非线性电子线路基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京师范大学出版社

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页数:0

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出版时间:1999-09-01

价格:20.0

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isbn号码:9787303051403

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• 非线性电路
• 模拟电路
• 电子线路
• 基础电子学
• 电路分析
• 半导体器件
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《电子电路的艺术：信号的演变与控制》 一、 跨越时空的信号之旅：从抽象概念到物质形态 在浩瀚的科学知识海洋中，电子线路占据着举足轻重的地位。它不仅仅是冰冷的金属元件和导线的组合，更是人类智慧与工程技艺的结晶，是连接物理世界与信息世界的桥梁。本书《电子电路的艺术：信号的演变与控制》正是致力于引领读者踏上一段探索电子线路核心奥秘的旅程，从最基本的信号概念出发，循序渐进地揭示其在不同电路结构中的行为规律，并最终掌握控制这些信号、实现复杂功能的艺术。 我们将从信号的本质说起。信号，简而言之，是信息的一种载体，它随时间或空间的变化而携带特定的信息。在电子领域，我们关注的主要是电信号，它可以是电压、电流、电场或磁场的某种变化。这些变化可以是连续的、平滑的，如模拟信号，它能够精确地反映物理量的细微变化；也可以是离散的、非连续的，如数字信号，它以0和1两种状态来代表信息。理解模拟信号与数字信号的区别及其各自的优劣，是掌握电子线路的基础。模拟信号以其连续性和精细度见长，但在噪声干扰下容易失真；数字信号则以其抗干扰能力强、易于处理和存储而广泛应用于现代电子设备。本书将深入探讨这两种信号的特性，并通过丰富的实例展示它们在不同应用场景下的表现。 信号的产生与传输是电子线路的生命线。从简单的振荡器产生周期性的信号，到复杂的调制解调技术将信息编码到载波上，信号的产生过程本身就是一项精妙的工程。而信号的传输则需要依赖各种传输媒介，如导线、电缆、甚至是无形的电磁波。在传输过程中，信号会受到损耗、失真、噪声等多种因素的影响。如何有效地产生、传输并尽可能地保持信号的完整性，是电子线路设计中的重要课题。本书将详细解析信号产生的基本原理，介绍几种常见的信号发生电路，并探讨信号在传输过程中可能遇到的挑战以及相应的解决方案。 二、 元件的魔法：电阻、电容、电感与晶体管的互动艺术 电子线路之所以能够实现各种功能，离不开构成它的基本电子元件。这些元件看似简单，却蕴含着丰富的物理原理和工程智慧。《电子电路的艺术：信号的演变与控制》将逐一剖析这些“魔法师”的角色。 首先，我们来认识电阻。电阻是阻碍电流流动的元件，它的存在使得电流的分布和电压的分配成为可能。欧姆定律（V=IR）是理解电阻行为的基石，它揭示了电压、电流和电阻之间的定量关系。我们将探讨不同类型的电阻，如固定电阻、可变电阻，以及它们在电路中的作用，例如分压、限流、匹配等。 接着，我们走进电容的世界。电容器能够储存电荷，它在电路中的行为如同一个微小的“能量蓄水池”。电容对交流信号的阻碍作用（容抗）与频率相关，这一特性使其在滤波、耦合、耦合、隔直等应用中扮演着关键角色。本书将深入讲解电容的充放电过程，分析其在不同电路中的动态响应。 电感，同样是储存能量的元件，它通过产生磁场来储存能量，并对电流的变化产生阻碍作用（感抗）。电感的感抗也与频率相关，使其在储能、滤波、变压等领域发挥作用。我们将学习到电感的基本原理，以及它与电容共同构成的LC谐振电路，后者是许多振荡器和滤波器的核心。 然而，电子线路中最具革命性的元件莫过于半导体器件，尤其是晶体管。晶体管，无论是早期的双极结型晶体管（BJT）还是后来的场效应晶体管（FET），它们都具备“电流控制电流”或“电压控制电流”的能力，从而实现了信号的放大和开关功能。放大是电子线路的核心功能之一，它能够将微弱的信号增强到足以被处理或驱动其他设备的程度。开关功能则使得晶体管能够像电子开关一样工作，这是数字电子电路的基础，也是现代计算机和逻辑电路的基石。本书将详细介绍BJT和FET的基本结构、工作原理和各种放大与开关应用电路。