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李响初 著

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店铺： 博学精华图书专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111345923

商品编码：29708156777

包装：平装

出版时间：2011-08-01

基本信息

书名:数字电子技术基础与技能

：29.00元

售价：19.7元,便宜9.3元,折扣67

作者:李响初

出版社：机械工业出版社

出版日期：2011-08-01

ISBN：9787111345923

字数：349000

页码：175

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.381kg

编辑推荐

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本书根据中职生源的特点，本着“理论浅、应用多、内容新”的原则精简教学内容，删减了大量在工程技术中根本不用或很少使用的内部结构分析和理论计算。文字叙述通俗易懂，尽量克服以往中职生对电子技术理论知难而退的心理障碍。本书在教学内容的组织上采用模块化编写模式，在讲解基本知识点的基础上，设计了“本章导读”、“话题引入”、“想一想”、“注意”、“阅读材料”等模块，强调实践技能的培养。版面安排上，收集了大量的图片、图表，采用图文并茂的编排形式，提高内容的直观性和形象性，以便于理解和掌握理论知识，同时也为学生的自主学习创造了条件。本书选材注重实用性、结构合理性和新颖性，还提供了大量常用集成电路芯片，并对其内部结构、应用特性、控制功能等进行了说明，便于读者查阅与引用。

内容提要

本书根据教育部新颁布的《中等职业学校电子技术基础与技能教学大纲》编写，主要内容包括：数字电路基础，组合逻辑电路，触发器，时序逻辑电路，脉冲波形的产生与变换，数／模和模／数转换，半导体存储器等。除了相应的知识讲解外，还设计了课堂实验、技能训练等环节，实现了理论实践一体化。内容编排以够用和实用为原则，循序渐进、由浅入深，将枯燥的理论与有趣的实践紧密结合起来，符合职业学校学生的认知规律。本书在表现形式上也进行了有益的尝试，设计了“本章导读”、“话题引入”、“课堂实验”、“想一想”、“注意”、“阅读材料”等模块，并将与现实生活联系紧密的电子技术知识引入书中，丰富了教学形式，也提高了学生的阅读兴趣。
本书可作为职业学校电子类专业通用教材，也可作为相关专业工程技术人员的学习与参考用书。

