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出版者:化學工業

作者:何衍慶

出品人:

頁數:254

译者:

出版時間:2002-10

價格:32.00元

裝幀:

isbn號碼:9787502541408

叢書系列:

圖書標籤:

• 集散控製係統
• DCS
• 過程控製
• 自動化
• 工業控製
• 控製工程
• 儀錶
• PLC
• 係統設計
• 應用技術

電子器件與電路基礎 本書係統地介紹瞭電子技術領域的基礎知識，旨在為讀者建立起堅實的理論框架和實踐能力。全書內容組織邏輯清晰，從最基本的半導體物理原理入手，逐步深入到各類有源器件、無源器件的工作特性、製造工藝及其在電路中的應用。 第一部分：半導體基礎與二極管 本書首先闡述瞭半導體材料的晶體結構、能帶理論、載流子輸運現象等核心概念。著重分析瞭PN結的形成過程、其在正嚮偏置和反嚮偏置下的伏安特性麯綫，以及雪崩擊穿和齊納擊穿的物理機製。隨後，詳細討論瞭各種類型的二極管，包括普通二極管、穩壓二極管（齊納管）、光電二極管、發光二極管（LED）以及肖特基二極管。針對每種器件，都深入剖析瞭其工作原理、關鍵參數（如反嚮恢復時間、最大功率耗散等）以及在實際電路中的典型應用，例如限幅、鉗位、整流和穩壓電路的設計。 第二部分：晶體管的工作原理與放大電路 本部分是全書的重點之一，聚焦於雙極性結型晶體管（BJT）和場效應晶體管（FET）。 對於BJT，本書詳細介紹瞭PNP和NPN型晶體管的結構、電流放大原理（$alpha$和$eta$參數的物理意義），以及三種基本工作狀態：截止、放大和飽和。在放大電路分析方麵，運用混閤$pi$等效電路模型，對晶體管的低頻小信號放大特性進行瞭深入的定量分析，包括輸入阻抗、輸齣阻抗、電壓增益和電流增益的計算。同時，也涵蓋瞭三種基本組態（共射、共基、共集）的優缺點和適用場閤。為使讀者掌握實際設計能力，書中提供瞭直流偏置電路的詳細設計方法，確保晶體管工作在理想的放大區，並討論瞭溫度漂移對穩定性的影響及穩定化措施。 對於FET，重點講解瞭結型場效應管（JFET）和金屬氧化物半導體場效應管（MOSFET，包括增強型和耗盡型）。分析瞭其跨導特性麯綫，強調瞭MOSFET作為電壓控製型器件的本質。在放大電路分析中，對比瞭FET與BJT在輸入阻抗、噪聲特性等方麵的差異，並設計瞭基於FET的常見放大電路。 第三部分：集成電路基礎與運算放大器 本書隨後轉嚮瞭集成電路（IC）技術，首先簡要介紹瞭集成電路的製造工藝流程，包括光刻、擴散、薄膜沉積等關鍵步驟，使讀者對半導體器件的批量化生産有所瞭解。 重點深入探討瞭運算放大器（Op-Amp）這一通用型集成器件。詳細闡述瞭理想運放的假設條件，並基於此分析瞭其在各種負反饋組態下的性能，如反相放大器、同相放大器、電壓跟隨器、加法器、減法器、積分器和微分器。對於實際運放，分析瞭輸入失調電壓、共模抑製比（CMRR）、開環增益帶寬積（GBW）等重要參數對電路性能的影響。此外，書中專門闢章節討論瞭運放作為有源濾波器元件的應用，包括有源低通、高通和帶通濾波器的設計與實現。 第四部分：反饋、振蕩電路與直流穩壓電源 反饋理論是電路穩定性和性能優化的關鍵。本部分係統闡述瞭負反饋對電路增益、帶寬、輸入輸齣阻抗和失真度的影響，並介紹瞭判定反饋穩定性的判據（如相位裕度、增益裕度）。 振蕩電路部分，詳細推導瞭正弦波振蕩器的起振條件（Barkhausen準則）。講解瞭經典振蕩電路的結構與工作原理，包括RC相移振蕩器、文氏橋振蕩器、以及LC振蕩器（如哈特萊振蕩器和考立茲振蕩器）。 在電源技術方麵，本書詳細分析瞭綫性穩壓電源的組成部分：變壓器、整流電路（半波、全波、橋式）、濾波電路（電容、電感濾波）以及穩壓電路。重點分析瞭串聯型和並聯型綫性穩壓電路的設計，並探討瞭開關模式電源（SMPS）的基本概念及其優於綫性電源的效率優勢。 第五部分：數字電子技術基礎 本部分為讀者銜接更復雜的係統控製打下基礎。內容涵蓋布爾代數、邏輯門電路（TTL和CMOS技術概述），以及組閤邏輯電路和時序邏輯電路的基本單元。詳細介紹瞭譯碼器、多路復用器、加法器等組閤電路的分析與設計方法。對於時序電路，深入講解瞭觸發器（如SR、JK、D型）的工作特性、狀態轉移圖，以及由觸發器構成的寄存器和計數器。最後，簡要介紹瞭數模（D/A）和模數（A/D）轉換器的基本原理。 本書的特點是理論推導嚴謹，結閤瞭大量工程實例和仿真結果，旨在培養讀者從器件層麵理解係統行為的能力，為後續深入學習更高級的電子係統設計打下堅實基礎。書中配有大量的習題和實驗指導，鼓勵讀者動手實踐。

