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出版者:科学

作者:侯风波

出品人:

页数:305

译者:

出版时间:2007-9

价格:31.00元

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isbn号码:9787030189530

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电子工程与信号处理：现代科技的基石 书籍简介 本书系统深入地探讨了电子工程与信号处理领域的核心理论、关键技术与前沿应用。作为支撑现代信息社会运转的基石，电子工程与信号处理的深度与广度决定了通信、计算、控制乃至日常生活体验的质量。本书旨在为理工科学生、工程师以及相关领域的研究人员提供一个全面、严谨且富有实践指导意义的学习资源。 第一部分：电子电路基础与器件原理 本部分从最基础的电路理论出发，逐步深入到半导体器件的物理机制与工程应用。 1.1 电路理论的严谨构建 我们从基尔霍夫定律、欧姆定律开始，建立线性电路分析的数学框架。重点剖析了直流（DC）和交流（AC）稳态分析方法，包括节点电压法、网孔电流法以及叠加定理、戴维南/诺顿等效电路的构建与应用。随后，我们转向瞬态分析，详细讲解了含储能元件（电容、电感）一阶和二阶电路在不同激励下的时间响应，并引入了拉普拉斯变换作为解决复杂瞬态问题的强大工具。频率域分析是核心内容之一，我们深入探讨了频率响应、谐振现象及其对信号传输的影响。 1.2 有源器件的物理基础 本书对半导体PN结的形成、特性和工作原理进行了详尽的物理阐释。在此基础上，重点分析了二极管（包括齐纳二极管、肖特基二极管）在整流、限幅、钳位电路中的具体应用。晶体管部分，我们细致区分了双极性晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET，特别是MOSFET）的工作区（截止、线性、饱和），并详细推导了它们的输入输出特性曲线。对于BJT，深入剖析了共射、共基、共集三种基本组态的增益特性。对于MOSFET，着重讲解了其作为开关和放大器的优势。 1.3 模拟集成电路设计入门 基于对基本有源器件的理解，本章转向构建功能模块。我们首先介绍了运算放大器（Op-Amp）的理想模型及其在反相、同相、差分、积分、微分电路中的应用。随后，系统阐述了反馈理论，包括负反馈和正反馈对电路性能（增益稳定性、带宽、失真度）的影响。在此基础上，我们设计并分析了多级放大器、电流镜、有源滤波器（如巴特沃斯、切比雪夫响应）的实现方法，确保读者能够理解复杂模拟系统的内部结构。 第二部分：数字系统与逻辑设计 本部分聚焦于信息的离散化处理，涵盖从布尔代数到复杂微处理器架构的基础知识。 2.1 布尔代数与组合逻辑 本书从逻辑代数的基本公理出发，详细介绍了逻辑门（AND, OR, NOT, XOR等）的实现和特性。重点教授了逻辑函数的化简方法，包括卡诺图（K-map）和奎因-麦克拉斯基（Quine-McCluskey）算法。基于化简结果，我们指导读者设计和实现关键的组合逻辑电路，如编码器、译码器、数据选择器（MUX）和数据分配器（DEMUX）。 2.2 时序逻辑与状态机设计 时序逻辑是实现存储和控制功能的基础。我们详细分析了基本锁存器（Latch）和触发器（Flip-Flop，包括SR, D, JK, T型）的特性及时序约束。在此基础上，系统讲解了同步时序逻辑电路的设计流程，包括状态图的绘制、状态编码、状态转移表和输出逻辑的确定。我们通过设计计数器（异步与同步）和移位寄存器等经典案例，巩固了有限状态机（FSM）的设计能力。 2.3 存储器与半导体存储技术 本章概述了静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）的内部结构和读写时序。同时，也涵盖了只读存储器（ROM，包括PROM, EPROM, EEPROM）的工作原理，帮助读者理解不同存储介质的读写特性、速度与成本的权衡。 