目录

作者介绍

文摘

序言

《精密仪器中的微弱信号捕捉与处理》 内容简介 本书深入探讨了在精密仪器领域中，如何有效地捕捉、放大、滤波以及数字化微弱信号的核心技术与实践方法。本书旨在为从事精密仪器设计、研发、应用及维护的工程师、研究人员以及相关专业的学生提供一本全面而实用的参考手册。我们将从微弱信号的本质特性出发，逐层解析其在不同应用场景下遇到的挑战，并详细介绍当前主流的解决方案和前沿技术。 第一章 微弱信号的本质与挑战 本章首先对“微弱信号”这一概念进行界定，区分其与噪声的界限，并从物理学和工程学的角度分析微弱信号的常见来源，如传感器输出、生物电信号、射频信号的微弱部分等。我们将详细阐述微弱信号所面临的主要挑战，包括： 极低的信噪比（SNR）： 微弱信号往往被淹没在各种噪声之中，如何有效提取信号是首要难题。噪声的来源多种多样，包括热噪声、散粒噪声、闪烁噪声、外部电磁干扰（EMI）等。我们将深入分析这些噪声的物理机制，并探讨其对信号完整性的影响。 信号的动态范围： 微弱信号的幅值可能非常小，而与之共存的信号或干扰可能幅值巨大，如何在一个系统中处理如此大的动态范围是另一个关键问题。 信号的频率特性： 微弱信号可能存在于很宽的频率范围内，甚至在某些特定的窄带频率上，对其进行精确的频率分析和选择具有挑战性。 时间变化特性： 很多微弱信号具有瞬态、周期性或非周期性的时间变化特性，如何实时、准确地捕捉和记录这些变化是设计的难点。 环境影响： 温度、湿度、电磁场等环境因素的微小变化都可能引入额外的误差，甚至改变信号的幅值和形态。 传感器的局限性： 传感器的灵敏度、带宽、线性度、自噪声等都会直接影响到微弱信号的捕捉效果。 第二章 微弱信号的传感器接口技术 本章专注于微弱信号产生源头的传感器与信号调理电路之间的接口设计。我们将重点介绍： 不同类型传感器的接口特性： 针对电压型、电流型、阻抗型、电容型、压电型等不同输出特性的传感器，介绍其最适合的接口电路设计。例如，对于输出阻抗高的传感器，通常需要采用高输入阻抗的放大器；对于输出阻抗低的传感器，则可能需要考虑电流放大或电压转换。 阻抗匹配与接地技术： 详细讲解如何在传感器与前端电路之间实现最佳的阻抗匹配，以最大化信号传输效率并最小化反射损耗。同时，强调有效的接地技术对于抑制共模噪声和差模噪声至关重要。我们将介绍单点接地、星型接地、接地环等概念及其应用场景。 屏蔽与隔离技术： 探讨各种屏蔽材料（如导电织物、金属外壳）和屏蔽结构（如法拉第笼）在防止外部电磁干扰方面的作用。介绍光电隔离、变压器隔离等隔离技术，以实现电路间的电气隔离，降低共模电压的影响。 传感器校准与补偿： 讨论传感器在不同工作条件下的漂移、非线性等问题，以及如何通过硬件或软件的方法进行校准和补偿，以保证测量精度。 第三章 微弱信号的低噪声放大技术 放大是微弱信号处理中不可或缺的一环。本章将深入讲解低噪声放大器的设计与选择： 噪声的来源与模型： 详细介绍运算放大器（Op-amp）内部的两种主要噪声源：输入电压噪声和输入电流噪声，以及它们如何影响整体的输出噪声。我们将讲解噪声电压谱密度、噪声电流谱密度等概念，并介绍如何根据信号源的阻抗特性选择最优的放大器。 跨阻放大器（TIA）： 重点讲解跨阻放大器在处理电流输出型传感器（如光电二极管、光电倍增管）时的优势，以及其噪声分析和增益带宽积的优化。 仪表放大器（IA）： 介绍仪表放大器在差分信号测量中的应用，强调其高共模抑制比（CMRR）和易于增益设置的特点，以及在生物电信号、桥式传感器等测量中的应用。 低噪声运算放大器选型： 提供一套系统性的低噪声运算放大器选型指南，包括考虑的指标（如输入电压噪声密度、输入电流噪声密度、带宽、压摆率、功耗等）以及不同应用场景下的推荐。 放大器级联与噪声折叠： 分析多级放大电路中的噪声贡献，讲解噪声折叠的概念，以及如何通过合理地设计放大器级联来最小化整体噪声。 主动滤波器设计： 介绍如何将低噪声放大器与滤波器结合，实现既有增益又有滤波功能的信号调理。 第四章 微弱信号的滤波技术 滤波是分离微弱信号与噪声的关键手段。本章将全面介绍各种滤波技术： 模拟滤波器： 无源滤波器： RC、RL、LC滤波器的基本原理、设计计算及局限性。 有源滤波器： Sallen-Key、MFB等拓扑结构，Butterworth、Chebyshev、Bessel等滤波器响应特性的比较，以及在低频和高频信号滤波中的应用。 陷波器与梳状滤波器： 用于消除特定频率干扰，如工频干扰、射频干扰等。 数字滤波器： FIR（有限冲激响应）滤波器： 线性相位特性，设计方法（窗函数法、频率采样法、最优设计法），及其在实时信号处理中的应用。 IIR（无限冲激响应）滤波器： 结构相对简单，计算量小，但可能存在相位失真，介绍其设计方法（双线性变换法、脉冲不变法）及其与模拟滤波器的对应关系。 自适应滤波器： 如LMS、RLS算法，用于消除时变噪声，在回声消除、噪声消除等领域有重要应用。 小波变换与奇异谱分析（SSA）： 介绍这些非线性、多分辨率的信号分析方法在分解信号、提取微弱成分、去除复杂噪声方面的优势。 滤波器组与多速率滤波： 针对复杂信号的频谱特性，设计滤波器组实现信号的多通道分析，或采用多速率滤波技术实现降采样和升采样。 第五章 微弱信号的模数转换（ADC）技术 将模拟的微弱信号转换为数字信号是实现后续处理的前提。本章将深入探讨ADC技术： ADC的性能指标： 详细讲解有效位数（ENOB）、信号噪声比（SNR）、无杂散响应（SFDR）、积分非线性（INL）、微分非线性（DNL）、功耗等关键指标的含义及其对微弱信号测量的影响。 主流ADC架构： 逐次逼近型（SAR）ADC： 兼顾速度与分辨率，应用广泛。 Σ-Δ（Sigma-Delta）ADC： 极高分辨率，适合低频微弱信号，详细介绍其过采样、噪声整形等原理。 流水线（Pipeline）ADC： 高速高分辨率，常用于宽带信号采集。 双斜率（Dual-Slope）ADC： 高精度，适合慢速信号测量。 ADC的采样定理与混叠： 再次强调奈奎斯特采样定理，以及如何通过抗混叠滤波器和提高采样率来避免混叠现象。 ADC的前端调理： 介绍ADC驱动电路的设计，以及如何根据ADC的输入特性选择合适的放大器和滤波器，确保ADC能够准确捕捉信号。 低功耗ADC设计： 针对便携式和嵌入式设备，探讨低功耗ADC的设计策略和功耗优化技术。 第六章 微弱信号的信号处理与分析 本章将介绍数字化后的微弱信号的进一步处理和分析技术： 数字信号处理（DSP）基础： 离散傅里叶变换（DFT）、快速傅里叶变换（FFT）在频谱分析中的应用，以及时域、频域的信号处理方法。 降噪算法： 除滤波器外，介绍阈值法、小波去噪、经验模态分解（EMD）等更高级的降噪技术。 信号 Averaging（平均）技术： 对于重复出现的周期性微弱信号，通过多次平均可以显著提高信噪比。介绍同步平均（SAM）和随机平均等方法。 锁定放大器（Lock-in Amplifier）原理与应用： 详细介绍锁定放大器如何通过同步检测技术从极度噪声的环境中提取微弱的、特定频率的信号，是痕量分析、弱磁场测量等领域的关键设备。 脉冲探测与时间分辨分析： 对于瞬态微弱信号，介绍脉冲探测算法、时间分辨测量技术，如时间相关单光子计数（TCSPC）。 数据采集与存储： 探讨高速、大容量数据采集卡的选型与使用，以及如何进行高效的数据存储和管理。 第七章 微弱信号在精密仪器中的应用实例 本章将通过具体的应用案例，展示本书介绍的微弱信号处理技术的实际应用： 生物医学仪器： 如ECG、EEG、EMG信号的捕捉与分析，微弱的生物标记物检测。 高精度测量仪器： 如痕量气体分析仪、磁场探测器、激光雷达（LiDAR）、射电望远镜前端。 通信与导航系统： 弱信号接收、射频前端设计。 工业自动化与检测： 传感器信号的精确采集与处理，无损检测。 科学研究设备： 粒子探测器、天文探测设备。 第八章 实践中的问题与优化 本章将聚焦于实际工程设计中可能遇到的问题，并提供解决方案： PCB布局与布线技巧： 如何通过合理的PCB布局和布线来降低噪声耦合，保证信号完整性。 电源和地线设计： 详细讲解低噪声电源的设计，以及多点接地、地线隔离等技术。 电磁兼容性（EMC）设计： 介绍如何从设计源头规避EMC问题，提高仪器的抗干扰能力。 热噪声与温漂的抑制： 探讨如何选择低噪声元器件，以及通过恒温控制等手段来减小热噪声和温漂的影响。 软件与硬件协同优化： 强调软件算法与硬件设计的协同工作，以达到最佳的信号处理效果。 本书的编写风格力求严谨、深入，同时注重理论与实践相结合。每个章节都配有详细的原理分析、数学推导和工程实例，旨在帮助读者建立扎实的理论基础，并掌握解决实际问题的能力。通过阅读本书，读者将能够深刻理解微弱信号处理的复杂性，并能设计出性能优越、可靠性高的精密仪器。

