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孙宏国，周云龙著 著

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302267775

商品编码：29764116747

包装：平装

出版时间：2012-01-01

基本信息

书名：电子系统设计与实践(21世纪高等学校规划教材 电子信息)

定价：29.50元

作者：孙宏国,周云龙著

出版社：清华大学出版社

出版日期：2012-01-01

ISBN：9787302267775

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.459kg

编辑推荐

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内容提要

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　　本书共6章，介绍了电子系统设计导论，电子系统的组成、一般设计方法、方案论证、元件的选择以及报告的撰写方法，模拟电子系统的设计方法、常用的单元电路设计，传统数字电子系统和现代数字电子系统的设计方法，单片机小系统和各单元电路的组成，电子电路的调试方法、步骤和经验，历届电子设计竞赛题目举例。
　　本书可作为高等学校电气信息类等专业的“电子技术课程设计”、“单片机课程设计”课程的教材，也可作为参加电子设计竞赛的培训教材和参考书。

目录

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章　电子系统设计导论
　1.1　电子系统概述
　　1.1.1　定义
　　1.1.2　电子系统的组成
　1.2　电子系统的设计
　　1.2.1　电子系统设计的一般方法
　　1.2.2　电子系统设计一般步骤
　1.3　总体方案的选择和实现
　　1.3.1　总体方案论证及选择
　　1.3.2　总体方案框图的设计及细化
　　1.3.3　总体方案的实现
　1.4　元器件的选择原则
　　1.4.1　集成电路的选择
　　1.4.2　电阻、电容的选择　　
　1.5　设计报告与总结报告的编写
　　1.5.1　设计报告的编写
　　1.5.2　总结报告的编写
　　1.5.3　电子设计竞赛设计报告格式、内容
第2章　模拟电子系统设计
　2.1　概述
　　2.1.1　模拟电子系统的组成及特点
　　2.1.2　模拟电子系统的设计方法与步骤
　2.2　基本单元电路设计
　　2.2.1　信号的获取
　　2.2.2　模拟信号处理单元
　　2.2.3　模拟信号变换单元
　　2.2.4　信号产生单元
　　2.2.5　多路选择开关
　　2.2.6　电源电路
　2.3　模拟电子系统设计举例
　　2.3.1　湿度控制器的设计
　　2.3.2　电子系统的数控直流稳压电源设计
　2.4　模拟电子系统设计课题
　　2.4.1　直流稳压电源
　　2.4.2　OCL功率放大器
　　2.4.3　脉冲调宽型伺服放大器
　　2.4.4　电压/频率变换器
　　2.4.5　多路防盗报警器
　　2.4.6　液体界面位置的实时检测与分离
　　2.4.7　电子配料秤
　　2.4.8　多种波形发生器
　　2.4.9　温度测量与控制器
　　2.4.10　流量测量电路
第3章　数字电子系统设计
第4章　单片机应用系统设计
第5章　制作与调试实践
第6章　综合电子系统设计实例
