传感器应用及电路设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122022370

商品编码：29692531843

基本信息

书名：传感器应用及电路设计

定价：35.00元

作者：

出版社：化学工业出版社

出版日期：

ISBN：9787122022370

字数：

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版次：1

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商品重量：0.400kg

编辑推荐

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内容提要

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目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《信号链的奥秘：从模拟到数字的旅程》 导言 在现代科技飞速发展的浪潮中，我们无时无刻不被各种信息流所包围。这些信息，无论它们以何种形式存在——温度的微妙变化，光线的强弱起伏，机械的震动频率，还是生物的电信号——都源自于一个共同的源头：物理世界的真实状态。而将这些无法直接被计算机理解的物理量转化为数字世界可识别的信息，并进一步进行处理、分析和应用，正是“信号链”所扮演的关键角色。 《信号链的奥秘：从模拟到数字的旅程》一书，将带领读者踏上一段深入探索信号链核心机制的奇妙旅程。它并非一本关于特定类型传感器硬件的器件手册，也不是一本侧重于某个具体应用领域的解决方案集。相反，它是一本致力于揭示信号链背后通用原理、设计思想和关键技术的高阶读物。本书旨在为读者构建一个清晰、完整的信号链认知框架，理解模拟信号如何在真实世界中被捕捉，经历怎样的“蜕变”过程，最终成为可供数字系统处理和解读的语言。 第一篇：模拟世界的脉搏——信号的源头与采集 物理世界是一个连续的、模拟的领域。温度、压力、湿度、光照、声音、运动……所有这些自然现象和物理过程，都以连续变化的模拟信号形式存在。本书的第一篇将带领我们深入认识这些模拟信号的本质。 物理量的本质与信号的产生： 我们将从最基础的物理学概念出发，理解不同物理量（如热学、力学、光学、声学、电磁学等）的特性，以及这些特性如何通过特定的物理效应转化为可测量的电信号。这部分内容不会过于深入到物理理论的数学推导，而是侧重于建立一种“传感器思维”，理解不同物理现象与电信号之间的内在联系。 信号的特性与噪声的困扰： 模拟信号并非完美无瑕。它们会受到各种因素的影响，如环境干扰、器件本身的非理想性等，这些都会引入噪声。我们将详细探讨模拟信号的关键特性，例如幅度、频率、相位、动态范围、分辨率等，并深入分析噪声的来源、类型（如热噪声、散粒噪声、闪烁噪声、1/f噪声等）及其对信号质量的影响。理解噪声是进行有效信号采集和处理的前提。 传感器的基础原理与分类（非器件详述）： 本篇将概述各类传感器背后的基本转换原理，例如压阻效应、压电效应、热电效应、光电效应、霍尔效应、电容感应、电感感应等。但重点不在于列举具体的传感器型号或技术规格，而是让读者理解不同原理的传感器是如何将物理量“翻译”成电信号的。我们将对传感器进行宏观的分类，例如按输出信号类型（电压、电流、阻抗）、按工作原理、按应用领域等，帮助读者建立对传感器世界的整体认知，以便在面对具体应用时，能够根据信号链的整体需求，选择最合适的传感器类型。 信号的初步调理： 传感器产生的原始信号往往非常微弱，或者不适合直接进行后续的数字化处理。因此，在进入数字世界之前，信号通常需要进行初步的模拟调理。本篇将介绍几种基础的模拟调理技术，例如放大（跨阻放大、仪表放大器等）、滤波（低通、高通、带通、带阻滤波器）、偏置、衰减等。重点在于理解这些调理电路的功能和设计原则，以及它们如何优化信号以应对接下来的转换过程。 第二篇：模拟的数字之舞——信号的转换与精炼 将连续的模拟信号转化为离散的数字信号，是信号链中至关重要的一步。这一过程由模数转换器（ADC）完成，其设计和选择直接影响到整个系统的性能。本篇将聚焦于模拟信号的数字化过程及其前后的关键环节。 模数转换器（ADC）的核心原理： 本篇将深入剖析ADC的工作原理，包括其基本构成——采样、量化和编码。我们将详细解释采样率、量化比特数、精度、分辨率、信噪比（SNR）、无杂散动态范围（SFDR）等ADC的关键性能指标，并讨论不同类型的ADC架构（如逐次逼近型、Σ-Δ型、并行型、积分型等）的特点、优势和局限性。理解这些参数和架构，对于评估和选择合适的ADC至关重要，即使不涉及具体的ADC芯片型号。 