第三部分：信号与系统分析 本部分是信号处理的理论核心，为后续的数字化处理打下坚实的数学基础。 3.1 信号的表示与分类 系统介绍了连续时间信号和离散时间信号的基本概念、表示方法和典型实例（如单位脉冲、阶跃信号、正弦信号）。信号的能量、功率定义及其分析是本章的重点。同时，详细探讨了线性、时不变（LTI）系统的基本性质，并引入了系统的冲激响应作为表征LTI系统的关键要素。 3.2 傅里叶分析的深度应用 傅里叶级数和傅里叶变换是分析信号频谱的强大工具。我们严格推导了傅里叶变换的性质，并详细分析了周期信号和非周期信号的频谱特性。重点讨论了傅里叶变换在系统分析中的应用，即频率响应 $H(jomega)$ 与冲激响应 $h(t)$ 之间的关系。此外，本书也涵盖了系统的频率特性对信号的滤波、失真影响。 3.3 连续与离散系统的变换域分析 为了处理更复杂的系统和信号，本章引入了拉普拉斯变换（Laplace Transform）和Z变换（Z-Transform）。拉普拉斯变换用于连续时间LTI系统的时域到S域的转换，通过分析系统的传递函数 $H(s)$，可以轻松求解微分方程。Z变换则被应用于离散时间系统的分析，系统传递函数 $H(z)$ 的概念及其在稳定性判断、系统结构分析中的作用被重点阐述。 第四部分：数字信号处理（DSP）核心技术 本部分从理论走向实践，聚焦于信号的离散化、量化及其高效处理方法。 4.1 采样、量化与A/D、D/A转换 本章深入探讨了信号数字化的关键环节。首先，严格阐述了采样定理（Nyquist-Shannon Theorem），分析了欠采样导致的混叠现象及其避免措施。接着，讨论了量化过程中的量化噪声和动态范围问题。最后，介绍了实际的模/数（A/D）和数/模（D/A）转换器的架构和性能指标。 4.2 离散时间系统的分析与表示 离散时间系统的核心工具是差分方程。我们使用Z变换来求解线性常系数差分方程（LCCDE），并引入了系统的频率响应 $H(e^{jomega})$。本书强调了因果性和稳定性在Z域中的判据（如收敛域ROC的分析）。 4.3 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT） DFT是连接连续频谱分析和数字处理的桥梁。我们详细定义了DFT及其逆变换（IDFT），并分析了其计算复杂度。核心内容是快速傅里叶变换（FFT）算法，特别是蝶形运算和数据重排的概念，阐明了FFT如何将 $O(N^2)$ 的计算量降至 $O(Nlog N)$，极大地推动了实时信号处理的发展。 4.4 数字滤波器设计 数字滤波是DSP中最常用的技术。本书全面覆盖了两种主要类型的滤波器设计： 无限冲激响应（IIR）滤波器： 基于模拟原型（如巴特沃斯、切比雪夫）的模拟到数字变换（如脉冲不变法、双线性变换法）的设计流程。 有限冲激响应（FIR）滤波器： 基于窗函数法（如矩形窗、汉宁窗、海明窗）和频率采样法的设计，强调FIR滤波器具备的线性相位特性。 第五部分：通信系统与现代应用 本部分将前述的电子学和信号处理知识应用于现代通信和嵌入式系统中。 5.1 基础调制解调技术 系统介绍了模拟调制（AM, FM）和数字调制（ASK, FSK, PSK, QAM）的基本原理和性能比较。重点分析了数字调制技术在信道容量和抗噪声性能方面的优劣。同步和载波恢复在实际通信接收机中的作用也被详细说明。 5.2 随机过程与噪声分析 为了在真实有噪声的信道中进行可靠通信，必须引入随机过程理论。本书简要介绍了随机变量、随机过程的基本概念，如平稳性、各态历经性。重点分析了加性高斯白噪声（AWGN）对信号的影响，并讨论了最优线性滤波器（如维纳滤波器）的设计目标。 5.3 嵌入式系统中的信号处理实现 本章探讨了DSP芯片和FPGA在实现高性能信号处理算法中的作用。通过具体的案例，如数字音频处理（如回声消除、降噪）和图像处理（如卷积、边缘检测），展示了理论知识如何转化为高效的硬件或软件实现。 本书结构清晰，理论推导严谨，并配有大量的工程实例和习题，确保读者能够扎实掌握电子工程与信号处理的广阔知识体系，为未来在信息技术、自动化控制和人工智能等交叉领域的发展奠定坚实的基础。

