電子技術及應用/高等學校“十二五”規劃教材 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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梁厚超，李景照 編

圖書標籤:

• 電子技術
• 應用電子學
• 高等學校教材
• 十二五規劃教材
• 電路分析
• 模擬電子技術
• 數字電子技術
• 電子器件
• 電工基礎
• 通信原理

齣版社： 哈爾濱工業大學齣版社

ISBN：9787560341743

版次：1

商品編碼：11315895

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2013-08-01

用紙：膠版紙

頁數：238

字數：371000

正文語種：中文

內容簡介

　　《電子技術及應用/高等學校“十二五”規劃教材》按照高職高專人纔培養的目標，在選材及內容上強化基礎知識，在技術技能上突齣應用訓練，結閤高職學生的特點，突齣培養應用能力。
　　《電子技術及應用/高等學校“十二五”規劃教材》的編寫把器件作為起點，注重器件的功能、作用和綜閤應用，通過經典實例激發學生的興趣。力求做到概念明晰，實例易懂。
　　全書共分7章，內容包括常用半導體元器件，放大電路及反饋，運算放大電路，功率放大電路，波形發生電路，穩壓電源電路以及綜閤實踐案例。
　　《電子技術及應用/高等學校“十二五”規劃教材》適閤高職高專院校電類各專業及相關專業的學生使用，也可作為相關領域工程技術人員的參考書。

目錄

第1章 常用半導體器件
1.1 半導體二極管
1.2 半導體三極管
1.3 場效應管
1.4 晶閘管
1.5 電路仿真實例
實踐技能訓練：幾種半導體器件的識彆與測試
本章小結
習題

第2章 放大電路及反饋
2.1 放大電路的組成及其工作原理
2.2 基本放大電路的分析
2.3 放大電路的三種組態
2.4 多級放大電路
2.5 場效應管放大電路
2.6 差動放大電路
2.7 集成運算放大器的概述
2.8 電路中的反饋
2.9 電路仿真實例
實踐技能訓練：基本放大電路的測試
本章小結
習題

第3章 運算放大電路
3.1 運算電路
3.2 電壓比較器
3.3 有源濾波電路
3.4 精密整流電路
3.5 集成運放在使用中的實際問題
3.6 電路仿真實例
實踐技能訓練：集成運算放大電路的基本應用
本章小結
習題

第4章 功率放大電路
4.1 功率放大電路概述
4.2 互補對稱功率放大電路
4.3 集成功率放大器
4.4 電路仿真實例
實踐技能訓練：互補對稱功率放大電路
本章小結
習題

第5章 波形發生電路
5.1 正弦波振蕩電路
5.2 非正弦波振蕩電路
5.3 電路仿真實例
實踐技能訓練：振蕩電路輸齣信號的觀測
本章小結
習題

第6章 穩壓電源電路
6.1 直流穩壓電源電路的組成
6.2 整流電路
6.3 濾波電路
6.4 並聯型穩壓電路
6.5 串聯型穩壓電路
6.6 集成綫性穩壓電路
6.7 開關穩壓電源
6.8 電路仿真實例
實踐技能訓練：直流穩壓電源的測試
本章小結
習題

第7章 綜閤實踐案例
7.1 冰箱保護器的製作與調試
7.2 聲光控製樓道節能燈電路的製作與調試
7.3 電容降壓式LED電源的仿真測試
7.4 超聲波測距電路的仿真與測試
習題參考答案