我们将理解它们是如何通过控制输入信号来影响输出信号的，从而实现信号的“变幻莫测”。 三、 信号的塑形：滤波、放大与振荡的精妙设计 掌握了基本元件的特性，我们就可以开始探索如何利用它们来塑造和控制信号。本书将重点阐述几个核心的信号处理功能：滤波、放大和振荡。 滤波是电子线路中极其重要的技术，它能够选择性地允许某些频率的信号通过，而阻止其他频率的信号。这就像一个“筛子”，只留下我们想要的部分。根据对信号频率的选择性，滤波可以分为低通滤波、高通滤波、带通滤波和带阻滤波。我们将学习如何利用电阻、电容、电感以及运算放大器来构建各种类型的滤波器，了解它们的频率响应特性，并应用于音频信号处理、射频通信等领域。 放大是电子线路中最基本的功能之一，它能够将微弱的输入信号增强到可用的幅度。我们将深入研究不同类型的放大电路，如共射放大、共集放大、共基放大等，理解它们各自的放大特性和应用场景。运算放大器（Op-amp）作为一种高性能的集成放大器，更是电子线路设计中的“万金油”。我们将详细探讨运算放大器的基本原理，以及如何利用它构建各种高精度、功能强大的信号处理电路，如加法器、减法器、积分器、微分器等。 振荡电路则能够产生周期性的电信号，而无需外部输入信号。这就像一个“信号发生器”，能够自主地创造出各种波形的信号。振荡电路的产生依赖于正反馈机制，我们将探讨几种经典的振荡电路，如RC振荡器、LC振荡器以及晶体振荡器，理解它们产生特定频率信号的原理，并了解其在时钟发生器、频率合成器等方面的应用。 四、 信号的逻辑：数字电路的基石与应用 在现代电子世界中，数字信号无处不在，它们构成了计算机、手机、互联网等一切数字化技术的基石。本书将引领读者进入数字电路的奇妙世界。 我们首先会从最基本的逻辑门开始，如“与门”、“或门”、“非门”、“与非门”、“或非门”和“异或门”。这些逻辑门是数字电路的“积木”，它们能够执行基本的逻辑运算，将输入的二进制信号进行组合，产生预期的输出。我们将深入理解每个逻辑门的逻辑功能，以及它们是如何通过组合来实现更复杂的逻辑功能的。 在此基础上，我们将探讨组合逻辑电路，如编码器、译码器、多路选择器、数据分配器等。这些电路的功能是根据输入信号的组合来确定输出信号。例如，编码器可以将多个输入信号转换为一个二进制代码，而译码器则可以将二进制代码转换为特定的输出信号。 接着，我们进入时序逻辑电路的领域。与组合逻辑电路不同，时序逻辑电路的输出不仅取决于当前的输入，还取决于电路 past 状态，即“记忆”功能。触发器是时序逻辑电路的基本单元，它能够存储一个比特的信息。我们将学习不同类型的触发器，如SR触发器、D触发器、JK触发器、T触发器，并了解它们的工作原理。 基于触发器，我们可以构建各种具有记忆功能的时序逻辑电路，如寄存器、移位寄存器、计数器等。寄存器用于存储一组二进制数据，移位寄存器可以将数据进行位移操作，而计数器则可以对输入的脉冲进行计数。这些电路在数字系统中扮演着至关重要的角色，例如存储数据、移位数据、计时等。 最后，我们将探讨数字电路在实际应用中的体现，例如简单的数字显示控制器、电子游戏中的逻辑设计，以及数字系统中更高级的应用，如微处理器的工作原理等。通过对数字电路的深入理解，读者将能够领略到二进制逻辑如何驱动现代科技的飞速发展。 五、 信号的整合：从离散元件到集成系统的演进 随着对电子元件、信号处理原理以及数字逻辑的深入理解，本书将逐步引导读者将这些知识融会贯通，理解电子系统是如何从离散的元件组合发展到复杂的集成系统。 我们将探讨集成电路（IC）的概念，了解半导体制造技术如何将成千上万甚至数十亿个晶体管和其他电子元件集成到一块微小的芯片上。这将使我们认识到现代电子产品的体积小、功能强大、功耗低的原因。 本书还将介绍一些典型的电子系统，例如音频放大系统、通信系统（如收音机、手机）、电源管理系统以及简单的微控制器系统。通过分析这些系统的框图和工作原理，我们将看到如何将前面学到的各种电路模块巧妙地组合起来，实现更复杂、更实用的功能。例如，在一个简单的收音机中，我们能看到天线接收信号，滤波器选择目标频率，放大器增强信号，解调器提取信息，最后通过音频放大器驱动扬声器发声。 最后，《电子电路的艺术：信号的演变与控制》并非止步于知识的传授，更旨在培养读者分析问题、解决问题的能力。在学习过程中，我们将穿插大量的实例分析和练习题，鼓励读者动手实践，通过电路仿真软件进行模拟，甚至尝试搭建简单的实际电路。我们相信，只有通过亲身的实践和不断的探索，才能真正领略到电子电路的魅力，掌握这门“信号的艺术”。本书将是你开启电子世界大门，理解信号如何流动、如何被塑造、如何最终驱动我们这个信息化时代的神奇之旅的理想伴侣。

