电子技术及应用/高等学校“十二五”规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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梁厚超，李景照 编

图书标签:

• 电子技术
• 应用电子学
• 高等学校教材
• 十二五规划教材
• 电路分析
• 模拟电子技术
• 数字电子技术
• 电子器件
• 电工基础
• 通信原理

出版社： 哈尔滨工业大学出版社

ISBN：9787560341743

版次：1

商品编码：11315895

包装：平装

开本：16开

出版时间：2013-08-01

用纸：胶版纸

页数：238

字数：371000

正文语种：中文

内容简介

　　《电子技术及应用/高等学校“十二五”规划教材》按照高职高专人才培养的目标，在选材及内容上强化基础知识，在技术技能上突出应用训练，结合高职学生的特点，突出培养应用能力。
　　《电子技术及应用/高等学校“十二五”规划教材》的编写把器件作为起点，注重器件的功能、作用和综合应用，通过经典实例激发学生的兴趣。力求做到概念明晰，实例易懂。
　　全书共分7章，内容包括常用半导体元器件，放大电路及反馈，运算放大电路，功率放大电路，波形发生电路，稳压电源电路以及综合实践案例。
　　《电子技术及应用/高等学校“十二五”规划教材》适合高职高专院校电类各专业及相关专业的学生使用，也可作为相关领域工程技术人员的参考书。

目录

第1章 常用半导体器件
1.1 半导体二极管
1.2 半导体三极管
1.3 场效应管
1.4 晶闸管
1.5 电路仿真实例
实践技能训练：几种半导体器件的识别与测试
本章小结
习题

第2章 放大电路及反馈
2.1 放大电路的组成及其工作原理
2.2 基本放大电路的分析
2.3 放大电路的三种组态
2.4 多级放大电路
2.5 场效应管放大电路
2.6 差动放大电路
2.7 集成运算放大器的概述
2.8 电路中的反馈
2.9 电路仿真实例
实践技能训练：基本放大电路的测试
本章小结
习题

第3章 运算放大电路
3.1 运算电路
3.2 电压比较器
3.3 有源滤波电路
3.4 精密整流电路
3.5 集成运放在使用中的实际问题
3.6 电路仿真实例
实践技能训练：集成运算放大电路的基本应用
本章小结
习题

第4章 功率放大电路
4.1 功率放大电路概述
4.2 互补对称功率放大电路
4.3 集成功率放大器
4.4 电路仿真实例
实践技能训练：互补对称功率放大电路
本章小结
习题

第5章 波形发生电路
5.1 正弦波振荡电路
5.2 非正弦波振荡电路
5.3 电路仿真实例
实践技能训练：振荡电路输出信号的观测
本章小结
习题

第6章 稳压电源电路
6.1 直流稳压电源电路的组成
6.2 整流电路
6.3 滤波电路
6.4 并联型稳压电路
6.5 串联型稳压电路
6.6 集成线性稳压电路
6.7 开关稳压电源
6.8 电路仿真实例
实践技能训练：直流稳压电源的测试
本章小结
习题

第7章 综合实践案例
7.1 冰箱保护器的制作与调试
7.2 声光控制楼道节能灯电路的制作与调试
7.3 电容降压式LED电源的仿真测试
7.4 超声波测距电路的仿真与测试
习题参考答案