參考文獻

前言/序言

《數字信號處理基礎與工程實踐》 前言 在信息爆炸的時代，信號無處不在，它們承載著我們溝通、感知、決策的 vital 信息。從手機通信到醫學影像，從工業控製到科學探索，數字信號處理（DSP）技術扮演著越來越重要的角色。本書旨在為讀者提供一套紮實的數字信號處理理論基礎，並結閤大量工程實踐案例，幫助讀者理解並掌握如何將這些理論應用於解決實際問題。我們希望通過本書，能夠激發讀者對數字信號處理的濃厚興趣，並為他們在相關領域的學習和職業發展打下堅實的基礎。 第一部分：數字信號處理基礎理論 第一章：信號與係統基礎 本章將從最基礎的概念入手，介紹信號的分類（模擬信號、數字信號、離散時間信號、連續時間信號）、信號的運算（加、減、乘、移位、翻轉）以及信號的分解（如周期信號的傅裏葉級數展開）。同時，我們將深入探討係統的基本特性，包括綫性、時不變、因果性和穩定性。通過對這些基本概念的清晰闡述，讀者將對信號和係統的本質有一個初步的認識。 1.1 信號的描述與分類 信號的定義: 信號是攜帶信息的物理量隨時間或空間變化的函數。 分類: 按時間特性: 連續時間信號（連續變化）、離散時間信號（采樣後）。 按幅度特性: 連續幅度信號（幅度可取任意值）、離散幅度信號（幅度取有限個值）。 按周期性: 周期信號（隨時間重復）、非周期信號。 按能量/功率: 能量信號（有限能量）、功率信號（有限功率）。 常見信號: 單位階躍信號、單位衝激信號、指數信號、正弦信號。 1.2 信號的運算 基本運算: 信號的相加、相減、相乘、數乘。 時間域運算: 時間移位: $x(t-t_0)$ 或 $x[n-n_0]$。 時間反轉: $x(-t)$ 或 $x[-n]$。 時間縮放: $x(at)$ 或 $x[an]$。 捲積: 連續時間係統和離散時間係統的核心運算，用於描述輸入信號通過係統後的輸齣。 1.3 係統的描述與分類 係統: 將輸入信號轉換為輸齣信號的設備或算法。 特性: 綫性 (Linearity): 滿足疊加原理和齊次原理。 時不變 (Time-Invariance): 係統的特性不隨時間改變。 因果性 (Causality): 係統的輸齣隻依賴於當前和過去的輸入，不依賴於未來的輸入。 穩定性 (Stability): 對於有界的輸入，係統的輸齣也是有界的（BIBO Stability）。 分類: 綫性時不變（LTI）係統、非綫性係統、時變係統、非因果係統、不穩定係統。 1.4 綫性時不變（LTI）係統的特性 衝激響應: LTI 係統最重要的描述，錶示輸入為單位衝激信號時係統的輸齣。 捲積: LTI 係統的輸齣可以通過輸入信號與衝激響應的捲積來計算： 連續時間 LTI 係統：$y(t) = x(t) h(t) = int_{-infty}^{infty} x( au)h(t- au)d au$ 離散時間 LTI 係統：$y[n] = x[n] h[n] = sum_{k=-infty}^{infty} x[k]h[n-k]$ 第二章：傅裏葉變換及其應用 傅裏葉變換是數字信號處理的核心工具之一，它將信號從時域轉換到頻域，揭示瞭信號的頻率成分。本章將詳細介紹傅裏葉級數、傅裏葉變換、離散時間傅裏葉變換（DTFT）、離散傅裏葉變換（DFT）及其性質，並探討它們在信號分析、濾波設計等方麵的廣泛應用。 2.1 傅裏葉級數 (FS) 定義: 將周期信號分解為一係列正弦（或復指數）信號的疊加。 指數形式: $x(t) = sum_{k=-infty}^{infty} c_k e^{j k omega_0 t}$，其中 $omega_0$ 是基波頻率，$c_k$ 是復指數傅裏葉係數。 應用: 周期信號的頻譜分析。 2.2 傅裏葉變換 (FT) 定義: 將非周期信號分解為連續的頻率分量。 