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这本书的排版风格倒是挺复古的，很多公式都是用传统的数学符号而不是现代的LaTex风格呈现的，这让我感觉像是在翻阅一本上世纪八九十年代的经典教材，带着一种厚重的历史感。我主要关注的是这本书对开关电源设计中那些“脏”问题的处理。传统的线性稳压器好理解，但开关模式的电源，从PWM控制到MOSFET的开关过程，充满了大量的瞬态非线性。比如，MOS管的栅极驱动、体二极管的反向恢复，以及环路补偿中的滞后补偿器设计，这些都会引入可观的纹波和噪声。我希望这本书能清晰地阐述这些非线性效应如何通过开关噪声耦合到敏感的模拟电路部分，以及如何使用滤波器、布局技巧或更先进的同步整流技术来最小化这些影响。特别是，对于如何分析和稳定那些包含开关元件的闭环系统，我期待有一些直观的波形分析和设计准则，而不是一上来就抛出一堆复杂的Lyapunov方程。这种偏向于电源质量和电磁兼容（EMC）视角的分析，对于我正在做的便携式设备项目至关重要。

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坦白说，我对这本书的期望是它能成为一本面向高级应用工程师的工具书，而不是纯粹的本科入门教材。我特别想找一本能系统讲解信号完整性（SI）和电源完整性（PI）中非线性串扰问题的书。在高速数字电路中，信号边沿的陡峭度和传输线的不连续性，都会导致严重的反射和过冲/下冲，这些都是典型的非线性现象，尤其是在考虑器件的输入阻抗随电压变化的特性时。我期待看到关于非线性传输线模型、眼图分析中抖动（Jitter）的分离以及如何通过均衡技术（如CTLE、DFE）来补偿这些失真。这些高级主题往往在基础教材中被一笔带过，但我工作中遇到的很多瓶颈恰恰就在于此。如果这本书能提供针对性的、基于时域或频域的系统性解决方案，并辅以清晰的阻抗匹配和终端设计策略，那对我来说，这本书的价值就远超一般的电路原理书了。我需要的是能直接转化为设计规范和调试思路的知识体系。

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我一直觉得，学习电子学最难跨越的就是从“理想元件”到“真实世界”的鸿沟。这本教材的封面给我的第一印象是极其学术化，可能更偏向理论研究，但实际内容如何，得翻开细看。我个人对器件物理和模型建立非常感兴趣。一个好的非线性模型，比如对MOSFET的BSIM模型参数进行深入探讨，可以帮助我们更好地理解电流的饱和机制、亚阈值导电性以及热效应。我希望看到作者能详细解释这些模型参数是如何从物理机制中推导出来的，以及这些模型在不同工作区域的适用性边界。如果书中能用仿真软件（比如Spice或Cadence Spectre）来佐证理论推导，并对比不同模型（如Level 1、Level 3到先进模型）在模拟复杂非线性行为时的准确性差异，那就太棒了。这种深度挖掘基础物理的尝试，能让我对电路行为的根本原因有更扎实的认识，而不是停留在“这是一个非线性器件，需要非线性分析”的表面认知上。

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拿到这本关于电子线路的书，我首先被它那厚实的装帧吸引了。拿在手里沉甸甸的，感觉内容量绝对管够。我翻阅了一下目录，对那些涉及微波与射频领域的章节特别感兴趣。现代通信系统对信号的纯净度和功率效率要求越来越高，而这些都直接与电路的非线性表现息息相关，比如三阶交调失真（IMD3）和相位噪声。我期待这本书能在这方面给出深入的剖析，不仅仅是给出失真公式，而是能结合实际的半导体工艺和器件的物理特性来解释这些非线性是如何产生的，以及如何通过电路拓扑或偏置点的选择来有效抑制它们。我特别留意了关于功率放大器（PA）设计的部分，这是射频前端最关键也最难搞的部分之一。一个好的设计需要平衡线性度、效率和带宽，这本身就是一个典型的多目标非线性优化问题。如果这本书能提供一些设计流程的指导，或者介绍一些先进的线性化技术（如DDDS或预失真），那绝对是物超所值。对我来说，这种偏向于应用和优化的内容，比纯粹的数学推导更有价值，因为它能直接指导我的项目工作。

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这本书，说实话，拿到手里的时候，我对它抱有很高的期望。封面设计得挺现代，那种深邃的蓝色调配上清晰的字体，给人一种专业而严谨的感觉。我当时正在深入研究一些模拟电路的底层原理，特别是那些在传统线性分析框架下难以解释的现象。所以，我期待这本书能在非线性效应的建模、器件的非理想特性对系统性能的影响等方面给我带来一些启发性的见解。我特别关注了它对诸如混沌系统、振荡器设计，以及高频电路中寄生参数对非线性失真的影响的讨论。我希望看到一些前沿的分析方法，比如如何运用状态空间法或者更复杂的微分方程来描述这些复杂的电路行为。如果它能提供一些巧妙的工程近似方法来简化这些难题，那就更好了。毕竟，在实际工程中，我们不可能对每一个参数都进行精确的仿真，如何找到一个既能反映核心问题又不至于过于繁琐的数学模型，是判断一本好书的重要标准。这本书的章节布局看起来很扎实，从基础的二极管、三极管的非线性特性入手，逐步深入到更复杂的应用，这至少在结构上是令人放心的。我希望它不仅仅是理论的堆砌，而是能穿插一些经典的或现代的实例来加深读者的理解。

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