参考文献

前言/序言

《数字信号处理基础与工程实践》 前言 在信息爆炸的时代，信号无处不在，它们承载着我们沟通、感知、决策的 vital 信息。从手机通信到医学影像，从工业控制到科学探索，数字信号处理（DSP）技术扮演着越来越重要的角色。本书旨在为读者提供一套扎实的数字信号处理理论基础，并结合大量工程实践案例，帮助读者理解并掌握如何将这些理论应用于解决实际问题。我们希望通过本书，能够激发读者对数字信号处理的浓厚兴趣，并为他们在相关领域的学习和职业发展打下坚实的基础。 第一部分：数字信号处理基础理论 第一章：信号与系统基础 本章将从最基础的概念入手，介绍信号的分类（模拟信号、数字信号、离散时间信号、连续时间信号）、信号的运算（加、减、乘、移位、翻转）以及信号的分解（如周期信号的傅里叶级数展开）。同时，我们将深入探讨系统的基本特性，包括线性、时不变、因果性和稳定性。通过对这些基本概念的清晰阐述，读者将对信号和系统的本质有一个初步的认识。 1.1 信号的描述与分类 信号的定义: 信号是携带信息的物理量随时间或空间变化的函数。 分类: 按时间特性: 连续时间信号（连续变化）、离散时间信号（采样后）。 按幅度特性: 连续幅度信号（幅度可取任意值）、离散幅度信号（幅度取有限个值）。 按周期性: 周期信号（随时间重复）、非周期信号。 按能量/功率: 能量信号（有限能量）、功率信号（有限功率）。 常见信号: 单位阶跃信号、单位冲激信号、指数信号、正弦信号。 1.2 信号的运算 基本运算: 信号的相加、相减、相乘、数乘。 时间域运算: 时间移位: $x(t-t_0)$ 或 $x[n-n_0]$。 时间反转: $x(-t)$ 或 $x[-n]$。 时间缩放: $x(at)$ 或 $x[an]$。 卷积: 连续时间系统和离散时间系统的核心运算，用于描述输入信号通过系统后的输出。 1.3 系统的描述与分类 系统: 将输入信号转换为输出信号的设备或算法。 特性: 线性 (Linearity): 满足叠加原理和齐次原理。 时不变 (Time-Invariance): 系统的特性不随时间改变。 因果性 (Causality): 系统的输出只依赖于当前和过去的输入，不依赖于未来的输入。 稳定性 (Stability): 对于有界的输入，系统的输出也是有界的（BIBO Stability）。 分类: 线性时不变（LTI）系统、非线性系统、时变系统、非因果系统、不稳定系统。 1.4 线性时不变（LTI）系统的特性 冲激响应: LTI 系统最重要的描述，表示输入为单位冲激信号时系统的输出。 卷积: LTI 系统的输出可以通过输入信号与冲激响应的卷积来计算： 连续时间 LTI 系统：$y(t) = x(t) h(t) = int_{-infty}^{infty} x( au)h(t- au)d au$ 离散时间 LTI 系统：$y[n] = x[n] h[n] = sum_{k=-infty}^{infty} x[k]h[n-k]$ 第二章：傅里叶变换及其应用 傅里叶变换是数字信号处理的核心工具之一，它将信号从时域转换到频域，揭示了信号的频率成分。本章将详细介绍傅里叶级数、傅里叶变换、离散时间傅里叶变换（DTFT）、离散傅里叶变换（DFT）及其性质，并探讨它们在信号分析、滤波设计等方面的广泛应用。 2.1 傅里叶级数 (FS) 定义: 将周期信号分解为一系列正弦（或复指数）信号的叠加。 指数形式: $x(t) = sum_{k=-infty}^{infty} c_k e^{j k omega_0 t}$，其中 $omega_0$ 是基波频率，$c_k$ 是复指数傅里叶系数。 应用: 周期信号的频谱分析。 2.2 傅里叶变换 (FT) 定义: 将非周期信号分解为连续的频率分量。 公式: $X(omega) = int_{-infty}^{infty} x(t) e^{-j omega t} dt$ 性质: 线性: $FT{ax_1(t) + bx_2(t)} = aX_1(omega) + bX_2(omega)$ 时移: $FT{x(t-t_0)} = e^{-j omega t_0} X(omega)$ 频移: $FT{e^{j omega_0 t} x(t)} = X(omega - omega_0)$ 卷积: $FT{x(t) h(t)} = X(omega)H(omega)$ (时域卷积等于频域乘积) 微分: $FT{frac{dx(t)}{dt}} = j omega X(omega)$ 对称性: $FT{x(-t)} = X(-omega)$ 应用: 连续信号的频谱分析。 2.3 离散时间傅里叶变换 (DTFT) 定义: 用于分析离散时间信号的频谱，其频谱是周期的。 公式: $X(omega) = sum_{n=-infty}^{infty} x[n] e^{-j omega n}$ 性质: 与 FT 类似，但频谱是连续的且以 $2pi$ 为周期。 应用: 离散时间信号的频谱分析。 