参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《电磁场与电磁波》：揭示无处不在的能量之舞 在浩瀚的宇宙中，从微小的原子内部的相互作用，到星辰大海间宏大的引力涟漪，无不与一种看不见的、却又深刻影响着我们世界的能量形式息息相关——电磁场与电磁波。它们是构成现代科技基石的关键要素，是信息传递的无形桥梁，更是理解自然界运行规律的钥匙。《电磁场与电磁波》一书，正是为了引导读者深入探索这一迷人的领域而精心编撰。本书旨在为不同学科背景的学习者提供一个全面、系统且富有洞察力的学习框架，帮助他们理解电磁场的本质、演化规律，以及电磁波如何传播、调制和应用，从而深刻洞察科技发展的内在驱动力。 本书的研究对象——电磁场，并非一个抽象的概念，而是真实存在的物理实体。它是由电荷和电流产生的，能够对其他电荷和电流施加作用力。从静止电荷产生的静电场，到运动电荷（即电流）产生的磁场，再到随时间变化的电场和磁场相互激发、传播而形成的电磁波，整个过程构成了一幅壮丽的物理图景。理解电磁场，就如同理解了光、热、无线通信，甚至我们身体内部的神经信号传递的底层逻辑。 一、 电场：电荷的无形领域 本书的第一部分，我们将从最基础的电荷概念入手，循序渐进地深入理解电场。我们将探讨库仑定律，这是描述点电荷之间相互作用力的基本法则，它为我们量化电荷之间的吸引或排斥提供了精确的数学工具。接着，我们将引入电场强度的概念，它定义了单位正电荷在某一点所受的电场力，直观地描述了电场在空间中的分布和强度。 对于复杂的电荷分布，直接应用库仑定律计算会变得异常繁琐。因此，我们引入了高斯定理，这是电磁学中极为重要和优美的定理之一。高斯定理将电场与产生它的电荷联系起来，揭示了电场线的性质，并极大地简化了计算某些对称电荷分布产生的电场强度的问题。我们还将学习电势和电势能的概念，它们提供了另一种描述电场的方式，与电场强度相辅相成，尤其在分析电路和能量转换时具有重要意义。 此外，本书还将深入探讨电介质的性质。当电荷置于不同材料中时，材料会对电场产生影响，这种影响被称为电介质效应。我们将研究极性分子和非极性分子在电场中的行为，了解电极化的微观机制，以及电容的概念，它描述了导体存储电荷的能力，是许多电子器件的核心组成部分。通过对这些基本概念的深刻理解，读者将为后续更复杂的电磁现象打下坚实的基础。 二、 磁场：运动电荷的神秘力量 当电荷开始运动，便产生了磁场。本书的第二部分将聚焦于磁场的产生和特性。我们将从毕奥-萨伐尔定律开始，该定律描述了小段载流导线产生的磁场，如同库仑定律之于静电场，它是描述电流产生磁场的基本定律。在此基础上，我们学习安培环路定理，与高斯定理在电场中的作用类似，安培环路定理是分析载流导线周围磁场分布的有力工具，尤其适用于具有对称性的电流分布。 接着，我们将探讨磁感应强度，它是描述磁场强弱和方向的物理量。我们还将研究磁通量，它是穿过某一面积的磁感线的总量，是理解电磁感应现象的关键。法拉第电磁感应定律是本书中的一个核心章节，它揭示了变化的磁场如何产生感应电动势，这是发电机、变压器等重要设备的工作原理。楞次定律则进一步规定了感应电动势的方向，强调了能量守恒在电磁现象中的体现。 本书还将深入研究磁性材料的性质，包括顺磁性、抗磁性和铁磁性。我们将理解磁畴的形成和运动，以及它们如何影响材料的整体磁化强度。电感的概念也将被详细阐述，它描述了线圈抵抗电流变化的能力，是储能元件的重要组成部分，与电容共同构成了振荡电路和滤波电路的基础。 三、 电磁场与电磁波：无处不在的能量流动 将电场和磁场的知识融会贯通，就能够理解电磁场理论的精髓——麦克斯韦方程组。本书的第三部分将重点介绍麦克斯韦方程组，这是经典电磁学的基石。我们将逐一解析这四个基本方程所蕴含的物理意义：高斯定理（电场）、磁场的高斯定理、法拉第电磁感应定律以及安培-麦克斯韦定律。麦克斯韦方程组不仅统一了电和磁，更预言了电磁波的存在。 