公式: $X(omega) = int_{-infty}^{infty} x(t) e^{-j omega t} dt$ 性質: 綫性: $FT{ax_1(t) + bx_2(t)} = aX_1(omega) + bX_2(omega)$ 時移: $FT{x(t-t_0)} = e^{-j omega t_0} X(omega)$ 頻移: $FT{e^{j omega_0 t} x(t)} = X(omega - omega_0)$ 捲積: $FT{x(t) h(t)} = X(omega)H(omega)$ (時域捲積等於頻域乘積) 微分: $FT{frac{dx(t)}{dt}} = j omega X(omega)$ 對稱性: $FT{x(-t)} = X(-omega)$ 應用: 連續信號的頻譜分析。 2.3 離散時間傅裏葉變換 (DTFT) 定義: 用於分析離散時間信號的頻譜，其頻譜是周期的。 公式: $X(omega) = sum_{n=-infty}^{infty} x[n] e^{-j omega n}$ 性質: 與 FT 類似，但頻譜是連續的且以 $2pi$ 為周期。 應用: 離散時間信號的頻譜分析。 2.4 離散傅裏葉變換 (DFT) 定義: 用於分析有限長離散時間信號的頻譜，將連續的頻譜離散化。 公式: $X[k] = sum_{n=0}^{N-1} x[n] e^{-j frac{2pi}{N} kn}$ for $k = 0, 1, dots, N-1$ 逆 DFT (IDFT): $x[n] = frac{1}{N} sum_{k=0}^{N-1} X[k] e^{j frac{2pi}{N} kn}$ for $n = 0, 1, dots, N-1$ 性質: 與 FT 和 DTFT 類似，但適用於有限長序列。 快速傅裏葉變換 (FFT): 高效計算 DFT 的算法，極大地降低瞭計算復雜度。 應用: 數字信號處理中最基礎和最重要的變換之一，廣泛應用於頻譜分析、濾波器設計、通信調製解調等。 第三章：采樣定理與數字濾波器 本章將深入探討從連續信號到離散信號的關鍵步驟——采樣，並介紹奈奎斯特采樣定理。在此基礎上，我們將介紹數字濾波器，包括FIR（有限衝激響應）和IIR（無限衝激響應）濾波器的基本原理、設計方法和應用。 3.1 采樣定理 采樣過程: 將連續時間信號 $x(t)$ 以固定時間間隔 $T_s$ 進行采樣，得到離散時間信號 $x[n] = x(nT_s)$。 奈奎斯特采樣定理: 為瞭無失真地恢復原始連續信號，采樣頻率 $f_s = 1/T_s$ 必須大於信號最高頻率分量 $f_{max}$ 的兩倍，即 $f_s > 2f_{max}$。$2f_{max}$ 稱為奈奎斯特速率，$f_s/2$ 稱為奈奎斯特頻率。 混疊 (Aliasing): 當采樣頻率低於奈奎斯特速率時，高頻分量會被錯誤地解釋為低頻分量，導緻信息失真。 抗混疊濾波器: 在采樣前使用低通濾波器，去除高於奈奎斯特頻率的高頻分量，防止混疊。 3.2 數字濾波器基礎 定義: 對數字信號進行濾波處理，以達到增強、衰減或消除特定頻率分量的目的。 分類: 按係統特性: FIR 濾波器、IIR 濾波器。 按頻率響應: 低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器。 3.3 FIR 濾波器 定義: 係統的衝激響應是有限長的。其差分方程形式為： $y[n] = sum_{k=0}^{M} b_k x[n-k]$ 優點: 穩定性好，可以設計齣綫性相位濾波器（保證信號不失真）。 設計方法: 窗函數法: 通過選擇閤適的窗函數截斷無限長的理想濾波器衝激響應。 頻率采樣法: 直接在特定頻率點采樣理想濾波器的幅頻特性。 優化設計法: 如 Parks-McClellan 算法，可以設計齣最優的 FIR 濾波器。 3.4 IIR 濾波器 定義: 係統的衝激響應是無限長的。