采样理论与抗混叠滤波： 尼奎斯特-香农采样定理是数字信号处理的基石。我们将详细阐述采样定理的含义，以及如何根据信号的带宽来确定合适的采样率。同时，我们将深入探讨混叠现象的危害，以及如何通过设计有效的抗混叠滤波器来抑制混叠，保证采样信号的完整性。这部分内容将涉及滤波器设计的基本概念，但不会陷入复杂的滤波器理论公式推导。 数字信号的表示与编码： 数字化后的信号以二进制形式表示，本篇将探讨不同的数字编码方式（如原码、补码、反码等）以及它们在实际应用中的意义。理解数字信号的表示方式，是后续数字信号处理的基础。 信号后处理与数字滤波： 即使经过ADC转换，数字信号也可能仍然存在噪声或需要进一步的精炼。本篇将介绍常见的数字信号处理技术，例如数字滤波（FIR、IIR滤波器）、均值滤波、中值滤波、信号平均等。我们将强调这些技术在去除噪声、增强信号、提取有用信息等方面的作用，并讨论不同滤波器的设计思路和权衡。 数据存储与传输： 数字化后的数据需要被存储和传输，以便进行后续的处理和分析。本篇将概述常见的数据存储方式（如RAM、ROM、Flash）以及不同的数据传输协议（如SPI、I2C、UART、USB等）的基本原理和应用场景。重点在于理解数据如何在数字系统中流动和被管理。 第三篇：信号链的设计考量与系统整合 将各个环节有机地组合成一个完整的信号链，需要综合考虑诸多因素。本书的第三篇将从系统设计的角度出发，探讨如何进行合理的信号链设计，并将其整合到更广泛的系统中。 信号链的整体设计流程： 从需求分析到最终实现，一个完整的信号链设计需要经历多个阶段。本篇将梳理信号链设计的典型流程，包括需求定义、技术选型、原型设计、仿真验证、实际测试和优化等。我们将强调系统性思维，即任何一个环节的改进都可能对整个链条产生影响。 关键设计考量与权衡： 在实际设计中，工程师需要面对一系列的权衡，例如：精度与速度的权衡、功耗与性能的权衡、成本与功能的权衡、噪声抑制与信号失真的权衡等。本篇将深入分析这些常见的权衡问题，并提供解决这些矛盾的通用设计策略和方法。 噪声与干扰的系统性抑制： 噪声和干扰是信号链设计中永恒的挑战。除了在模拟和数字域进行处理外，本书还将探讨系统层面的噪声抑制方法，例如接地和布线技术、屏蔽和隔离技术、电源管理策略、差分信号传输等。目标是构建一个对外部干扰具有鲁棒性的信号链。 信号链的校准与补偿： 即使设计精良的信号链，在实际应用中也可能出现系统性的误差。本篇将介绍信号链的校准技术，包括零点校准、增益校准、温度补偿等，以及这些技术如何提高系统的整体精度和稳定性。 信号链与嵌入式系统的融合： 信号链往往是嵌入式系统的重要组成部分。本篇将探讨信号链如何与微控制器（MCU）、数字信号处理器（DSP）、现场可编程门阵列（FPGA）等嵌入式处理单元进行高效的集成。我们将讨论数据在信号链和处理单元之间的交互方式，以及如何利用嵌入式软件来控制和优化信号链的性能。 信号链的未来趋势展望： 随着科技的不断进步，信号链技术也在持续演进。本篇将对信号链的未来发展趋势进行展望，例如低功耗设计、智能化信号处理、物联网（IoT）中的信号链应用、新兴的传感器技术等，为读者提供一个前瞻性的视角。 结语 《信号链的奥秘：从模拟到数字的旅程》旨在为读者提供一个深刻而全面的信号链认知体系。它不拘泥于某一特定的硬件技术或应用场景，而是着眼于信号链背后的普适性原理和设计思想。通过本书的学习，读者将能够理解模拟信号如何被捕捉、调理、转换，最终进入数字世界，并被有效地处理和利用。无论您是电子工程领域的初学者，还是寻求系统性知识更新的资深工程师，本书都将为您打开一扇通往信号处理核心世界的窗户，助您在未来的设计与创新之路上，更加游刃有余。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在实验室研究新型材料的老手，我通常对市面上那些“入门级”的读物嗤之以鼻，因为它们往往过度简化了物理模型，忽略了实际应用中的非线性误差和环境漂移。然而，《传感器应用及电路设计》却给了我一个有趣的例外。这本书的高阶章节，尤其是在讨论传感器标定（Calibration）和非线性补偿算法时，展现出了相当的深度和严谨性。作者并没有停留在理想化的线性模型上，而是探讨了如何使用多项式拟合或查表法来校正实际器件的响应曲线，这一点对于需要高精度测量的科研工作者来说至关重要。我尤其喜欢其中关于“漂移分析”的章节，它不仅描述了漂移现象，还从器件结构层面分析了其成因，这比单纯教你如何滤波要深刻得多。唯一的改进空间在于，如果能增加一些关于高级数字信号处理（如卡尔曼滤波在传感器融合中的应用）的实战案例，那就更加完美了，但以其现有的广度和深度，它已经远远超出了我对一本“应用与设计”类书籍的期待。