评分☆☆☆☆☆

这本《数字电子技术基础与技能》简直是为我这种电子小白量身定做的！我记得我第一次接触数字电路的时候，那些逻辑门、布尔代数、真值表，简直像看天书一样，完全摸不着头脑。这本书的作者非常高明，他没有一上来就抛出一大堆复杂的公式和晦涩的理论，而是用了很多生动的比喻和生活中的例子来引入概念。比如，解释“与非门”的时候，他居然把这个概念和我们日常生活中那种“既要A也要B，缺一不可”的条件联系起来，一下子就让我明白了它的逻辑关系。再比如，在讲到时序逻辑电路时，他没有直接堆砌复杂的时序图，而是用了一个非常形象的“流水线生产”模型来解释触发器的工作原理，让人在轻松愉快的阅读体验中，不知不觉地就掌握了核心知识点。更让我惊喜的是，书中的每一个章节后面都配有大量的“动手实践”小任务，这些任务的设计非常巧妙，都是从最基础的元器件开始，逐步引导你搭建出简单的数字系统，比如一个简单的加法器，或者一个简单的计数器。这种理论与实践紧密结合的学习方式，极大地增强了我的学习兴趣和动手能力。这本书真的让我对数字电子技术从最初的畏惧变成了现在的热爱，强烈推荐给所有想入门的朋友们！

