電子學實驗(下) (電子書) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

陳瓊興 

图书标签:

• 电子学
• 实验
• 电路
• 电子技术
• 电子工程
• 教材
• 电子书
• 大学
• 理工科
• 实践

深入探索：电路设计与信号处理的理论与实践 本书旨在为电子工程、通信工程及相关专业的学生和工程师提供一个全面而深入的理论基础与实践指导，重点关注现代电子系统中的核心议题——模拟与数字信号处理、射频电路基础、先进半导体器件的应用以及系统级故障诊断方法。我们力求在保持严谨性的同时，以清晰、逻辑化的方式阐述复杂概念，确保读者能够有效地将理论知识转化为实际工程能力。 第一部分：高级模拟电路分析与设计 本部分将电子电路的分析提升至一个更专业的层面，超越基础元件的简单组合，着重探讨高频特性、噪声抑制以及功耗管理。 1. 运算放大器的深度剖析与非线性失真 我们将详细考察运算放大器（Op-Amp）在不同工作点下的动态特性，特别是大信号输入时的非线性失真（Harmonic Distortion）。内容涵盖： 交越失真（Crossover Distortion）与热失真（Thermal Distortion）的成因分析：深入研究晶体管的$V_{BE}$非线性、电流镜的匹配误差以及散热不均如何影响输出波形的纯净度。 反馈系统的稳定性分析：引入波特图（Bode Plot）、尼奎斯特图（Nyquist Plot）等工具，精确计算相位裕度和增益裕度。探讨如何通过补偿技术（如米勒补偿、前馈补偿）来优化瞬态响应，避免振荡。 低噪声放大器（LNA）的设计准则：分析热噪声、散弹噪声和闪烁噪声（$1/f$噪声）在输入级的影响。设计环节将侧重于噪声系数（Noise Figure, NF）的最小化，包括对输入阻抗匹配、晶体管选型（如使用JFET或特定工艺BJT）的权衡取舍。 2. 电源管理与开关模式转换 现代电子设备对电源的效率和纯净度要求极高。本章聚焦于开关模式电源（SMPS）的设计与优化： PWM 控制器的详细机制：阐述滞环控制、电压模式控制和电流模式控制的优劣，并结合实际的集成控制器芯片（如Boost, Buck, SEPIC拓扑）的内部结构进行讲解。 EMI/EMC 问题与滤波策略：探讨开关节点的高速dv/dt和di/dt如何产生电磁干扰。详细介绍共模和差模扼流圈的设计，以及PCB布局中对地平面分割和去耦电容选择的严格要求，以满足EMC标准。 低压差线性稳压器（LDO）的噪声抑制：分析LDO的电源抑制比（PSRR）随频率的变化特性，以及如何利用多级反馈结构进一步降低输出电压纹波。 第二部分：信号处理与数据转换技术 本部分深入探讨如何将真实的模拟信号准确地数字化，以及在数字域中如何高效地进行信息提取与重建。 3. 模数（ADC）与数模（DAC）转换器的精密设计 数据转换器的性能直接决定了系统的动态范围和精度。 ADC 的架构对比与选择：全面解析逐次逼近型（SAR）、流水线型（Pipelined）和Sigma-Delta ($SigmaDelta$) 架构的原理、速度与噪声特性。重点讲解$SigmaDelta$调制器中的噪声整形技术及其在高精度音频和仪器仪表中的应用。 DAC 的线性度与毛刺抑制：讨论电流舵和电压舵 DAC 的非线性误差来源（如失配误差、蠕变）。介绍消除或补偿毛刺（Glitch）的技术，例如使用零保持（Zero-and-Hold）电路或补偿缓冲器。 采样定理与时钟抖动的影响：深入分析时钟抖动的统计特性（RMS Jitter）如何转化为ADC的有效位数（ENOB）。讲解如何使用高品质晶体振荡器和抖动降低电路来确保高频信号的准确采样。 4. 数字滤波器理论与高速实现 本章侧重于数字信号处理（DSP）算法在硬件中的高效映射。 