通过对麦克斯韦方程组的分析，我们将推导出电磁波的产生和传播。电磁波是一种横波，由相互垂直并振荡的电场和磁场组成，它们在空间中以光速传播，且不需要介质。本书将详细探讨电磁波的波长、频率、周期等基本属性，以及波的叠加、干涉和衍射等现象。 电磁波的传播形式多种多样，从无线电波、微波，到红外线、可见光，再到紫外线、X射线和伽马射线，它们构成了电磁波谱。我们将学习不同频段电磁波的特性及其广泛的应用，例如： 无线电波：用于广播、电视、手机通信、雷达等。 微波：用于微波炉、雷达、卫星通信、无线局域网（Wi-Fi）等。 红外线：用于热成像、遥控器、光纤通信（部分）。 可见光：我们视觉的来源，是光学器件的基础。 紫外线：用于杀菌、医学治疗、荧光效应。 X射线：用于医学成像、材料分析。 伽马射线：用于医学治疗、核物理研究。 本书还将深入探讨电磁波的能量和动量，以及电磁辐射的产生机制，例如天线辐射。我们将研究边界条件，以及电磁波在不同介质界面上的反射和折射现象，这对于理解光学以及雷达等技术至关重要。 四、 导波与辐射：能量的引导与释放 在实际应用中，我们常常需要引导或控制电磁波的传播，这就引出了导波的概念。本书的第四部分将详细介绍传输线理论，这是理解电磁波在导线上传播的基础。我们将学习特性阻抗、电压驻波比（VSWR）等概念，以及匹配的重要性，以确保能量的最大化传输。 传输线：包括同轴电缆、微带线、带状线等，是连接电子设备和传输信号的关键。 阻抗匹配：消除信号反射，提高能量传输效率，是射频电路设计中的核心问题。 反射和透射：当传输线阻抗发生变化时，会发生信号的反射和透射，理解这些现象有助于解决信号完整性问题。 此外，我们还将探讨波导管，这是一种用于传输高频电磁波（通常是微波）的空心金属管道。波导管的传播模式、截止频率等概念将得到深入讲解。 在导波的另一端，是电磁辐射。本书将详细介绍天线的工作原理。我们将学习不同类型天线的结构和特性，例如： 偶极子天线：最基本的天线类型，是理解更复杂天线的基础。 单极天线：例如手机天线。 抛物面天线：用于卫星通信和射电望远镜。 阵列天线：由多个天线单元组成，可以实现波束控制和高增益。 我们将研究天线的方向图，它描述了天线在不同方向上的辐射强度，以及天线增益、极化等参数。理解天线的工作原理，是实现无线通信、雷达探测等技术的前提。 五、 现代应用与前沿展望 本书的最后一章将把理论知识与实际应用相结合，展现电磁场与电磁波在现代科技中的重要作用。我们将探讨： 通信系统：从传统的广播电视到现代的移动通信（4G、5G）、卫星通信，电磁波扮演着信息传递的载体。 雷达与遥感：利用电磁波探测目标、测量距离、获取地物信息。 医学成像：例如核磁共振成像（MRI）、X射线成像，都离不开电磁场的原理。 新能源技术：例如无线充电、感应加热等。 微波技术与射频工程：在航空航天、军事、工业等领域有着广泛应用。 本书还将对电磁场与电磁波领域的前沿发展进行展望，例如光子学、超材料、量子电动力学等，鼓励读者在掌握了坚实的理论基础后，继续探索更广阔的研究领域。 《电磁场与电磁波》一书，不仅仅是一本教材，更是一扇通往理解我们所处物质世界深层规律的窗口。通过系统而深入的学习，读者将能够： 建立坚实的理论基础：深刻理解麦克斯韦方程组所描述的电磁现象的统一性。 掌握分析和计算方法：能够运用数学工具解决复杂的电磁场和电磁波问题。 洞察科技发展的脉络：理解从基础物理原理到实际应用的转化过程。 培养科学思维和创新能力：为未来在相关领域的研究和实践打下基础。 无论您是电子信息、通信工程、物理学等相关专业的学生，还是对科技充满好奇的爱好者，《电磁场与电磁波》都将是一次极具价值的学习旅程。它将带您领略电磁世界的神奇之处，揭示那些驱动现代文明进步的无形力量。