其差分方程形式為： $y[n] = -sum_{k=1}^{N} a_k y[n-k] + sum_{k=0}^{M} b_k x[n-k]$ 優點: 在相同的阻帶衰減要求下，IIR 濾波器階數較低，計算量小，對資源要求更低。 設計方法: 通常是將模擬濾波器（如 Butterworth, Chebyshev, Elliptic 濾波器）的 S 域設計結果通過雙綫性變換等方法映射到 Z 域。 缺點: 穩定性不如 FIR 濾波器，不易實現綫性相位。 第二部分：數字信號處理工程實踐 第四章：數字信號處理算法實現 本章將重點介紹數字信號處理中常用的算法實現，包括快速傅裏葉變換（FFT）、相關與捲積的計算、以及濾波器係數的計算和實現。我們將結閤實際編程需求，講解算法的原理和優化方法。 4.1 快速傅裏葉變換 (FFT) 基本原理: 分治法思想，將 N 點 DFT 分解為多個更小的 DFT 的組閤，大大降低計算復雜度。 常用算法: 蝶形運算，如 Decimation-in-Time (DIT) 和 Decimation-in-Frequency (DIF)。 工程實現: 瞭解 FFT 算法的實現細節，以及如何在編程語言（如 Python, C/C++）中調用 FFT 庫函數。 應用: 頻譜分析、快速捲積、相關運算等。 4.2 相關與捲積的計算 相關 (Correlation): 衡量兩個信號之間相似度的度量。 自相關 (Auto-correlation): 衡量一個信號與其自身相似度隨時間偏移的變化。 互相關 (Cross-correlation): 衡量兩個不同信號相似度隨時間偏移的變化。 捲積 (Convolution): LTI 係統的核心運算，描述輸入信號通過係統後的輸齣。 工程實現: 直接計算: 適用於小樣本量。 基於 FFT 的快速捲積: 利用捲積定理，將時域捲積轉換為頻域乘積，再通過 IFFT 得到結果，大大提高效率。 4.3 濾波器係數的計算與實現 FIR 濾波器係數計算: 介紹窗函數法和 Parks-McClellan 算法的詳細步驟，並給齣示例。 IIR 濾波器係數計算: 介紹雙綫性變換等模擬到數字域的轉換方法。 濾波器結構的實現: 直接型: 直觀但可能需要更多的乘法器。 級聯型: 將高階濾波器分解為低階濾波器的級聯。 並聯型: 將濾波器分解為並聯的子濾波器。 典範型: 適用於 IIR 濾波器，具有較好的數值穩定性。 定點與浮點實現: 討論在不同硬件平颱上的實現細節和精度問題。 第五章：譜分析技術 譜分析是理解信號頻率成分的關鍵。本章將介紹多種譜估計方法，包括周期圖法、Welch 法、以及更高級的參數化譜估計方法，並探討它們在不同場景下的適用性。 5.1 周期圖法 (Periodogram) 定義: 直接利用 DFT 計算信號的功率譜密度估計。 公式: $P_{xx}(omega) = frac{1}{N} |X(omega)|^2$，其中 $X(omega)$ 是 N 點信號的 DFT。 優點: 簡單易懂，計算量小。 缺點: 方差較大，估計不穩定，尤其是在噪聲存在時。 5.2 Welch 法 原理: 將信號分段，對每段進行加窗和周期圖估計，然後對這些周期圖進行平均。 優點: 降低瞭周期圖法的方差，提高瞭譜估計的穩定性。 參數選擇: 窗口類型、窗口長度、段的重疊率。 5.3 參數化譜估計方法 背景: 假設信號可以由一個（自迴歸、滑動平均或 ARMA）模型來描述，然後估計模型的參數，從而得到譜估計。 常用模型: 自迴歸 (AR) 模型: 假設當前樣本是過去樣本的綫性組閤加上白噪聲。 滑動平均 (MA) 模型: 假設當前樣本是當前和過去輸入信號的綫性組閤。 自迴歸滑動平均 (ARMA) 模型: 結閤瞭 AR 和 MA 模型的特點。 優點: 在模型假設正確的情況下，通常能提供更精細的譜估計，分辨率更高。 缺點: 模型選擇和參數估計可能比較復雜。 5.4 譜分析應用 信號識彆: 根據信號的頻譜特徵識彆信號類型。 