电子学(第二版)

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Paul,Horowitz(保罗 霍罗威茨) 著,吴利民 等 译
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出版社: 电子工业出版社
ISBN:9787121308352
版次:2
商品编码:12045983
包装:平装
丛书名: 国外电子与通信教材系列
开本:16开
出版时间:2017-02-01
用纸:胶版纸
页数:928
字数:1633000
正文语种:中文

具体描述

内容简介

本书是哈佛大学的经典教材,自出版以来已被译成多种语言版本。本书通过强调电子电路系统设计者所需的实用方法,即对电路的基本原理、经验准则以及大量实用电路设计技巧的全面总结,侧重探讨了电子学及其电路的设计原理与应用。它不仅涵盖了电子学通常研究的全部知识点,还补充了有关数字电子学中的大量较新应用及设计方面的要点内容。对高频放大器、射频通信调制电路设计、低功耗设计、带宽压缩以及信号的测量与处理等重要电路设计以及电子电路制作工艺设计方面的难点也做了通俗易懂的阐述。本书包含丰富的电子电路分析设计实例和大量图表资料,内容全面且阐述透彻,是一本世界范围内公认的电子学电路分析、设计及其应用的优秀教材。

作者简介

吴利民,男,江西临川人,1985年毕业于华中理工大学(现易名为华中科技大学),通信与信息系统专业硕士,中国电子学会高级会员。2000年至2001年在美国加州大学圣芭芭拉分校电子通信与控制中心作访问教授。现为空军雷达学院教授,华中科技大学兼职教授。主要研究方向为软件无线电,认知无线电技术及其应用,并先后在国内外长期从事电子通信类多门专业课程的全英文教学工作。出版专、译著四部,在中英文核心期刊上发表论文30余篇,并有多项科研成果获奖。 Paul Horowitz__eol__哈佛大学物理学教授。他在哈佛任教物理学与电子学的同时,首开了哈佛的实验电子学课程,迄今已有15年了。他的研究兴趣广泛,涉猎观测天体物理学、X射线与粒子显微技术、光干涉技术测量技术以及外星人探索等研究领域。作为已有60多篇技术文章与报告的作者,他也广泛地为工业和政府有关部门做咨询顾问工作,并且是大量电子与摄影仪器的设计者。__eol__Winfield Hill__eol__一位研究科学家,Rowland科学研究所(由Edwin land创立)电子工程室主任。研究人眼彩色视觉的生理学与表象学。他也曾在哈佛大学工作,并设计了100多种电子与科学仪器。然后,他创立了Sea Data公司,并作为首席工程师设计了50多种海洋学研究用仪器。他一直致力于深海实验,并撰写了10多篇科研技术文章。

