Circuit Analysis Demystified pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:McGraw-Hill

作者:McMahon, David

出品人:

页数:288

译者:

出版时间:2007-11

价格:$ 22.60

装帧:Pap

isbn号码:9780071488983

丛书系列:

图书标签:

• Textbook
• 电路分析
• 电路理论
• 电气工程
• 电子学
• Demystified系列
• 基础电路
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• 电路求解
• 工程教育
• 学习指南

现代电子系统设计与优化：从理论基石到前沿应用 本书旨在为电子工程、计算机科学以及相关领域的专业人士和高阶学生提供一套全面、深入且高度实用的电子系统设计与优化框架。它超越了对基础电路原理的简单复述，着重于如何将这些理论知识转化为高性能、高可靠性的实际系统解决方案。 第一部分：高级信号完整性与电源完整性（SI/PI） 本部分将聚焦于现代高速数字和射频电路设计中最关键的挑战——信号完整性（SI）和电源完整性（PI）。我们不再将传输线视为理想导体，而是将其视为具有特定阻抗、损耗和色散特性的结构。 第一章：高速互连的电磁场理论基础 深入探讨麦克斯韦方程组在复杂几何结构（如PCB走线、封装引线）中的应用。重点解析集总电路模型失效的临界频率，并引入分布式参数模型的必要性。我们将详细分析反射、串扰和损耗的物理根源，包括介质损耗、导体集肤效应和辐射效应。 第二章：信号完整性分析与设计规范 本章详细阐述了诸如上升时间、过冲、欠冲、毛刺和抖动（Jitter）等关键指标的量化分析方法。内容涵盖： 阻抗控制与匹配： 介绍差分对、微带线、带状线的设计准则，以及如何应对PCB堆叠变化带来的特征阻抗突变。 串扰分析： 区分近端串扰（NEXT）和远端串扰（FEXT），并提供空间隔离、参考平面切换和滤波技术来最小化耦合效应。 眼图的解读与优化： 将理论波形分析与实际眼图参数（如眼高、眼宽）联系起来，指导设计迭代。 第三章：电源完整性与去耦策略 系统性能在很大程度上取决于稳定、低噪声的电源分配网络（PDN）。本章专注于： PDN的阻抗建模： 采用频域分析方法，建立从芯片封装引线到整个电路板的阻抗剖面（Target Impedance Profile）。 去耦电容的优化布局与选型： 探讨不同类型电容（MLCC、钽电容、电解电容）在不同频率范围内的等效电路模型和有效性。介绍电容网格（Capacitor Mesh）和电感去耦技术。 瞬态电流的分析与仿真： 使用Spice或更高级的场求解器预测瞬态电流尖峰对电压轨的冲击，并设计吸收缓冲电路。 第二部分：高级滤波器设计与噪声抑制技术 本部分关注如何利用滤波器实现频率选择性，并解决实际系统中普遍存在的EMI/EMC问题。 第四章：有源与无源滤波器综合设计 超越Butterworth和Chebyshev滤波器基础，本章深入探讨以下高级主题： 椭圆滤波器（Elliptic Filters）的实现： 针对需要陡峭过渡带的应用场景，详细介绍其原型设计、频率变换和元件取值。 Sallen-Key与Multi-Feedback拓扑的深入分析： 讨论双反馈结构在噪声性能和元件敏感性方面的优势与局限。 开关电容滤波器（Switched-Capacitor Filters）： 在集成电路设计中，如何利用开关电容网络实现高Q值和高频率的滤波器，以及其对电源噪声的敏感性。 第五章：电磁兼容性（EMC）与辐射防护 本章从系统层面解决电磁干扰问题，确保产品符合国际标准。 辐射源识别与建模： 将高速信号、开关电源和时钟电路视为主要的辐射源，并使用偶极子或环路模型进行初步评估。 屏蔽技术与接地设计： 详细论述法拉第笼原理、不同类型屏蔽材料的选择（导电性与导磁性），以及多层PCB中的单点接地、虚拟接地和混合接地策略，强调接地回路面积最小化的重要性。 滤波器的应用： 介绍共模扼流圈（Common-Mode Chokes）在抑制共模噪声中的核心作用，以及如何根据频率特性选择合适的磁芯材料。 第三部分：非线性系统与射频电路基础 本部分将电子系统分析的范畴扩展到处理非线性元件和高频环境下的系统行为。 第六章：非线性电路的时域与频域分析 实际电路中，晶体管、二极管等有源器件的工作特性本质上是非线性的。本章侧重于分析非线性对信号质量的影响。 失真分析： 深入探讨谐波失真（HD）、互调失真（IMD）的产生机制，以及如何通过偏置点优化或负反馈来线性化系统。 噪声源建模： 详细分析热噪声（Johnson-Nyquist Noise）、散弹噪声（Shot Noise）和闪烁噪声（Flicker Noise，1/f Noise）在不同工作区域的特性及其对系统信噪比（SNR）的贡献。 第七章：射频前端系统与阻抗匹配网络 针对无线通信和雷达系统，本章提供了一套实用的射频电路设计方法论。 史密斯圆图的精细应用： 不仅仅是工具的使用，更重要的是理解其背后的物理意义——如何在给定的负载阻抗下，设计出满足特定增益、噪声系数（NF）和稳定性的匹配网络。 L-C匹配网络的综合： 针对最大增益匹配（Maximal Gain Matching）和最大功率传输匹配（MPM）的对比分析，指导低噪声放大器（LNA）和功率放大器（PA）前端的设计选择。 稳定性和增益的权衡： 引入K因子和Bode图分析，确保RF电路在整个工作频段的稳定性（Stability Margins）。 第四部分：系统级仿真与验证方法 本部分强调理论与实践的桥梁——先进的仿真工具和系统级建模能力。 第八章：多物理场耦合仿真与建模 现代电子设计越来越依赖于跨域仿真。本章介绍如何将电磁、热和机械效应集成到设计流程中。 热-电-磁（TEM）协同仿真： 分析大功率器件（如MOSFET、GaN HEMT）的热效应如何改变其电学参数（如阈值电压漂移、寿命缩短），以及如何通过散热设计（热沉、热管）进行补偿。 SPICE模型的高级提取与使用： 讨论如何利用S参数、P-S参数等散射参数模型来准确描述高频无源元件和封装效应。 第九章：系统级建模与虚拟原型设计 本章探讨如何使用更高抽象层次的语言和工具进行快速系统验证。 Verilog-A/AMS与系统级描述： 介绍如何利用混合信号语言（HDL）对复杂的混合信号模块（如ADC/DAC、锁相环PLL）进行行为级建模，以加速整个系统级的仿真和功耗预算分析。 Monte Carlo分析在设计裕度中的应用： 介绍如何通过统计方法模拟元件公差和工艺变化，量化系统性能的波动范围，从而确定可靠的设计裕度。 本书的最终目标是培养读者将复杂的电磁现象、非线性器件特性与实际系统约束（功耗、成本、EMC）相结合的能力，从而能够设计出下一代高性能、高集成度的电子产品。

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