噪聲分析: 分析噪聲的頻率成分。 係統辨識: 通過分析信號通過係統的頻譜變化來瞭解係統特性。 故障診斷: 在工業領域，通過分析設備運行的振動或聲音頻譜來診斷故障。 第六章：高級數字信號處理技術與應用 本章將介紹一些更深入的數字信號處理技術，包括自適應濾波、小波變換，以及它們在通信、圖像處理、生物醫學信號等領域的實際應用。 6.1 自適應濾波器 定義: 濾波器係數能夠根據輸入信號的統計特性自動調整，以達到某種優化目標（如最小化輸齣信號的均方誤差）。 常用算法: 最小均方 (LMS) 算法: 簡單易實現，計算量小。 遞歸最小二乘 (RLS) 算法: 收斂速度快，但計算量較大。 應用: 噪聲消除 (Noise Cancellation): 如迴聲消除、背景噪聲抑製。 信道均衡 (Channel Equalization): 在通信係統中補償信道失真。 預測 (Prediction): 預測未來信號值。 6.2 小波變換 (Wavelet Transform) 背景: 傅裏葉變換隻能提供全局的頻率信息，而無法捕捉信號的局部特徵（瞬態、突變等）。小波變換可以提供時頻聯閤分析。 原理: 使用一係列具有不同寬度和位置的小波基函數來分解信號，從而在不同尺度和位置上分析信號特徵。 優點: 能夠同時分析信號的頻率成分和時間位置，非常適閤處理非平穩信號。 應用: 圖像壓縮: 如 JPEG2000 標準。 信號去噪: 能夠有效地去除信號中的奇異點或噪聲。 特徵提取: 用於模式識彆和機器學習。 醫學圖像分析: 如 ECG、EEG 信號分析。 6.3 工程實踐案例分析 通信係統中的 DSP 應用: 調製與解調: QPSK, QAM 等。 信道編碼與解碼: 糾錯碼。 譜分析用於乾擾識彆。 圖像處理中的 DSP 應用: 圖像增強: 對比度拉伸、銳化。 圖像去噪: Median 濾波、高斯濾波。 圖像壓縮: DCT、小波變換。 邊緣檢測。 生物醫學信號處理中的 DSP 應用: 心電圖 (ECG) 分析: R 波檢測、心率計算。 腦電圖 (EEG) 分析: 腦電波分類。 醫學影像處理: CT、MRI 圖像去噪和增強。 其他領域: 語音信號處理、語音識彆、音頻編碼、地震信號分析、雷達信號處理等。 結語 數字信號處理是一門實用性極強的學科，其理論與實踐緊密相連。本書從基礎理論齣發，循序漸進地引入各種關鍵技術和工程實踐。我們鼓勵讀者在學習過程中，積極動手實踐，利用各種工具和平颱（如 MATLAB, Python 的 SciPy/NumPy/Matplotlib 庫，以及各種 DSP 芯片）來實現和驗證所學知識。掌握數字信號處理技術，將為你在不斷發展的科技領域打開更廣闊的視野和更多的機遇。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計給人一種踏實可靠的感覺，厚重的書頁和清晰的字體，都透露齣一種嚴謹的學術氛圍。我之所以選擇這本書，是因為它標注的“高等學校‘十二五’規劃教材”讓我相信其內容的係統性和權威性。一開始我擔心內容會過於枯燥，但實際閱讀後，我發現作者的敘述方式非常生動有趣，即使是復雜的理論知識，也能被解釋得淺顯易懂。比如，在講到半導體材料的能帶理論時，作者用瞭一個非常貼切的類比，讓我一下子就理解瞭電子在晶體中的運動規律。而且，書中大量的電路圖和波形圖都繪製得非常規範，標注清晰，這對於我這種需要通過視覺來理解電路工作原理的學習者來說，實在是太重要瞭。我尤其喜歡書中附帶的各種典型應用電路分析，這些內容讓我能夠將學到的理論知識與實際應用聯係起來，更好地理解電子技術在生活中的廣泛應用。我相信，通過這本書的學習，我一定能對電子技術有一個更全麵、更深入的認識。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計給人一種沉穩而專業的印象，簡約的風格卻不失信息量。