评分☆☆☆☆☆

说实话，我买过好几本号称“基础”的数字电路书，结果都是读得云里雾里，不是公式太多就是图例太少，根本无法建立起完整的知识框架。这本《数字电子技术基础与技能》给我的感觉是——它真的在乎读者的学习感受。最让我印象深刻的是它对时序电路的讲解。以前我对JK触发器、D触发器、T触发器的区别总是混淆不清，总是要查阅笔记。但这本书通过引入“状态转移图”的概念，并辅以大量动画般的文字描述，清晰地展示了不同触发器在接收到时钟脉冲后的“行为模式”。它不是机械地告诉你“D触发器是同步的”，而是让你“看到”数据是如何在时钟沿被锁存进去的。这种对“动态过程”的细腻刻画，彻底帮我解决了困扰已久的概念障碍。书中的排版和图表设计也极为用心，色彩分明的逻辑图例，加上恰到好处的留白，使得长时间阅读也不会感到视觉疲劳。这绝对是一本经过深思熟虑、旨在真正教会读者的优秀教材。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值在于其“技能”二字得到了充分的体现。很多数字电子书，读完之后，你合上书本，依然不知道如何下手去实现一个功能。但这本《数字电子技术基础与技能》的结构设计，仿佛就是一条从需求分析到最终实现的完整路径图。它将复杂的数字系统拆解成了清晰的模块单元，例如，如何设计一个简易的串行数据接收器，它会一步步引导你完成从状态机的设计、逻辑方程的化简、到最终使用特定芯片进行实现的整个过程。特别值得称赞的是，书中对硬件描述语言（HDL）的应用部分，虽然不深入到VHDL或Verilog的全部语法，但其对基本结构和设计思路的阐述，清晰地展示了如何将抽象的逻辑转化为可综合的代码。这种“理论学习——模块化设计——仿真验证（思路层面）”的学习闭环，极大地提升了我的实战准备度。它不是让你死记硬背元器件型号，而是训练你像一个系统架构师一样去思考问题，如何用最少的逻辑资源实现最可靠的功能，这一点，是任何只讲理论的书籍所无法比拟的。

评分☆☆☆☆☆

我是一名自学嵌入式系统的爱好者，但在进行更底层的硬件编程时，常常感觉自己的数字基础不够扎实，尤其是在理解微处理器的工作时钟同步和中断处理机制时，总是感觉隔了一层纱。这本书，或者说它的精髓部分，正好弥补了我的这一短板。它对脉冲信号、时钟沿以及毛刺（Glitch）的分析细致入微，这直接关系到如何设计稳定可靠的时序逻辑电路。书中对“竞争冒险”的讨论，以及如何通过消除或同步来解决，处理得非常专业且易于理解。它没有停留在理论层面，而是展示了这些潜在问题在实际PCB设计中可能导致的严重后果。对于我而言，它提供的不仅仅是知识，更是一种“工程师的思维模式”——时刻关注信号的完整性和时序的准确性。阅读这本书的过程，就像是跟一位经验丰富的老工程师在进行一对一的交流，他总能在关键节点上点拨你，让你领悟到教科书上往往一笔带过却至关重要的细节。这本书对系统稳定性的重视程度，让我对其专业性深信不疑。

评分☆☆☆☆☆

我对电子工程领域的研究兴趣由来已久，但市面上很多教材要么过于偏重理论推导，要么过于强调特定领域的应用，缺乏系统性。然而，这本《数字电子技术基础与技能》成功地找到了一个绝佳的平衡点。它深入浅出地剖析了数字系统的底层逻辑，从晶体管级别的开关特性开始，稳步构建起组合逻辑和时序逻辑的宏伟殿堂。我特别欣赏它在介绍复杂电路如优先编码器、数据选择器等时所展现出的严谨性。作者不仅清晰地阐述了它们的功能，更重要的是，深入分析了其在实际系统中的地位和作用，而不是仅仅停留在“如何使用”的层面。书中对于不同逻辑系列（如TTL、CMOS）的特性对比分析非常透彻，这对于理解现代集成电路的设计约束至关重要。此外，书中对电路故障诊断和排除的章节，简直是实战宝典。它不是简单地罗列故障现象，而是提供了一套系统化的排查思路和工具使用方法，这对于一个需要维护和优化现有系统的工程师来说，价值无可估量。这本书的深度和广度，足以支撑一个专业人士在日常工作中的参考需求。