度（Gain Margin）的概念，并介绍补偿技术（如引入零点、极点补偿，特别是米勒补偿）以确保反馈系统的稳定性。本章还将探讨噪声增益和失真分析，帮助读者理解在引入反馈后，系统对噪声和非线性失真（THD）的响应变化。 第五章：运算放大器（Op-Amp）的内部结构与优化 本章将深入挖掘通用运算放大器的内部结构，从一个黑盒模型转向晶体管级的设计。我们将从零开始设计一个典型的双极性或CMOS运放的输入级（例如，差分对），分析其共模抑制比（CMRR）和电压摆幅。随后，重点讨论中点级（输出级）的设计，包括如何设计一个能够驱动低阻抗负载且具有高开环增益的输出级，同时解决“交越失真”（Crossover Distortion）问题。本章将涵盖内部补偿技术，特别是单位增益频率（Unity-Gain Frequency, $f_u$）和摆率（Slew Rate）的精确计算及其与器件尺寸和偏置电流的关系。读者将学会如何权衡增益、带宽、功耗和输出驱动能力，以设计出满足特定规格的定制化运放。 第六章：电流和电压基准源设计 稳定、准确的电流和电压基准是所有模拟和混合信号电路的参考点。本章将系统介绍各种基准源的原理和实现。我们将首先分析理想的带隙基准源（Bandgap Reference），阐述如何利用PTAT（Proportional To Absolute Temperature）和CTAT（Complementary To Absolute Temperature）电流的组合来抵消温度漂移，实现极低的温度系数。我们将详细推导所需的电流镜结构和电阻比例。此外，本章还将介绍各种电流镜拓扑（如镜像电流源、威尔逊电流镜），分析其输出阻抗和匹配精度，并讨论如何设计高精度、高PSRR（电源抑制比）的电流源，使其对电源噪声不敏感。 第七章：噪声分析与低噪声电路设计 噪声是限制模拟电路性能的根本因素。本章将从热力学和量子力学的角度引入噪声的统计学描述，包括功率谱密度（PSD）和等效输入噪声电压/电流。我们将详细分析主要的噪声源：热噪声（Johnson-Nyquist Noise）、散粒噪声（Shot Noise）和闪烁噪声（Flicker Noise, $1/f$ Noise）。针对不同的电路拓扑（如共源极、差分对），我们将推导其等效输入噪声电压和噪声因子（Noise Figure, NF）。本章的实践部分将指导读者如何通过优化晶体管尺寸、偏置点和选择合适的反馈结构，设计出满足特定噪声指标（如特定频率范围内的最小NF）的低噪声放大器（LNA）或跨阻放大器（TIA）。 第八章：开关电容电路与数据转换基础 本章将桥接模拟与数字领域，探讨采样保持电路和开关电容网络。我们将深入研究采样开关（Sample-and-Hold, S/H）电路的设计，重点关注毛刺（Glitch）、建立时间（Acquisition Time）和输入信号范围的限制。随后，我们将转向开关电容电路的应用，包括开关电容滤波器和开关电容积分器。我们将分析开关非理想性（如电荷注入、时钟前馈）对性能的影响。最后，本章将简要介绍数据转换器的基础架构，包括ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器）的系统级框图，重点讨论积分器和量化误差的概念。 第九章：高级主题：匹配、布局与工艺效应 本章关注将理论设计转化为实际芯片的关键环节——版图（Layout）和工艺的相互影响。我们将详细讨论器件匹配的重要性，分析随机失配（Random Mismatch）和确定性失配（Systematic Mismatch），并介绍提高匹配性能的版图技术，如共质心（Common Centroid）和交错（Interleaving）布局。功率完整性（Power Integrity）是高速设计中的关键挑战，本章将探讨电源/地线的寄生电感和电阻对电路性能（特别是摆率和瞬态响应）的影响，并介绍去耦电容和片上电感的设计原则。此外，本章还将探讨工艺变异性（Process Variation）对电路性能（如阈值电压、跨导）的影响，并介绍设计裕度（Design Margin）的概念。