2.4 离散傅里叶变换 (DFT) 定义: 用于分析有限长离散时间信号的频谱，将连续的频谱离散化。 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 $n = 0, 1, dots, N-1$ 性质: 与 FT 和 DTFT 类似，但适用于有限长序列。 快速傅里叶变换 (FFT): 高效计算 DFT 的算法，极大地降低了计算复杂度。 应用: 数字信号处理中最基础和最重要的变换之一，广泛应用于频谱分析、滤波器设计、通信调制解调等。 第三章：采样定理与数字滤波器 本章将深入探讨从连续信号到离散信号的关键步骤——采样，并介绍奈奎斯特采样定理。在此基础上，我们将介绍数字滤波器，包括FIR（有限冲激响应）和IIR（无限冲激响应）滤波器的基本原理、设计方法和应用。 3.1 采样定理 采样过程: 将连续时间信号 $x(t)$ 以固定时间间隔 $T_s$ 进行采样，得到离散时间信号 $x[n] = x(nT_s)$。 奈奎斯特采样定理: 为了无失真地恢复原始连续信号，采样频率 $f_s = 1/T_s$ 必须大于信号最高频率分量 $f_{max}$ 的两倍，即 $f_s > 2f_{max}$。$2f_{max}$ 称为奈奎斯特速率，$f_s/2$ 称为奈奎斯特频率。 混叠 (Aliasing): 当采样频率低于奈奎斯特速率时，高频分量会被错误地解释为低频分量，导致信息失真。 抗混叠滤波器: 在采样前使用低通滤波器，去除高于奈奎斯特频率的高频分量，防止混叠。 3.2 数字滤波器基础 定义: 对数字信号进行滤波处理，以达到增强、衰减或消除特定频率分量的目的。 分类: 按系统特性: FIR 滤波器、IIR 滤波器。 按频率响应: 低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器。 3.3 FIR 滤波器 定义: 系统的冲激响应是有限长的。其差分方程形式为： $y[n] = sum_{k=0}^{M} b_k x[n-k]$ 优点: 稳定性好，可以设计出线性相位滤波器（保证信号不失真）。 设计方法: 窗函数法: 通过选择合适的窗函数截断无限长的理想滤波器冲激响应。 频率采样法: 直接在特定频率点采样理想滤波器的幅频特性。 优化设计法: 如 Parks-McClellan 算法，可以设计出最优的 FIR 滤波器。 3.4 IIR 滤波器 定义: 系统的冲激响应是无限长的。其差分方程形式为： $y[n] = -sum_{k=1}^{N} a_k y[n-k] + sum_{k=0}^{M} b_k x[n-k]$ 优点: 在相同的阻带衰减要求下，IIR 滤波器阶数较低，计算量小，对资源要求更低。 设计方法: 通常是将模拟滤波器（如 Butterworth, Chebyshev, Elliptic 滤波器）的 S 域设计结果通过双线性变换等方法映射到 Z 域。 缺点: 稳定性不如 FIR 滤波器，不易实现线性相位。 第二部分：数字信号处理工程实践 第四章：数字信号处理算法实现 本章将重点介绍数字信号处理中常用的算法实现，包括快速傅里叶变换（FFT）、相关与卷积的计算、以及滤波器系数的计算和实现。我们将结合实际编程需求，讲解算法的原理和优化方法。 4.1 快速傅里叶变换 (FFT) 基本原理: 分治法思想，将 N 点 DFT 分解为多个更小的 DFT 的组合，大大降低计算复杂度。 常用算法: 蝶形运算，如 Decimation-in-Time (DIT) 和 Decimation-in-Frequency (DIF)。 工程实现: 了解 FFT 算法的实现细节，以及如何在编程语言（如 Python, C/C++）中调用 FFT 库函数。 应用: 频谱分析、快速卷积、相关运算等。 4.2 相关与卷积的计算 相关 (Correlation): 衡量两个信号之间相似度的度量。 自相关 (Auto-correlation): 衡量一个信号与其自身相似度随时间偏移的变化。 互相关 (Cross-correlation): 衡量两个不同信号相似度随时间偏移的变化。 卷积 (Convolution): LTI 系统的核心运算，描述输入信号通过系统后的输出。 工程实现: 直接计算: 适用于小样本量。 基于 FFT 的快速卷积: 利用卷积定理，将时域卷积转换为频域乘积，再通过 IFFT 得到结果，大大提高效率。 4.3 滤波器系数的计算与实现 FIR 滤波器系数计算: 介绍窗函数法和 Parks-McClellan 算法的详细步骤，并给出示例。 IIR 滤波器系数计算: 介绍双线性变换等模拟到数字域的转换方法。 滤波器结构的实现: 直接型: 直观但可能需要更多的乘法器。 级联型: 将高阶滤波器分解为低阶滤波器的级联。 并联型: 将滤波器分解为并联的子滤波器。 典范型: 适用于 IIR 滤波器，具有较好的数值稳定性。 定点与浮点实现: 讨论在不同硬件平台上的实现细节和精度问题。 第五章：谱分析技术 谱分析是理解信号频率成分的关键。