自动控制原理学习要点与习题解析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:国防科技大学出版社

作者:刘明俊

出品人:

页数:319

译者:

出版时间:2004-5

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787810990769

丛书系列:

图书标签:

• 自动控制原理
• 控制理论
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• 高等教育

电子设计与应用精要：从理论到实践的全面指南 本书面向电子工程、自动化、计算机科学及相关专业的学生、工程师和技术爱好者，旨在提供一个全面、深入且高度实用的电子设计与应用知识体系。 本书避免了对特定学科（如自动控制原理）的深入探讨，而是聚焦于电子系统设计、信号处理、嵌入式系统实现以及现代电子技术的前沿应用。我们相信，扎实的电子学基础是进行任何复杂系统设计的前提，而本书正致力于构建这一坚实的基础。 --- 第一部分：模拟电子技术与器件基础（深耕细作） 本部分是构建所有电子系统的基石，我们将从最基本的有源和无源器件出发，系统地阐述模拟信号的处理与放大原理。 1.1 半导体物理基础与器件特性解析 PN结与二极管： 深入探讨PN结的形成、偏置特性、稳压二极管（齐纳管）的击穿机制及其在电源稳压电路中的应用。重点分析高速开关二极管和肖特基二极管的瞬态响应特性。 BJT与MOSFET工作原理： 详细对比双极性结型晶体管（BJT）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）的结构、工作区划分（截止、放大、饱和/恒流区）。着重讲解MOSFET的阈值电压、跨导参数对电路性能的影响，以及它们在数字电路和功率电子中的选型考量。 晶体管放大电路分析： 覆盖共源、共集、共基极以及共射极放大电路的直流偏置、小信号模型建立与频率响应分析。强调反馈机制（如电压串联、电流并联反馈）对电路增益、输入输出阻抗和稳定性的影响。 1.2 运算放大器（Op-Amp）的高级应用 理想与非理想运放模型： 剖析输入失调电压、共模抑制比（CMRR）、开环增益带宽积（GBW）等关键参数对实际电路性能的制约。 高精度模拟电路设计： 详细讲解如何利用运放构建精密电流源、电压跟随器、有源滤波器（巴特沃斯、切比雪夫响应）、积分器和微分器。特别关注噪声抑制和低失真放大技术。 比较器与非线性应用： 探讨施密特触发器（Hysteresis）的设计及其在信号整形、去噪中的作用。分析如何使用运放实现乘法器和除法器。 1.3 有源滤波器设计与信号调理 滤波器理论回顾： 概述低通、高通、带通和带阻滤波器的基本概念和技术指标（截止频率、通带衰减、阻带衰减）。 经典有源滤波器实现： 重点教授Sallen-Key拓扑结构，并提供基于表格和软件辅助的二阶滤波器的元件参数计算方法。 开关电容滤波器： 介绍在集成电路中实现可编程滤波器的技术，探讨其优点与局限性。 --- 第二部分：数字电子学与逻辑设计（核心构建） 本部分侧重于二进制逻辑、组合逻辑和时序逻辑的设计、分析与实现，是现代微处理器和嵌入式系统的基础。 2.1 逻辑代数与组合电路设计 布尔代数与化简： 熟练掌握德摩根定律、吸收律等代数化简技巧，以及卡诺图（K-map）和Quine-McCluskey方法在多变量逻辑函数化简中的应用。 标准逻辑门与器件库： 详细分析TTL和CMOS逻辑家族的电气特性（扇入、扇出、噪声容限、传播延迟）。讲解不同逻辑家族间的电平兼容性问题。 复杂组合电路实现： 教授数据选择器（MUX）、译码器、编码器、加法器和比较器的设计与应用，并展示如何使用这些基本模块构建更复杂的算术逻辑单元（ALU）。 2.2 时序逻辑电路与状态机设计 基本存储单元： 深入分析锁存器（Latch）与触发器（Flip-Flop，如SR, D, JK, T型）的建立时间、保持时间和次态/现态关系。 同步时序系统设计： 重点讲解基于寄存器和计数器的系统设计。设计同步计数器（加法、减法、逻辑序列计数器），并解决毛刺（Glitch）问题。 有限状态机（FSM）建模与实现： 采用米利（Mealy）和穆尔（Moore）模型对系统行为进行建模。教授状态图、状态转移表到电路图的规范化设计流程，以及如何利用可编程逻辑器件（PLD）实现这些状态机。 2.3 半导体存储器与可编程器件 存储器结构： 阐述RAM（SRAM/DRAM）和ROM（Mask ROM, EPROM, Flash Memory）的工作原理、读写时序和接口要求。 可编程逻辑器件（PLD）： 介绍PAL、GAL和CPLD的基本结构，重点讲解其在快速原型开发和电路固件化中的优势。 --- 第三部分：信号转换与数据采集系统（桥梁搭建） 本部分连接了连续的模拟世界与离散的数字世界，是所有数据处理系统的核心环节。 3.1 模数转换（ADC）技术深度解析 采样理论： 详细阐述奈奎斯特采样定理，并分析欠采样和过采样带来的影响。讲解采样保持电路（S/H）的作用与关键参数。 主要ADC架构： 深入分析逐次逼近式（SAR）、双积分式、流水线式和Σ-Δ（Sigma-Delta）ADC的工作原理、优缺点及其适用场景（如高精度、高速率或低功耗要求）。 ADC误差分析： 讲解微分非线性（DNL）和积分非线性（INL）等关键指标的定义与测量方法。 3.2 数模转换（DAC）与接口 DAC原理： 介绍电阻梯形网络和R-2R梯形结构的DAC，并讨论其转换速度和分辨率的限制。 数据传输标准： 详细介绍SPI、I2C、UART等常用的片上或片间串行通信协议，重点讲解它们在连接传感器、存储器和主控单元时的时序要求和仲裁机制。 --- 第四部分：电源电子与系统保护（可靠性保障） 一个稳定可靠的电子系统离不开高效的电源和完善的保护电路。 4.1 线性与开关电源基础 线性稳压器： 分析LDO（低压差线性稳压器）的纹波抑制能力和效率问题。 开关电源拓扑： 重点讲解DC-DC转换器的基本拓扑结构——降压（Buck）、升压（Boost）和降/升压（Buck-Boost）的工作模式、占空比控制和电感电流纹波计算。 4.2 信号完整性与系统保护 电磁兼容性（EMC）初步： 讨论电路板布局对辐射和抗干扰性的影响，介绍接地（Grounding）和去耦（Decoupling）电容的最佳实践。 瞬态保护技术： 介绍TVS二极管、压敏电阻（MOV）在过压和静电放电（ESD）保护中的应用和选型原则。 --- 本书特色： 本书的叙述风格力求清晰、严谨，避免了抽象的控制理论术语，转而采用大量的电路图示、波形分析和实例计算来阐明复杂的电子原理。每章末尾均附有针对性的设计挑战和工程案例分析，确保读者能够学以致用，将理论知识转化为解决实际电子硬件问题的能力。通过本书的学习，读者将能独立完成从传感器信号调理到数字逻辑处理，再到电源稳定输出的完整电子子系统的设计与调试工作。

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