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拿到这本厚厚的书，我的第一反应是它可能又是一本堆砌公式和晦涩定义的教科书。初读之下，确实能感受到作者在理论深度上的追求，那些关于傅里叶变换、小波分析的论述严谨得如同精密仪器。但奇怪的是，阅读体验却并不枯燥。作者似乎很擅长在技术的高墙上开凿出观景的小窗。比如，在讲解某种特定编码方案的效率时，他没有止步于性能指标的罗列，而是穿插了一段关于早期电话通讯如何克服信噪比限制的历史轶事，一下子就让那些冰冷的数字“活”了起来，充满了人情味。这种叙事技巧使得整本书的阅读节奏张弛有度，既满足了专业人士对细节的苛求，也照顾了初学者对背景知识的渴求。坦白说，这本书的价值已经超越了单纯的“技术指南”，它更像是一部结合了历史、物理和工程学的跨学科著作，每一次翻阅都能从中挖掘出新的层次和视角，让人不得不佩服作者广博的知识储备和高超的表达能力。

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这本书的排版和图表质量是我近些年来读过的技术书籍中最令人称道的。每一张插图都不是简单的示意图，而是经过精心设计、信息密度极高且视觉效果清晰的“知识卡片”。特别是那些关于时域和频域转换的可视化展示，即便是复杂的数学概念，在图表的引导下也变得直观易懂。作者对于细节的执着可见一斑，比如脚注的引用规范、术语表的一致性，都体现出极高的专业素养。我个人尤其喜欢它在每一章末尾设置的“思考题”环节，这些问题往往不是简单的事实回顾，而是引导读者去质疑和延伸现有理论的边界，极大地激发了我的主动探索欲。这本书的厚度让人望而生畏，但一旦真正沉浸其中，就会发现时间过得飞快，因为它不断地用高质量的内容来回报你的专注和投入，完全没有那种为了凑字数而填充的冗余内容。

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说实话，我对这类听起来非常“硬核”的书籍总是抱有一种审慎的态度，担心内容会过于空泛或者脱离实际应用。然而，这本书在这方面做得极其出色。它并非停留在纯粹的理论建构，而是紧密地联系着现代通信和多媒体技术的发展前沿。书中对实时通信协议中延迟与质量的权衡分析，简直是教科书级别的案例研究。作者用极其细腻的笔触剖析了在网络带宽受限的极端情况下，系统如何做出最优决策，这种描述的细致程度，让我在阅读时几乎能“听见”数据包丢失带来的细微杂音，体会到工程师们在设计之初所面对的巨大压力。更让我印象深刻的是，书中对未来技术趋势的预测，那些关于感官沉浸式体验的设想，虽然当下听起来有些超前，但逻辑推演却无懈可击，让人对语音技术未来的发展方向充满了期待和信心。这本书不仅仅是记录了已有的知识，更像是为行业内的创新者们描绘了一幅清晰的蓝图。

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初次接触这本书，我主要想了解的是不同编码标准之间的底层差异和优劣势对比。这本书确实详尽地梳理了这些差异，但它带给我的收获远不止于此。作者在探讨不同编码效率时，深入挖掘了人类听觉系统的“盲点”和“敏感区”，这种从生物学基础反推工程需求的叙事逻辑，彻底颠覆了我过去那种“先有技术，再适配应用”的刻板印象。书中对特定语言在不同编码环境下的表现差异进行了有趣的对比分析，比如某些元音在低比特率下的失真模式，这让我对全球化通信中的“声音公平性”有了新的理解。它并非一本冷冰冰的技术手册，而是一部充满人文关怀的工程学著作。阅读它就像进行了一次精密的“听力扫描”，不仅了解了声音是如何被量化和传输的，更明白了声音在人类社会和文化中扮演的微妙角色。这本书无疑是相关领域的一部里程碑式的作品，值得反复研读。

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这本书的封面设计颇具匠心，那种深邃的蓝色调和细致的线条勾勒出一种专业而又引人入胜的气质，让人立刻对内容产生了浓厚的兴趣。我本以为这是一本关于声音信号处理的硬核技术手册，毕竟“编码”这个词汇总是和复杂的算法联系在一起。然而，当我翻开第一页，被吸引的却是作者对声音本质的哲学思考，那种将人类语言与信息科学相结合的独特视角，着实让人耳目一新。书中对信息熵在听觉感知中的体现进行了深入的探讨，虽然涉及数学模型，但作者巧妙地运用了大量的类比和实例，使得即便是对数字信号处理不太熟悉的读者也能窥见其精妙之处。我特别欣赏它对不同文化背景下语音习惯差异的描述，这不仅仅是技术层面的分析，更蕴含了对人类交流方式的深刻洞察。全书的结构布局清晰，逻辑递进自然，仿佛一位经验丰富的导师在引领我们探索一个充满未知与惊喜的知识领域，让人在阅读过程中时常有“原来如此”的豁然开朗感。

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