目录

第1章 电子学基础
1.1 概述
1.2 电压、电流与电阻
1.2.1 电压与电流
1.2.2 电压与电流之间的关系:电阻
1.2.3 分压器
1.2.4 电压源和电流源
1.2.5 戴维南等效电路
1.2.6 小信号电阻
1.3 信号
1.3.1 正弦信号
1.3.2 信号幅度与分贝
1.3.3 其他信号
1.3.4 逻辑电平
1.3.5 信号源
1.4 电容与交流电路
1.4.1 电容
1.4.2 RC电路:随时间变化的V与I
1.4.3 微分器
1.4.4 积分器
1.5 电感与变压器
1.5.1 电感
1.5.2 变压器
1.6 阻抗与电抗
1.6.1 电抗电路的频率分析
1.6.2 RC滤波器
1.6.3 相位矢量图
1.6.4 “极点”与每二倍频的分贝数
1.6.5 谐振电路与有源滤波器
1.6.6 电容的其他应用
1.6.7 戴维南定理推广
1.7 二极管与二极管电路
1.7.1 二极管
1.7.2 整流
1.7.3 电源滤波
1.7.4 电源的整流器结构
1.7.5 稳压器
1.7.6 二极管的电路应用
1.7.7 感性负载与二极管保护
1.8 其他无源元件
1.8.1 机电器件
1.8.2 显示部分
1.8.3 可变元器件
1.9 补充题
第2章 晶体管
2.1 概述
2.1.1 第一种晶体管模型:电流放大器
2.2 几种基本的晶体管电路
2.2.1 晶体管开关
2.2.2 射极跟随器
2.2.3 射极跟随器作为稳压器
2.2.4 射极跟随器偏置
2.2.5 晶体管电流源
2.2.6 共射放大器
2.2.7 单位增益的反相器
2.2.8 跨导
2.3 用于基本晶体管电路的Ebers-Moll模型
2.3.1 改进的晶体管模型:跨导放大器
2.3.2 对射极跟随器的重新审视
2.3.3 对共射放大器的重新审视
2.3.4 共射放大器的偏置
2.3.5 镜像电流源
2.4 几种放大器组成框图
□ 2.4.1 推挽输出级
2.4.2 达林顿连接
□ 2.4.3 自举电路
2.4.4 差分放大器
2.4.5 电容与密勒效应
2.4.6 场效应晶体管
2.5 一些典型的晶体管电路
2.5.1 稳压源
2.5.2 温度控制器
2.5.3 带晶体管与二极管的简单逻辑电路
2.6 电路示例
2.6.1 电路集锦
2.6.2 不合理电路
2.7 补充题
第3章 场效应管
3.1 概述
3.1.1 FET的特性
3.1.2 FET的种类
3.1.3 FET的普遍特性
3.1.4 FET漏极特性
3.1.5 FET特性参数的制造偏差
3.2 基本FET电路
3.2.1 JFET电流源
3.2.2 FET放大器
3.2.3 源极跟随器
3.2.4 FET栅极电流
3.2.5 FET用做可变电阻
3.3 FET开关
3.3.1 FET模拟开关
3.3.2 场效应管开关的局限性
3.3.3 一些场效应管模拟开关举例
3.3.4 MOSFET逻辑和电源开关
3.3.5 MOSFET使用注意事项
3.4 电路示例
3.4.1 电路集锦
3.4.2 不合理电路
第4章 反馈和运算放大器
4.1 概述
4.1.1 反馈
4.1.2 运算放大器
4.1.3 黄金规则
4.2 基本运算放大器电路
4.2.1 反相放大器
4.2.2 同相放大器
4.2.3 跟随器
4.2.4 电流源
4.2.5 运算放大器电路的基本注意事项
4.3 运算放大器常用实例
4.3.1 线性电路
4.3.2 非线性电路
4.4 运算放大器特性详细分析
4.4.1 偏离理想运算放大器特性
4.4.2 运算放大器限制对电路特性的影响
4.4.3 低功率和可编程运算放大器
4.5 详细分析精选的运算放大器电路
4.5.1 对数放大器
4.5.2 有源峰值检波器
4.5.3 抽样和保持
□ 4.5.4 有源箝位器
□ 4.5.5 绝对值电路
4.5.6 积分器
□ 4.5.7 微分器
4.6 单电源供电的运算放大器
□ 4.6.1 单电源交流放大器的偏置
□ 4.6.2 单电源运算放大器
4.7 比较器和施密特触发器
4.7.1 比较器
4.7.2 施密特触发器
4.8 有限增益放大器的反馈
4.8.1 增益公式
4.8.2 反馈对放大电路的影响
□ 4.8.3 晶体管反馈放大器的两个例子
4.9 一些典型的运算放大器电路
4.9.1 通用的实验室放大器
4.9.2 压控振荡器
□ 4.9.3 带RON补偿的JFET线性开关
□ 4.9.4 TTL过零检测器
□ 4.9.5 负载电流感应电路
4.10 反馈放大器的频率补偿
4.10.1 增益和相移与频率的关系
4.10.2 放大器的补偿方法
□ 4.10.3 反馈网络的频率响应
4.11 电路示例
4.11.1 电路集锦
4.11.2 不合理电路
4.12 补充题
第5章 有源滤波器和振荡器
5.1 有源滤波器
5.1.1 RC滤波器的频率响应
5.1.2 LC滤波器的理想性能
5.1.3 有源滤波器:一般描述
5.1.4 滤波器的主要性能指标
5.1.5 滤波器类型
5.2 有源滤波器电路
5.2.1 VCVS电路
5.2.2 使用简化表格设计VCVS滤波器
5.2.3 状态可变的滤波器
□ 5.2.4 双T型陷波滤波器
5.2.5 回转滤波器的实现
5.2.6 开关电容滤波器
5.3 振荡器
5.3.1 振荡器介绍
5.3.2 阻尼振荡器
5.3.3 经典定时芯片:555
5.3.4 压控振荡器
5.3.5 正交振荡器
□ 5.3.6 文氏电桥和LC振荡器
□ 5.3.7 LC振荡器
5.3.8 石英晶体振荡器
5.4 电路示例
5.4.1 电路集锦
5.5 补充题
第6章 稳压器和电源电路