FIR 与 IIR 滤波器的设计与对比：从Z变换出发，推导Butterworth, Chebyshev, Elliptic等经典模拟滤波器的数字等效实现。重点分析IIR滤波器可能带来的相位非线性问题及其在通信接收机中的局限性。 有限字长效应（Finite Word Length Effects）：分析量化噪声和乘法器截断误差在滤波器中的累积效应。讲解抖动系数（Limit Cycling）的产生机制，以及如何通过增加系数精度或采用随机抖动（Dithering）来改善性能。 高速并行与流水线结构：探讨如何利用FPGA或ASIC资源，设计多速率滤波器和快速卷积算法，以满足实时处理的需求，例如在软件定义无线电（SDR）中的应用。 第三部分：射频（RF）电路与微波技术基础 本部分引入了时域分析转向频域分析的重要性，聚焦于高频信号的传输、放大与混频。 5. 传输线理论与阻抗匹配 在GHz频率下，导线表现为传输线，必须应用集总电路模型以外的理论。 史密斯圆图（Smith Chart）的实战应用：详细解释$S$参数（散射参数）的物理意义，以及如何利用史密斯圆图进行高频元件的分析、阻抗变换和稳定性评估。 无源匹配网络的设计：提供L-C、Pi型、T型匹配网络的精确设计步骤，目标是实现最大功率传输或最小反射（最大增益）。讨论元件的品质因数（Q值）对匹配带宽的实际影响。 电磁兼容性（EMC）与屏蔽：分析趋肤效应、邻近效应在高密度互联（HDI）PCB上的影响。介绍屏蔽罩（Shielding Can）的理论衰减效果及接地技术对高频信号完整性的关键作用。 6. 射频功率放大器（PA）与非线性补偿 射频PA的设计是通信系统中最具挑战性的环节之一，因为它必须在效率和线性度之间做出权衡。 PA的工作类别与效率分析：对比A、B、AB、C类以及D、E、F类开关模式PA的理论效率极限和失真特性。 载波信号的峰均功率比（PAPR）问题：分析高PAPR信号（如OFDM）对PA线性区间的压力，及其导致的带外辐射（Spectral Regrowth）。 数字预失真（DPD）技术：系统介绍如何通过建立待放大信号的非线性模型，并在发射端施加一个反向的预失真函数，以线性化PA的输出，从而在保持高效率的同时满足邻信道功率比（ACPR）的要求。 第四部分：高级半导体器件与系统可靠性 本部分将目光投向支撑上述电路的底层材料和器件，以及系统长期稳定运行的关键考量。 7. 现代半导体器件特性与建模 超越传统的BJT和MOSFET，探索更高性能器件的应用。 GaN（氮化镓）与 SiC（碳化硅）在高功率密度下的优势：分析其宽禁带特性带来的高击穿电压、高电子迁移率，以及在电源和射频功率器件中的颠覆性应用。 MOSFET 的短沟道效应与亚阈值导通：深入探讨制造工艺进步带来的器件物理变化，例如DIBL效应和热载流子注入，及其对电路阈值电压稳定性的影响。 半导体封装与热阻抗：讨论芯片级封装（CSP）、球栅阵列（BGA）的热阻抗模型，以及如何通过散热设计（如热过孔阵列、热沉）来确保器件工作在安全结温之下。 8. 电路系统的故障诊断与可观测性 从设计层面构建可测试、易维护的系统结构。 设计可测试性（Design for Testability, DFT）：引入扫描链（Scan Chain）和内建自测试（BIST）的概念，确保在芯片制造完成后能快速定位逻辑故障。 瞬态故障与软错误分析：探讨由静电放电（ESD）、电源尖峰或宇宙射线引起的瞬态故障的机理。介绍锁存器（Latch-up）的预防措施及在关键路径上设置冗余校验的策略。 边界扫描技术（JTAG）：详细阐述IEEE 1149.1标准在板级集成电路互连测试中的应用，及其在系统调试中的重要作用。 本书内容结构严谨，理论与实践并重，旨在为读者构建一个坚实的、面向现代电子系统挑战的知识体系框架。

