The Science of Electronics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Prentice Hall

作者:Floyd, Thomas L./ Buchla, David M.

出品人:

页数:496

译者:

出版时间:2004-3

价格:$ 160.91

装帧:HRD

isbn号码:9780130875495

丛书系列:

图书标签:

• 电子学
• 电路
• 半导体
• 电子器件
• 模拟电路
• 数字电路
• 电子工程
• 物理学
• 技术
• 科普

好的，这是一本名为《The Science of Electronics》的图书的详细简介。 《电路的奥秘：从基础到前沿的电子学原理与实践》 —— 深入探索电子世界的底层逻辑与未来应用 导言：跨越理论与应用的桥梁 电子学，作为现代科技的基石，渗透在我们生活的方方面面，从智能手机到医疗设备，从工业自动化到深空探测。然而，支撑这一切的，是深植于物理定律和精妙工程设计之中的基本原理。本书《电路的奥秘：从基础到前沿的电子学原理与实践》旨在为读者提供一个既严谨又富含实践指导的电子学知识体系，它不仅仅是一本教科书，更是一份引导你理解和驾驭电子世界的路线图。 我们避免了枯燥的公式堆砌，转而采用一种自下而上的构建方式。从最基础的电荷、电流、电压概念出发，逐步深入到半导体物理的微观世界，最终触及现代电路设计的前沿挑战。我们的目标是培养读者“电子思维”——一种能够直觉性地预测电路行为，并能高效解决实际问题的能力。 第一部分：电流的语言——基础理论的奠基 本部分着重于建立扎实的电学基础，这是理解后续所有复杂电路的前提。 第一章：电荷的舞蹈——静电学与电位 我们从电流的源头——电荷的性质与运动开始。详细阐述库仑定律、电场强度和电势的概念。重点分析电容器在不同介质下的储能机制，以及如何通过电位差来驱动电流。引入拓扑学概念，初步探讨电路的节点、回路与分支，为基尔霍夫定律的引入做铺垫。 第二章：电路的语法——欧姆定律与基尔霍夫定律 这是电路分析的核心语法。我们不仅仅停留在 $V=IR$ 的简单应用，而是深入探讨电阻的物理本质（材料、温度依赖性），以及如何处理非线性电阻元件。基尔霍夫电流定律（KCL）和电压定律（KVL）的推导与应用，通过大量的实例展示如何将复杂的串联、并联网络简化，并应用于多源电路的分析，包括节点电压法和网孔电流法。 第三章：动态的平衡——暂态分析与一阶/二阶系统 直流电路的稳定只是故事的一半。本章聚焦于时间和电感、电容的相互作用。详细解析RL、RC一阶电路的充电与放电过程，精确推导出过渡过程中的电压和电流方程。随后，扩展到RLC二阶电路，剖析其过阻尼、临界阻尼和欠阻尼三种状态，直观展示系统响应的差异，并解释其在滤波和振荡电路中的应用。 第四章：正弦世界的脉动——交流电路稳态分析 现代电力系统和绝大多数信号处理都运行在交流（AC）环境下。本章引入复数、相量（Phasor）的概念，这是处理交流电路的强大数学工具。我们系统地阐述了阻抗（Impedance）和导纳（Admittance），并运用相量法分析RLC串并联谐振电路，计算其品质因数（Q值）和带宽，理解谐振在选频电路中的关键作用。 第二部分：半导体之光——器件物理与建模 离开了真空管时代，现代电子学的核心在于半导体。本部分将读者带入微观世界，理解电子如何被“驯服”以构建功能器件。 第五章：原子层的魔法——半导体基础 深入探讨晶体结构（硅为主），费米能级、本征载流子浓度。详尽解释N型和P型半导体的掺杂原理及其对导电性的影响。这是理解二极管和晶体管工作机制的物理基础。 第六章：单向阀门——PN结与二极管 剖析PN结的形成、耗尽区和内建电场。详细分析二极管的伏安特性曲线，重点讲解其在正向导通、反向击穿下的行为。