6.1 采用典型稳压芯片723的基本稳压电路
6.1.1 723稳压器
6.1.2 正电压稳压器
6.1.3 大电流稳压器
6.2 散热和功率设计
6.2.1 功率晶体管及其散热
6.2.2 反馈限流保护
6.2.3 杠杆式过压保护
□ 6.2.4 大电流功率器件电源电路设计的进一步研究
□ 6.2.5 可编程电源
□ 6.2.6 电源电路实例
6.2.7 其他稳压芯片
6.3 未稳压电源
6.3.1 交流器件
6.3.2 变压器
6.3.3 直流器件
6.4 基准电压
□ 6.4.1 齐纳管
□ 6.4.2 能带隙基准源
6.5 3端和4端稳压器
6.5.1 3端稳压器
6.5.2 3端可调稳压芯片
6.5.3 3端稳压器注意事项
6.5.4 开关稳压器和直流-直流转换器
6.6 专用电源电路
□ 6.6.1 高压稳压电路
□ 6.6.2 低噪声、低漂移电源
□ 6.6.3 微功耗稳压器
6.6.4 快速电容(电荷泵)电压转换器
6.6.5 恒流源
6.6.6 商用供电模块
6.7 电路示例
6.7.1 电路集锦
6.7.2 不合理电路
6.8 补充题
第7章 精密电路和低噪声技术
7.1 精密运算放大器设计技术
7.1.1 精度与动态范围的关系
7.1.2 误差预算
7.1.3 电路示例:带自动调零的精密放大器
7.1.4 精密设计的误差预算
7.1.5 元器件误差
7.1.6 放大器的输入误差
7.1.7 放大器输出误差
7.1.8 自动调零(斩波器稳定)放大器
7.2 差分和仪器用放大器
7.2.1 差分放大器
7.2.2 标准3运算放大器仪器用放大器
7.3 放大器噪声
7.3.1 噪声的起源和种类
7.3.2 信噪比和噪声系数
7.3.3 晶体管放大器的电压和电流噪声
□ 7.3.4 晶体管的低噪声设计
7.3.5 场效应管噪声
7.3.6 低噪声晶体管的选定
□ 7.3.7 差分和反馈放大器的噪声
7.4 噪声测量和噪声源
□ 7.4.1 无需噪声源的测量
□ 7.4.2 有噪声源的测量
□ 7.4.3 噪声和信号源
□ 7.4.4 带宽限制和电压均方根值的测量
7.4.5 混合噪声
7.5 干扰:屏蔽和接地
7.5.1 干扰
7.5.2 信号接地
□ 7.5.3 仪器之间的接地
7.6 电路示例
7.6.1 电路集锦
7.7 补充题
第8章 数字电子学
8.1 基本逻辑概念
8.1.1 数字与模拟
8.1.2 逻辑状态
8.1.3 数码
8.1.4 门和真值表
□ 8.1.5 门的分立电路
8.1.6 门电路举例
8.1.7 有效电平逻辑表示法
8.2 TTL 和CMOS
8.2.1 一般门的分类
8.2.2 IC门电路
8.2.3 TTL和CMOS特性
8.2.4 三态门和集电极开路器件
8.3 组合逻辑
8.3.1 逻辑等式
8.3.2 最小化和卡诺图
8.3.3 用IC实现的组合功能
8.3.4 任意真值表的实现
8.4 时序逻辑
8.4.1 存储器件:触发器
8.4.2 带时钟的触发器
8.4.3 存储器和门的组合:时序逻辑
8.4.4 同步器
8.5 单稳态触发器
8.5.1 一次触发特性
8.5.2 单稳态电路举例
8.5.3 有关单稳态触发器的注意事项
8.5.4 计数器的定时
8.6 利用集成电路实现的时序功能
8.6.1 锁存器和寄存器
8.6.2 计数器
8.6.3 移位寄存器
8.6.4 时序PAL
8.6.5 各种时序功能
8.7 一些典型的数字电路
8.7.1 模n计数器:时间的例子
8.7.2 多用LED数字显示
□ 8.7.3 恒星望远镜驱动
□ 8.7.4 n脉冲产生器
8.8 逻辑问题
8.8.1 直流问题
8.8.2 开关问题
8.8.3 TTL和CMOS的先天缺陷
8.9 电路示例
8.9.1 电路集锦
8.9.2 不合理电路
8.10 补充题
第9章 数字与模拟
9.1 CMOS和TTL逻辑电路
□ 9.1.1 数字逻辑电路家系列的发展历史
9.1.2 输入和输出特性
9.1.3 逻辑系列之间的接口
9.1.4 驱动CMOS和TTL输入端
9.1.5 用比较器和运算放大器驱动数字逻辑电路
9.1.6 关于逻辑输入的一些说明
9.1.7 比较器
9.1.8 用CMOS和TTL驱动外部数字负载
9.1.9 与NMOS大规模集成电路的接口
9.1.10 光电子
9.2 数字信号和长线传输
9.2.1 电路板上的连接
9.2.2 板卡间的连接
□ 9.2.3 数据总线
9.2.4 驱动电缆
9.3 模/数转换
9.3.1 模/数转换概述
9.3.2 数/模转换器
□ 9.3.3 时域(平均)D/A转换器
9.3.4 乘法D/A转换器
9.3.5 如何选择D/A转换器
9.3.6 模/数转换器
9.3.7 电荷平衡技术
□ 9.3.8 一些特殊的A/D和D/A转换器
9.3.9 A/D转换器选择
9.4 A/D转换示例
9.4.1 16通道A/D数据采集系统
9.4.2 31/2位数字电压计
□ 9.4.3 库仑计
9.5 锁相环
9.5.1 锁相环介绍
□ 9.5.2 锁相环设计
□ 9.5.3 设计实例:倍频器
□ 9.5.4 锁相环的捕捉和锁定
□ 9.5.5 锁相环的一些应用
9.6 伪随机比特序列及噪声的生成
□ 9.6.1 数字噪声的生成
□ 9.6.2 反馈移位寄存器序列
□ 9.6.3 利用最大长度序列生成模拟噪声
□ 9.6.4 移位寄存器序列的功率谱
□ 9.6.5 低通滤波
□ 9.6.6 小结
□ 9.6.7 数字滤波器
9.7 电路示例
9.7.1 电路集锦
9.7.2 不合理电路
9.8 补充题
第10章 微型计算机
10.1 小型计算机、微型计算机与微处理器