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我通常对那种情节推进缓慢的书不太耐烦，但这本书完全打破了我的偏见。它的叙事节奏虽然不是那种马不停蹄的快，但却带着一种令人安心的稳健感。作者的文字非常干净利落，没有一句废话，每一个场景的切换都服务于主题的深化。这本书成功地捕捉到了一种“日常中的诗意”，很多看似平淡无奇的生活片段，在作者的笔下，都闪耀着人性的光辉和微小的挣扎。它让我重新审视了“平凡”的价值，明白真正的伟大往往潜藏在最朴素的生活之中。这是一部需要细细品味的“慢热型”作品，一旦沉浸进去，就会发现它蕴含着惊人的情感深度和思想厚度，让人读完后感到心灵被洗涤了一般。

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说实话，刚开始翻开这本书时，我还有点担心它会不会太沉闷，毕竟题材看起来有些严肃。没想到，它居然能将复杂的社会议题包裹在一个引人入胜的故事外衣下。作者的洞察力非常敏锐，他对人性弱点的剖析简直是毫不留情，却又充满了悲悯。书中几组人物的关系错综复杂，爱恨交织，处理得非常真实自然，没有刻意的煽情，一切都源于角色自身的动机。看完之后，我深刻地反思了自己对某些社会现象的看法，这本书成功地拓展了我的思维边界。它不提供简单的答案，而是引导你去质疑和探索，这种开放式的结局反而更具力量，让人久久不能释怀。

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这本书的魅力在于其无与伦比的想象力。作者构建了一个宏大而又细节丰富的世界观，其中的设定新颖奇特，光怪陆离，但又遵循着自己独特的内在逻辑。阅读过程中，我感觉自己像是踏上了一场奇幻的探险之旅，每到一个新的地点，都有新的惊喜和挑战等待着。语言风格活泼跳跃，充满动感，那种叙事的张力让人手不释卷。特别是那些原创的生物和机关设计，看得出来作者在前期做了大量的资料收集和创意打磨。对于热衷于构建宏大世界观的文学爱好者来说，这本书绝对能满足你对“史诗感”的所有幻想，读起来酣畅淋漓，痛快至极。

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这本书的文笔简直是教科书级别的存在，用词精准，句式多样，读起来有一种古典的韵味，但又丝毫不显晦涩。情节的推进如同精密的钟表，每一个齿轮都咬合得天衣无缝，逻辑链条清晰且坚固，几乎找不到任何可以挑剔的破绽。我特别喜欢作者在叙事中偶尔插入的一些历史典故和文化符号，它们不仅丰富了文本的内涵，更展现了作者深厚的学养。这本书的结构设计非常巧妙，多线并进，最后却能完美收束，这种驾驭复杂叙事的能力令人叹服。每一次翻页都充满了期待，因为它总能在你以为猜到结局的时候，给你一个全新的视角。对于追求阅读品质和艺术享受的读者来说，这本书绝对是不可多得的佳作。

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这部小说简直是沉浸式的体验，作者对于人物心理的刻画细腻入微，那种挣扎、那种迷茫，读起来让人感同身受。故事的节奏把握得恰到好处，高潮迭起，却又在关键时刻留有余韵，让人迫不及待地想知道接下来会发生什么。尤其赞赏的是作者对于环境描写的功力，那些栩栩如生的场景，仿佛能让人闻到空气中的味道，感受到光线的变化。我几乎能把自己代入到主角的位置，体验他生命中的每一次选择与每一次失落。整体来说，这是一部能让人静下心来，细细品味，并且在合上书本后仍久久不能忘怀的作品。书中的哲学思考也很有深度，它不仅仅是一个故事，更像是一面镜子，映照出我们内心深处的一些困惑和向往。

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