评分☆☆☆☆☆

从内容深度上来说，这本书展现出一种扎实的、跨学科的视野。它不满足于仅仅停留在某个特定器件的操作手册层面，而是深入探讨了底层原理和系统级的设计权衡。例如，在谈到功耗优化时，它不仅仅列举了几个省电的技巧，而是从晶体管的开关特性、时钟树的分配策略，乃至整体的系统架构对功耗的影响都进行了深入的剖析。这种宏观与微观兼顾的叙事方式，让我得以跳出零散知识点的困境，建立起对整个电子系统设计的全局观。很多大学教材在深度上容易走向过度简化，但这本书明显是以培养能够独立解决复杂工程问题的专业人才为目标，其内容的广度和专业度，足以支撑起后续更深入的研究或高阶项目。

评分☆☆☆☆☆

在信息更新速度极快的电子设计领域，时效性是一个非常考验作者功力的指标。我惊喜地发现，这本书在选取技术案例和工具链介绍时，明显倾向于当前业界正在广泛使用的主流技术和标准，而非那些已经逐渐被淘汰的“古董”方案。无论是关于新兴的低功耗设计方法，还是对特定接口协议最新版本的解读，都体现了作者紧跟行业前沿的敏锐度。这意味着，通过这本书学到的知识，具有很强的现实应用价值，能够快速地与当前的工作环境接轨，而不是学到一套过时的知识体系。这种对“现在时”的把握，是它作为一本“规划教材”能在竞争激烈的技术书籍市场中保持竞争力的关键所在。

评分☆☆☆☆☆

我是一个对动手实践极其看重的学习者，很多理论书籍读完后依然感到空中楼阁，但这本书的章节组织方式似乎就是冲着“实战”去的。它没有将理论和实验完全割裂开来，而是将概念的引入紧密地与实际的工程案例结合起来。比如，在讲解某个特定模块的设计时，紧接着就提供了一套完整的、可复现的实验流程和代码示例。这种“理论驱动实践，实践反哺理论”的教学闭环设计，极大地增强了知识的粘性。我试着按照书中的步骤搭建了一个小系统，发现书中的描述与实际操作中的各种“陷阱”都有所提及和预警，这种经验性的指导，远比教科书上的完美模型来得更有价值。对于想快速上手，并理解设计决策背后逻辑的工程师新人来说，这本书的实操导向无疑是巨大的福音。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和排版实在让人眼前一亮，拿到手里沉甸甸的，一看就知道是下了真功夫的。纸张的质感非常棒，印刷清晰，图表的细节处理得尤其到位，即便是复杂的电路图和波形图也能一目了然。我平时看技术书籍很容易感到视觉疲劳，但这本在用色和布局上明显下了不少心思，深色背景下的代码块和高亮区域对比度适中，阅读起来非常舒适。封面设计也很现代，不像有些老旧教材那样板着脸孔，反而透着一股实用主义的现代感。感觉作者和编辑团队对读者的阅读体验有着极高的要求，这种对细节的关注，往往是衡量一本优秀教材的重要标准之一。初次翻阅时，我就被这种精心打磨的物理感受所吸引，这让我在接下来的学习过程中，也更有动力去深入研究那些深奥的技术内容。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常独特，它不像传统教材那样总是使用那种疏离而刻板的学术腔调，而是带有一种资深工程师在传授经验时的那种清晰、直接和偶尔略带幽默感的叙述。阅读起来流畅自然，即便遇到晦涩难懂的概念，作者也能找到非常形象的比喻来辅助理解，极大地降低了学习的门槛。作者似乎非常理解初学者的困惑点，总是在关键时刻插入一些“过来人”的忠告或强调“这里是重点”。这种亦师亦友的交流感，让漫长的技术阅读过程变得不再枯燥乏味，更像是一场与领域专家的深入对话。这种人文关怀与硬核技术的完美结合，是很多技术书籍所欠缺的。