10.1.1 计算机的结构
10.2 计算机的指令集
10.2.1 汇编语言和机器语言
10.2.2 简化的8086/8指令集
10.2.3 一个编程实例
10.3 总线信号和接口
10.3.1 基本的总线信号:数据、地址、选通
10.3.2 可编程I/O:数据输出
10.3.3 可编程I/O:数据输入
10.3.4 可编程I/O:状态寄存器
10.3.5 中断
10.3.6 中断处理
10.3.7 一般中断
10.3.8 直接存储器访问
10.3.9 IBM PC 总线信号综述
□ 10.3.10 同步总线通信与异步总线通信的比较
10.3.11 其他微型计算机总线
10.3.12 将外围设备与计算机连接
10.4 软件系统概念
10.4.1 编程
10.4.2 操作系统、文件以及存储器的使用
10.5 数据通信概念
10.5.1 串行通信和ASCII
10.5.2 并行通信:Centronics,SCSI,IPI和GPIB(488) 585
10.5.3 局域网
□ 10.5.4 接口实例:硬件数据打包
10.5.5 数字格式
第11章 微处理器
11.1 68008的详细介绍
11.1.1 寄存器、存储器和I/O
11.1.2 指令集和寻址
11.1.3 机器语言介绍
11.1.4 总线信号
11.2 完整的设计实例:模拟信号均衡器
11.2.1 电路设计
11.2.2 编制程序:任务的确定
11.2.3 程序编写:详细介绍
□ 11.2.4 性能
11.2.5 一些设计后的想法
11.3 微处理器的配套芯片
11.3.1 中规模集成电路
11.3.2 外围大规模集成电路芯片
11.3.3 存储器
11.3.4 其他微处理器
11.3.5 仿真器、开发系统、逻辑分析器和评估板
第12章 电气结构
12.1 基本方法
12.1.1 面包板
12.1.2 印制电路原型板
12.1.3 绕线镶嵌板
12.2 印制电路
12.2.1 印制电路板生产
□ 12.2.2 印制电路板设计
12.2.3 印制电路板器件安装
12.2.4 印制电路板的进一步考虑
12.2.5 高级技术
12.3 仪器结构
12.3.1 电路板安装
12.3.2 机壳
12.3.3 提示
12.3.4 冷却
12.3.5 关于电子器件的注意事项
12.3.6 器件采购
第13章 高频和高速技术
13.1 高频放大器
13.1.1 高频晶体管放大器
□ 13.1.2 高频放大器交流模型
□ 13.1.3 高频计算举例
13.1.4 高频放大器参数
□ 13.1.5 宽带设计举例
□ 13.1.6 改进的交流模型
□ 13.1.7 分流级联对
□ 13.1.8 放大器模块
13.2 射频电路元件
13.2.1 传输线
□ 13.2.2 短线、巴仑线和变压器
13.2.3 调谐放大器
13.2.4 射频电路元件
13.2.5 信号幅度或功率检测
13.3 射频通信:AM
13.3.1 通信基本概念
13.3.2 幅度调制
13.3.3 超外差接收机
13.4 高级调制技术
□ 13.4.1 单边带
□ 13.4.2 频率调制
□ 13.4.3 频移键控
□ 13.4.4 脉冲调制技术
13.5 射频电路技巧
□ 13.5.1 电路结构
□ 13.5.2 射频放大器
13.6 高速开关
13.6.1 晶体管模型
13.6.2 仿真建模工具
13.7 高速开关电路举例
□ 13.7.1 高压驱动器
□ 13.7.2 集电极开路总线驱动器
□ 13.7.3 举例:光电倍增器前置放大器
13.8 电路示例
13.8.1 电路集锦
13.9 补充题
第14章 低功耗设计
14.1 引言
14.1.1 低功耗应用
14.2 电源
14.2.1 电池类型
14.2.2 插在墙上的便携式电源
□ 14.2.3 太阳能电池
14.2.4 信号电流
14.3 电源开关和微功耗稳压器
14.3.1 电源开关
14.3.2 微功耗稳压器
14.3.3 参考地
14.3.4 微功耗电压参考和温度传感器
14.4 线性微功耗设计技术
14.4.1 微功耗线性设计
14.4.2 分立器件线性设计举例
14.4.3 微功耗运算放大器
14.4.4 微功耗比较器
14.4.5 微功耗定时器和振荡器
14.5 微功耗数字设计
14.5.1 CMOS
14.5.2 CMOS低功耗保持
14.5.3 微功耗微处理器及其外围器件
14.5.4 微处理器设计举例:温度记录仪
14.6 电路示例
14.6.1 电路集锦
第15章 测量与信号处理
15.1 概述
15.2 测量传感器
15.2.1 温度
15.2.2 光强度
15.2.3 应变和位移
15.2.4 加速度、压力、力和周转率(速度)
15.2.5 磁场
15.2.6 真空计
15.2.7 粒子检测器
15.2.8 生物和化学电压探针
15.3 精度标准和精度测量
□ 15.3.1 频率标准
15.3.2 频率、周期和时间间隔测量
□ 15.3.3 电压和阻抗标准与测量
15.4 限制带宽技术
15.4.1 信噪比问题
15.4.2 信号平均和多通道计数
15.4.3 信号周期化
15.4.4 锁定检测
15.4.5 脉冲高度分析
15.4.6 时间幅度转换器
15.5 频谱分析和傅里叶变换
15.5.1 频谱分析仪
15.5.2 离线频谱分析
15.6 电路示例
15.6.1 电路集锦
附录A 示波器
附录B 数学工具回顾
附录C 5%精密电阻的色标
附录D 1%精密电阻
附录E 怎样画电路原理图
附录F 负载线
附录G 晶体管的饱和
附录H LC 巴特沃兹滤波器
附录I 电子期刊和杂志
附录J IC前缀
附录K 数据手册
参考书目
中英文术语对照