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我必須承認，這本書在排版和圖示質量上達到瞭一個非常高的水準。很多技術書籍在涉及三維空間關係或時間序列分析時，圖示總是顯得模糊不清，或者信息量過載。然而，這本書中的插圖清晰、標注準確，尤其是那些關於反饋迴路穩定性的波特圖和奈奎斯特圖，作者似乎對如何讓復雜的圖形變得直觀易懂有著獨到的見解。我印象特彆深刻的是關於實時操作係統（RTOS）選型和調度策略的那一章，作者對比瞭多種主流RTOS在中斷延遲和任務切換開銷上的細微差彆，並給齣瞭決策樹，這在其他任何一本我讀過的控製類書籍中都是罕見的細緻。這種對細節的執著，體現瞭作者深厚的行業經驗。閱讀過程中，我時不時地會停下來，對照我目前工作站上的實際配置進行思考和比對，每次都能發現新的優化點。書中對於錯誤診斷和故障排除流程的描述，也采用瞭流程圖的形式，非常係統化，比我過去依靠經驗摸索要高效得多。這簡直是一本能直接提升現場工作效率的“工具書”。

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從內容廣度來看，這本書的覆蓋麵非常全麵，它成功地架設瞭一條從基礎信號處理到復雜多變量控製的知識橋梁。我原本以為它可能更側重於硬件接口或底層驅動，但沒想到對高層級的優化算法也給予瞭足夠的篇幅。尤其是關於模型預測控製（MPC）在連續流程優化中的應用分析，它詳細闡述瞭如何在綫建立和更新係統模型，以及如何在有限的計算資源下求解優化問題，這對於處理那些需要快速反應和經濟效益最大化的現代工業場景至關重要。書中還穿插瞭一些關於網絡化控製係統（NCS）中延遲和安全性問題的討論，雖然篇幅不長，但點齣瞭未來工業自動化的關鍵挑戰。這種對當前熱點和未來趨勢的關注，讓這本書保持瞭很高的時效性。讀完後，我感覺自己的知識體係得到瞭一個完整的梳理和升級，不再是零散的知識點堆砌，而是一個結構完整、邏輯嚴密的知識框架，這對於我未來承擔更復雜的係統集成項目非常有幫助。

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這本書的結構安排著實讓人眼前一亮，它摒棄瞭傳統教材那種枯燥的章節遞進方式，而是采用瞭一種模塊化、案例驅動的敘事策略。我發現自己可以根據手頭的項目需求，靈活地選擇性閱讀相關章節，而不會因為跳過某些基礎理論而感到知識鏈條的斷裂。這種設計極大地提高瞭閱讀效率。書中對模糊邏輯控製和神經網絡在實際工業流程優化中的應用案例分析得非常到位，沒有停留在概念層麵，而是給齣瞭具體的參數設置和性能對比麯綫，這對於我目前正在負責的某個老舊批處理係統的升級改造項目，提供瞭直接可藉鑒的思路。更讓我驚喜的是，作者在探討高級控製算法時，並沒有直接堆砌復雜的數學公式，而是先用流程圖和狀態轉換圖將邏輯理順，然後再逐步引入數學推導，使得理解門檻大大降低。讀到後來，我甚至開始嘗試用書中的方法重構我自己的代碼框架，發現其模塊劃分邏輯非常清晰，易於維護和擴展。可以說，這本書與其說是一本理論書，不如說是一本高階工程師的實戰經驗總結，充滿瞭智慧的結晶。

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這本書的封麵設計得相當引人注目，那種深邃的藍色調配閤上精密的電路圖紋理，一下子就抓住瞭我的眼球。我本以為這是一本純粹的技術手冊，但翻開第一頁纔發現，作者在引言部分就構建瞭一個非常宏大的敘事框架，將理論知識置於一個實際的工業背景之下。閱讀過程中，我發現書中對“係統”的定義和拆解非常透徹，它不僅僅是講解瞭輸入、處理和輸齣這些基礎概念，更是深入探討瞭如何在高動態環境下維持係統的穩定性和響應速度。特彆是關於數據采集和信號調製的章節，作者用瞭很多生動的比喻來解釋復雜的數學模型，這對於我們這些需要將理論應用於現場調試的工程師來說，簡直是福音。我尤其欣賞作者對不同傳感器工作原理的詳盡描述，它遠超齣瞭教科書的深度，幾乎可以作為一本獨立的參考書來使用。閱讀完關於傳感器融閤算法的部分，我感覺自己的視野被極大地拓寬瞭，那種將不同信源信息進行優化組閤的藝術感，在書中得到瞭淋灕盡緻的展現。整體來看，這是一本兼具理論深度和實踐指導意義的佳作，讓人在學習知識的同時，也能感受到工業控製的魅力所在。

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這本書的語言風格非常嚴謹，卻又不失溫度。作者在敘述那些極其抽象的控製理論時，總能找到一個貼近生活的類比，使得那些晦澀的概念瞬間變得鮮活起來。比如，在講解PID參數整定時，作者用一個非常形象的“開水泡茶”的例子，生動地解釋瞭比例、積分、微分項在係統響應中的不同角色和影響，這比單純套用公式更容易被大腦接受和記憶。另外，書中對“魯棒性”的探討，我覺得是全書的點睛之筆。它沒有將魯棒性僅僅視為一個性能指標，而是將其提升到瞭係統設計哲學的層麵，強調瞭在不確定性環境中生存下來的重要性。作者從理論推導齣發，最終落腳到如何通過冗餘設計和異常處理機製來保障係統的長期可靠性，這讓我對整個控製係統設計的目標有瞭更深層次的理解。讀完這部分，我開始重新審視我們部門內部關於係統健壯性測試的標準製定，感覺有瞭更堅實的理論後盾去推動改進。

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