本章将介绍多种谱估计方法，包括周期图法、Welch 法、以及更高级的参数化谱估计方法，并探讨它们在不同场景下的适用性。 5.1 周期图法 (Periodogram) 定义: 直接利用 DFT 计算信号的功率谱密度估计。 公式: $P_{xx}(omega) = frac{1}{N} |X(omega)|^2$，其中 $X(omega)$ 是 N 点信号的 DFT。 优点: 简单易懂，计算量小。 缺点: 方差较大，估计不稳定，尤其是在噪声存在时。 5.2 Welch 法 原理: 将信号分段，对每段进行加窗和周期图估计，然后对这些周期图进行平均。 优点: 降低了周期图法的方差，提高了谱估计的稳定性。 参数选择: 窗口类型、窗口长度、段的重叠率。 5.3 参数化谱估计方法 背景: 假设信号可以由一个（自回归、滑动平均或 ARMA）模型来描述，然后估计模型的参数，从而得到谱估计。 常用模型: 自回归 (AR) 模型: 假设当前样本是过去样本的线性组合加上白噪声。 滑动平均 (MA) 模型: 假设当前样本是当前和过去输入信号的线性组合。 自回归滑动平均 (ARMA) 模型: 结合了 AR 和 MA 模型的特点。 优点: 在模型假设正确的情况下，通常能提供更精细的谱估计，分辨率更高。 缺点: 模型选择和参数估计可能比较复杂。 5.4 谱分析应用 信号识别: 根据信号的频谱特征识别信号类型。 噪声分析: 分析噪声的频率成分。 系统辨识: 通过分析信号通过系统的频谱变化来了解系统特性。 故障诊断: 在工业领域，通过分析设备运行的振动或声音频谱来诊断故障。 第六章：高级数字信号处理技术与应用 本章将介绍一些更深入的数字信号处理技术，包括自适应滤波、小波变换，以及它们在通信、图像处理、生物医学信号等领域的实际应用。 6.1 自适应滤波器 定义: 滤波器系数能够根据输入信号的统计特性自动调整，以达到某种优化目标（如最小化输出信号的均方误差）。 常用算法: 最小均方 (LMS) 算法: 简单易实现，计算量小。 递归最小二乘 (RLS) 算法: 收敛速度快，但计算量较大。 应用: 噪声消除 (Noise Cancellation): 如回声消除、背景噪声抑制。 信道均衡 (Channel Equalization): 在通信系统中补偿信道失真。 预测 (Prediction): 预测未来信号值。 6.2 小波变换 (Wavelet Transform) 背景: 傅里叶变换只能提供全局的频率信息，而无法捕捉信号的局部特征（瞬态、突变等）。小波变换可以提供时频联合分析。 原理: 使用一系列具有不同宽度和位置的小波基函数来分解信号，从而在不同尺度和位置上分析信号特征。 优点: 能够同时分析信号的频率成分和时间位置，非常适合处理非平稳信号。 应用: 图像压缩: 如 JPEG2000 标准。 信号去噪: 能够有效地去除信号中的奇异点或噪声。 特征提取: 用于模式识别和机器学习。 医学图像分析: 如 ECG、EEG 信号分析。 6.3 工程实践案例分析 通信系统中的 DSP 应用: 调制与解调: QPSK, QAM 等。 信道编码与解码: 纠错码。 谱分析用于干扰识别。 图像处理中的 DSP 应用: 图像增强: 对比度拉伸、锐化。 图像去噪: Median 滤波、高斯滤波。 图像压缩: DCT、小波变换。 边缘检测。 生物医学信号处理中的 DSP 应用: 心电图 (ECG) 分析: R 波检测、心率计算。 脑电图 (EEG) 分析: 脑电波分类。 医学影像处理: CT、MRI 图像去噪和增强。 其他领域: 语音信号处理、语音识别、音频编码、地震信号分析、雷达信号处理等。 结语 数字信号处理是一门实用性极强的学科，其理论与实践紧密相连。本书从基础理论出发，循序渐进地引入各种关键技术和工程实践。我们鼓励读者在学习过程中，积极动手实践，利用各种工具和平台（如 MATLAB, Python 的 SciPy/NumPy/Matplotlib 库，以及各种 DSP 芯片）来实现和验证所学知识。掌握数字信号处理技术，将为你在不断发展的科技领域打开更广阔的视野和更多的机遇。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计给人一种沉稳而专业的印象，简约的风格却不失信息量。作为一本高等教育领域的规划教材，它所承载的知识体系必然是扎实而全面的。我对于教材的选择向来非常看重其内容的逻辑性和体系化程度，这本书在这方面表现得尤为突出。从最基本的电子元件的物理特性，到复杂的集成电路设计和信号处理技术，整本书的脉络清晰，层层递进，非常适合系统性地学习。作者在讲解每一个知识点时，都力求严谨，并且给出了大量的数学推导和理论分析，这对于想要深入理解电子技术底层原理的学习者来说，非常有价值。同时，书中穿插的诸多实例和应用分析，又将这些抽象的理论与实际工程紧密联系起来，让我能够看到理论是如何转化为实际产品的。例如，在讲解滤波器设计时，作者不仅详细介绍了不同类型滤波器的原理，还提供了实际的设计案例和仿真结果，这让我对滤波器在通信、音频等领域的应用有了更直观的理解。