评分☆☆☆☆☆

这本《传感器应用及电路设计》的书籍，简直是为我这种刚入门的电子爱好者量身定制的宝典！我之前对传感器这块总是感觉云里雾里，市面上的书要么过于理论化，要么就是零散的技术手册，根本没法系统地建立起知识体系。这本书的编排非常巧妙，它没有一上来就堆砌复杂的公式，而是从最基础的传感器原理讲起，比如温度、压力、光敏这些我们日常能接触到的，然后循序渐进地过渡到更高级的应用。特别是电路设计那一块，作者的讲解非常直观，很多抽象的电路图配上了详细的分析和实际案例，让我一下子就明白了为什么要在某个环节使用特定的运算放大器或者滤波器。我记得我尝试自己搭建一个简单的光照控制电路时，就是参考了书里的一个章节，结果一次性就成功了，那种成就感真是无与伦比。更让我惊喜的是，书中还涉及了现代物联网（IoT）中传感器数据的采集和初步处理，这对于我希望未来能做一些智能家居项目来说，简直是提供了路线图。读完这本书，我感觉自己不再是那个对着元器件发愁的新手，而是对整个传感器系统的设计和实现有了一个清晰的认知和信心。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和插图设计，可以说是近年来我看到的电子技术书籍中最舒服的一本了。很多技术书籍都是黑白印刷，密密麻麻的文字和电路图让人望而生畏，读起来像是在啃石头。但《传感器应用及电路设计》使用了大量的彩色图示，特别是对物理场与电信号转换过程的可视化处理，简直是艺术品级别的。我印象最深的是它对“桥式电路”的讲解，传统的教材总是用枯燥的数学推导，而这本书则通过三维动态的图示，清晰地展示了四个应变片在受力时电阻变化如何协同作用，使得输出电压的微小变化一目了然。这种对视觉学习者的友好度，使得学习过程充满了乐趣，而不是负担。我甚至把它带到了一次对外交流研讨会上，仅仅是翻阅其中的几张彩色原理图，就引来了不少同行驻足称赞其清晰度。如果你是那种对抽象概念有畏难情绪的读者，这本书的视觉呈现绝对能帮你打开一扇新的大门。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我买这本书的时候，其实是抱着试试看的心态，因为我更偏向于嵌入式软件开发，对底层的模拟电路和传感器物理特性了解有限。但我发现这本书在“打通软硬件接口”方面做得非常出色。它没有将软件和硬件割裂开来，而是在介绍每一个传感器接口（比如SPI、I2C）时，都会紧密结合数据手册中的寄存器映射和时序图，然后直接过渡到如何用伪代码或C语言来读取和配置这些设备。这种“硬件配置即软件驱动”的教学思路，极大地弥补了我过去在项目集成时常遇到的兼容性问题。我最近完成的一个项目，需要从一个复杂的环境光传感器中提取多个参数，书中关于“多路数据同步采集与时间戳校准”的那个小节，提供了一个非常简洁高效的软件框架，让我少走了很多弯路。这本书成功地扮演了一个优秀的“中间人”角色，它用硬件的语言解释了物理世界，又用软件的逻辑来控制和解读这个世界，非常适合需要跨界协作的现代工程师阅读。

评分☆☆☆☆☆

我是在一个非常紧张的项目周期内接触到这本《传感器应用及电路设计》的，当时急需快速掌握某类MEMS传感器的接口和驱动技术，时间紧任务重，传统的教材根本来不及啃。这本书的结构优势在那时候体现得淋漓尽致——它没有冗余的背景介绍，而是直奔主题，用一种极其务实的态度去讲解如何将理论转化为可工作的硬件。我特别欣赏作者在介绍不同传感器类型时，会附带上标准的电气参数表格和典型的最小应用电路图，这极大地缩短了我查找Datasheet的时间。比如，关于抗干扰和噪声抑制的部分，书中给出的几条黄金法则，我直接套用到项目中，立竿见影地解决了信号漂移的问题。如果要说有什么遗憾，可能就是对特定微控制器（如某些最新的低功耗MCU）的直接编程示例不够深入，但考虑到这是一本偏向通用原理和硬件设计的书，这个瑕疵可以忽略不计。总的来说，对于需要快速形成工程化思维的工程师来说，这本书的价值体现在它的“即插即用”式的知识点组织上，效率极高。