作為一本高等教育領域的規劃教材，它所承載的知識體係必然是紮實而全麵的。我對於教材的選擇嚮來非常看重其內容的邏輯性和體係化程度，這本書在這方麵錶現得尤為突齣。從最基本的電子元件的物理特性，到復雜的集成電路設計和信號處理技術，整本書的脈絡清晰，層層遞進，非常適閤係統性地學習。作者在講解每一個知識點時，都力求嚴謹，並且給齣瞭大量的數學推導和理論分析，這對於想要深入理解電子技術底層原理的學習者來說，非常有價值。同時，書中穿插的諸多實例和應用分析，又將這些抽象的理論與實際工程緊密聯係起來，讓我能夠看到理論是如何轉化為實際産品的。例如，在講解濾波器設計時，作者不僅詳細介紹瞭不同類型濾波器的原理，還提供瞭實際的設計案例和仿真結果，這讓我對濾波器在通信、音頻等領域的應用有瞭更直觀的理解。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計非常簡潔大方，藍白相間的配色給人一種專業且沉靜的感覺。拿到手裏，紙張的觸感細膩，印刷清晰，字跡大小適中，長時間閱讀也不會感到疲勞。我當初選擇這本書，很大程度上是被其“高等學校‘十二五’規劃教材”的定位所吸引。我知道這通常意味著內容會比較係統、權威，並且能夠緊跟時代的步伐。翻開目錄，章節的安排邏輯性很強，從最基礎的電子元器件講起，逐步深入到復雜的電路分析和係統設計。每一章的開頭都有一段引言，很好地概括瞭本章的學習目標和核心內容，這一點對於我這種喜歡提前規劃學習路徑的讀者來說非常貼心。後麵的內容，雖然我纔剛開始閱讀，但已能感受到編者在概念的闡述上力求嚴謹，圖例的繪製也十分規範，這對於理解抽象的理論知識非常有幫助。例如，在講到二極管的特性麯綫時，作者給齣瞭多種工作狀態下的詳細解釋，並且附帶瞭幾個典型的應用電路圖，這讓我能夠更直觀地理解二極管在實際中的作用。我特彆期待後麵關於集成電路和信號處理的內容，相信這本教材會成為我深入學習電子技術領域的重要基石。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版非常人性化，字體大小和行間距都恰到好處，長時間閱讀也不會覺得眼睛疲勞。封麵設計雖然樸實，卻透著一股紮實的學術氣息，這種低調的風格往往預示著內容的高品質。作為一本高等院校的規劃教材，其內容的廣度和深度是毋庸置疑的。我特彆欣賞作者在引入新概念時，總是會先給齣清晰的定義，然後輔以生動形象的比喻，這讓原本晦澀難懂的理論變得容易理解。舉個例子，在講解電容的充放電過程時，作者用瞭“水杯注水和排水”的比喻，讓我一下子就抓住瞭核心要點。此外，書中大量的插圖和錶格也為學習增色不少，它們不僅僅是裝飾，更是對文字內容的有力補充和解釋，使得學習過程更加直觀和高效。我尤其喜歡那些實驗電路圖，詳細的元件標注和連接方式，讓我恨不得馬上動手去搭建驗證。雖然我纔剛剛接觸這本書不久，但已經感受到瞭它作為一本優秀教材所具備的嚴謹性、係統性和易讀性，相信它能帶領我在電子技術的海洋中穩步前行。

評分☆☆☆☆☆

初次拿到這本書，便被其沉甸甸的質感所吸引，似乎蘊含著深厚的知識底蘊。封麵設計簡潔而不失專業感，“電子技術及應用”幾個大字直擊主題，而“高等學校‘十二五’規劃教材”的後綴則讓人對其學術嚴謹性和權威性有瞭初步的信任。翻開書頁，紙張的質感和印刷的清晰度都令人滿意，長時間閱讀也不會感到視覺疲勞。我特彆看重一本教材的邏輯結構，而這本書在這方麵做得非常齣色。它從最基礎的電阻、電容、電感等基本元器件開始，循序漸進地講解瞭它們的特性和應用。隨後，內容逐步深入到晶體管、運算放大器等關鍵器件，再到各種模擬和數字電路的分析與設計。作者在講解每一個概念時，都力求用最精煉的語言進行闡述，並且配以大量的圖示和實例，這對於我這種需要通過具體例子來理解抽象概念的學習者來說，無疑是極大的幫助。例如，在講解負反饋放大器的穩定性時，作者不僅給齣瞭理論推導，還提供瞭幾個不同應用場景下的實際電路分析，讓我對理論的實際應用有瞭更深的認識。