评分☆☆☆☆☆

初次拿到这本书，便被其沉甸甸的质感所吸引，似乎蕴含着深厚的知识底蕴。封面设计简洁而不失专业感，“电子技术及应用”几个大字直击主题，而“高等学校‘十二五’规划教材”的后缀则让人对其学术严谨性和权威性有了初步的信任。翻开书页，纸张的质感和印刷的清晰度都令人满意，长时间阅读也不会感到视觉疲劳。我特别看重一本教材的逻辑结构，而这本书在这方面做得非常出色。它从最基础的电阻、电容、电感等基本元器件开始，循序渐进地讲解了它们的特性和应用。随后，内容逐步深入到晶体管、运算放大器等关键器件，再到各种模拟和数字电路的分析与设计。作者在讲解每一个概念时，都力求用最精炼的语言进行阐述，并且配以大量的图示和实例，这对于我这种需要通过具体例子来理解抽象概念的学习者来说，无疑是极大的帮助。例如，在讲解负反馈放大器的稳定性时，作者不仅给出了理论推导，还提供了几个不同应用场景下的实际电路分析，让我对理论的实际应用有了更深的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计给人一种踏实可靠的感觉，厚重的书页和清晰的字体，都透露出一种严谨的学术氛围。我之所以选择这本书，是因为它标注的“高等学校‘十二五’规划教材”让我相信其内容的系统性和权威性。一开始我担心内容会过于枯燥，但实际阅读后，我发现作者的叙述方式非常生动有趣，即使是复杂的理论知识，也能被解释得浅显易懂。比如，在讲到半导体材料的能带理论时，作者用了一个非常贴切的类比，让我一下子就理解了电子在晶体中的运动规律。而且，书中大量的电路图和波形图都绘制得非常规范，标注清晰，这对于我这种需要通过视觉来理解电路工作原理的学习者来说，实在是太重要了。我尤其喜欢书中附带的各种典型应用电路分析，这些内容让我能够将学到的理论知识与实际应用联系起来，更好地理解电子技术在生活中的广泛应用。我相信，通过这本书的学习，我一定能对电子技术有一个更全面、更深入的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常简洁大方，蓝白相间的配色给人一种专业且沉静的感觉。拿到手里，纸张的触感细腻，印刷清晰，字迹大小适中，长时间阅读也不会感到疲劳。我当初选择这本书，很大程度上是被其“高等学校‘十二五’规划教材”的定位所吸引。我知道这通常意味着内容会比较系统、权威，并且能够紧跟时代的步伐。翻开目录，章节的安排逻辑性很强，从最基础的电子元器件讲起，逐步深入到复杂的电路分析和系统设计。每一章的开头都有一段引言，很好地概括了本章的学习目标和核心内容，这一点对于我这种喜欢提前规划学习路径的读者来说非常贴心。后面的内容，虽然我才刚开始阅读，但已能感受到编者在概念的阐述上力求严谨，图例的绘制也十分规范，这对于理解抽象的理论知识非常有帮助。例如，在讲到二极管的特性曲线时，作者给出了多种工作状态下的详细解释，并且附带了几个典型的应用电路图，这让我能够更直观地理解二极管在实际中的作用。我特别期待后面关于集成电路和信号处理的内容，相信这本教材会成为我深入学习电子技术领域的重要基石。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版非常人性化，字体大小和行间距都恰到好处，长时间阅读也不会觉得眼睛疲劳。封面设计虽然朴实，却透着一股扎实的学术气息，这种低调的风格往往预示着内容的高品质。作为一本高等院校的规划教材，其内容的广度和深度是毋庸置疑的。我特别欣赏作者在引入新概念时，总是会先给出清晰的定义，然后辅以生动形象的比喻，这让原本晦涩难懂的理论变得容易理解。举个例子，在讲解电容的充放电过程时，作者用了“水杯注水和排水”的比喻，让我一下子就抓住了核心要点。此外，书中大量的插图和表格也为学习增色不少，它们不仅仅是装饰，更是对文字内容的有力补充和解释，使得学习过程更加直观和高效。我尤其喜欢那些实验电路图，详细的元件标注和连接方式，让我恨不得马上动手去搭建验证。虽然我才刚刚接触这本书不久，但已经感受到了它作为一本优秀教材所具备的严谨性、系统性和易读性，相信它能带领我在电子技术的海洋中稳步前行。