评分☆☆☆☆☆

从装帧和印刷质量来看，这本书的表现中规中矩，纸张的克数适中，不会透墨。我主要关注的是其关于电路故障诊断和排除（Troubleshooting）的章节。这部分内容是我最看重的，因为在实验中，实际电路的失败率往往高于理论预期。书中列举了几种常见的振荡模式和其对应的波形特征，这很有启发性。例如，它用图形清晰地展示了不同位置的寄生电容如何引起特定频率的尖峰。然而，在讲解实际调试工具的使用时，笔墨显得有些吝啬。比如，如何精确地使用示波器的探头衰减设置来避免负载效应，以及如何利用频谱分析仪进行EMI预扫描的几个核心技巧，书中都没有涉及。这让我感到有些遗憾，毕竟“工欲善其事，必先利其器”，工具的使用水平直接决定了诊断的效率和准确性。这本书在理论层面提供了坚实的理论基石，但就像一个没有提供工具箱的建筑蓝图，你需要自己去摸索如何把蓝图变成现实。我更期待看到一个“实战经验谈”的章节，而不是纯粹的数学证明。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构布局体现了一种严密的逻辑性，章节间的过渡非常平滑，从低频到高频，从线性到非线性，层次分明。它在探讨射频电路的功率增益和噪声匹配时，详细阐述了S参数的物理意义，这一点做得非常到位，帮助我彻底理解了网络分析仪的输出数据。但当我翻到后半部分关于电磁场理论在电路设计中的应用时，发现深度有所下降。作者似乎将重心完全放在了电路功能实现上，而对电磁场的耦合效应着墨不多。例如，在双工器（Duplexer）的设计中，交叉耦合的抑制是一个关键指标，但我没有找到关于耦合系数与物理间隔之间定量关系的详细讨论。这本书更像是一本优秀的“电路设计指南”，而非“电磁兼容性设计手册”。我希望作者能在下一版中，加入更多关于三维电磁仿真对电路性能影响的案例分析，特别是对于大型模块间的串扰问题，这在现代高密度电路板设计中是无法回避的挑战。总而言之，它是一本优秀的入门或中级参考书，但对于前沿的电磁设计和集成化趋势，其深度仍有待加强。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计很有意思，那种深沉的蓝色调，配上简洁的白色字体，给我的第一印象是专业和严谨。我当时在找一本能够系统梳理高频电路设计的参考书，希望能找到一些实用的案例和深入的理论分析。翻开目录，前几章内容涵盖了从基础的传输线理论到复杂的滤波器设计，这正是我所期待的。作者在引言部分就强调了实践的重要性，提到理论知识必须与实际测量相结合，这点非常吸引我。不过，坦白说，我对其中关于微波集成电路（MIC）部分的介绍略感不足，希望能够有更详尽的阻抗匹配网络设计实例。特别是关于电磁兼容性（EMC）的章节，虽然提到了几个基本原则，但缺乏对实际PCB布局中常见问题的深入剖析，比如地平面分割和回流路径控制的优化策略，这些在实际工作中至关重要。总体来说，这本书的理论框架搭建得很扎实，适合作为进阶学习的教材，但对于追求工程实践细节的工程师来说，可能需要结合其他资料进行补充。它更像是一份高质量的学术报告，而非一本工程实操手册。我花了不少时间去消化其中关于Smith圆图的应用，作者的图示清晰明了，有助于理解复杂的反射和匹配过程，这是我非常欣赏的一点。

评分☆☆☆☆☆

这本书的文字风格出乎我的意料，非常流畅自然，读起来没有那种传统教材的枯燥感。作者似乎非常擅长用生动的比喻来解释抽象的电子概念，比如在描述负反馈的稳定性时，他将电路比作一个有弹性的机械系统，一下子就抓住了问题的核心。我特别喜欢它对半导体器件特性的非线性分析部分，没有停留在教科书上简单的理想模型，而是深入探讨了温度漂移和噪声对性能的影响。然而，在讲解功率放大器的偏置电路设计时，我感觉作者的叙述稍显跳跃。从理论推导直接跳到了一个复杂的并联电路结构，中间缺少了必要的简化步骤和设计决策的考量过程。我得反复回去看前几章关于晶体管特性的内容，才能勉强跟上思路。此外，书中涉及的仿真软件操作部分，仅仅是提到了软件的名称和几个基本的仿真指令，对于初学者来说，几乎没有指导意义。我本来期望能看到一些关于ADS或HFSS的具体操作截图和步骤详解，毕竟实验是理论的延伸，软件操作是现代电子工程不可或缺的一环。这本书的理论深度毋庸置疑，但工程落地性稍显不足，更偏向于“知道为什么”，而非“怎么做”。

评分☆☆☆☆☆

我购买这本书主要是冲着它在传感器接口电路方面的专题论述。我对低噪声放大器（LNA）的设计流程非常感兴趣，希望能找到一套系统化的设计流程图。这本书确实提供了LNA设计所需的噪声系数计算、增益分配等关键步骤的数学模型，这一点非常专业。不过，当我尝试将这些公式应用于一个实际项目中时，遇到了困难，因为书中缺少对所用模型的实际适用范围的明确界定。例如，在处理高频下的集肤效应时，书中的公式是基于理想导体的，这在实际PCB走线上显然不准确，但作者并未给出修正系数或参考文献指导。另外，关于数据采集系统中的量化噪声和抖动（Jitter）分析，内容也相对肤浅。我希望看到的是如何通过选择合适的ADC架构（如Sigma-Delta与流水线式）来最小化这些误差源，而不是泛泛而谈。这本书的排版清晰，公式推导过程详尽，对于理解底层物理机制非常有帮助，但它更像是给已经有扎实基础的研究生准备的，对于本科生来说，门槛略高，需要大量的背景知识储备才能完全吸收其精华。