实际应用部分涵盖了整流（半波、全波桥式）、稳压（齐纳二极管）以及光电器件（LED与光电二极管）的工作原理。 第七章：放大之源——双极性结型晶体管 (BJT) 本章是模拟电路设计的核心。我们从BJT的结构入手，解释基极、集电极和发射极电流的关系。着重介绍Ebers-Moll模型与混合$pi$模型，使读者能够精确地在小信号模型下分析放大器的增益和输入/输出阻抗。探讨三种基本工作模式（共射、共集、共基），并提供直流偏置电路的稳定设计方法。 第八章：场效应的掌控——MOSFETs 随着集成电路的发展，MOSFET已成为主流。本章详述MOSFET的结构、工作原理（增强型与耗尽型），并详细推导其输出特性曲线和跨导。重点分析其在饱和区和线性区的工作状态，并将其与BJT进行对比，理解其在低功耗和高密度集成方面的优势。 第三部分：构建功能模块——模拟与数字电路设计 拥有了器件，接下来的任务是利用它们搭建实用的功能模块。 第九章：反馈的艺术——运算放大器（Op-Amp） 运算放大器是模拟电路的“瑞士军刀”。我们从理想运放模型开始，逐步引入失调电压、共模抑制比（CMRR）等实际参数。深入分析各种基本应用电路：反相放大器、同相放大器、加法器、积分器和微分器。着重讲解负反馈对电路稳定性和精度的影响。 第十章：模拟电路的集成——有源滤波器与线性稳压器 利用运放和RC网络构建有源滤波器，对比巴特沃斯、切比雪夫等不同类型的频率响应特性。在线性稳压器设计中，详细解析串联调整管和误差放大器的配合，以及如何设计高PSRR（电源抑制比）的稳压电路。 第十一章：逻辑世界的基石——数字电子学基础 本章转向数字领域。从布尔代数、逻辑门（AND, OR, NOT, XOR）开始，讲解CMOS逻辑的静态和动态特性，尤其关注其功耗和开关速度。深入分析组合逻辑电路（译码器、多路复用器）和时序逻辑电路（锁存器、触发器、寄存器与计数器）的设计与应用。 第十二章：时序的交响——时钟与存储器 深入探讨时钟信号的产生（振荡器）与分配，理解时钟抖动和建立/保持时间对数字系统同步的重要性。阐述SRAM和DRAM的工作原理，以及非易失性存储器（如Flash）的读写机制，为系统级设计打下基础。 第四部分：信号的加工与系统实现 本部分探讨如何将离散的电路模块组合成能处理真实世界信号的系统，并触及前沿的电子系统挑战。 第十三章：从连续到离散——数模与模数转换 真实世界是模拟的，但计算是数字的。本章详细阐述D/A转换器（如R-2R梯形网络）和A/D转换器（如逐次逼近型、双积分型）的原理、分辨率和转换速度的权衡。解释采样定理（Nyquist Rate）在信号恢复中的核心地位。 第十四章：频率域的透视——傅里叶分析与频谱 在深入理解信号处理之前，必须掌握傅里叶变换的威力。本章系统介绍傅里叶级数和傅里叶变换，解释它们如何揭示信号中隐藏的频率成分。阐述滤波器的设计目标（低通、高通、带通）如何通过控制信号的频谱来实现，并引入快速傅里叶变换（FFT）在现代仪器分析中的实际应用。 第十五章：噪声与可靠性——电子系统的挑战 任何实际电路都会受到噪声的干扰。本章分析热噪声、散粒噪声和闪烁噪声的来源，并提供降低噪声的技术，如屏蔽、接地设计和差分信号传输。此外，讨论电路的可靠性、热管理以及电磁兼容性（EMC）的基本原则，确保设计的鲁棒性。 结语：迈向电子工程的未来 《电路的奥秘》提供了一个从微观的半导体物理到宏观的系统设计的全面视角。通过对这些基础原理的透彻理解，读者将能够自信地从零开始设计、仿真、搭建并调试复杂的电子系统。掌握了这些“奥秘”，你便获得了驾驭未来技术创新的钥匙。 适用读者： 电子工程、通信工程、计算机工程专业本科生、研究生；希望系统性回顾电子学基础的工程师；对电子学原理有强烈求知欲的科技爱好者。

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