精彩书摘

  《电子学(第二版)》:
  在这个基于微处理器的设备中,没有使用复杂的旋钮,而选择了较为简单的开关,每个开关其驱动一个单独的并行端口位。许多设计者会在这方面偷一点懒,于是现在旋钮的使用越来越少,甚至有完全取消旋钮的趋势,而由一对“上”、“下”按钮来控制(例如一个微处理器控制的振荡器)。如果我们也使用上述方法,将会失去那种用旋钮控制的怀旧感觉。通过利用旋钮在屏幕上选择二进制存储器、显示地址和累加数,仪器会变得更加人性化。
  在微处理器仪器中得到控制的最简单方法就是使用ADC输入进行电压转换,可利用一个连接在+5 V(或者更好的参考电压)和地之间的面板电压计获得该电压。有一些价格适中,体积较小的8位ADC,芯片上还附带8输入的多路复用器和S/H。通常,会有一些输入端未被使用,那么可以用它们识读一些面板控制信号。实际上,我们甚至可以利用一个ADC输入端去读出n个状态位旋转开关的状态,只需沿着开关的接触点连成一个用n—1个相同电阻构成的电阻分压器链,然后使用ADC读出电压值即可。
  ……

前言/序言

本书是哈佛大学的经典教材,自出版以来已被译成多种语言版本。本书通过强调电子电路系统设计者所需的实用方法,即对电路的基本原理、经验准则以及大量实用电路设计技巧的全面总结,侧重探讨了电子学及其电路的设计原理与应用。书中不仅涵盖了电子学通常研究的全部知识点,还补充了有关数字电子学中的大量较新应用及设计方面的要点内容。对高频放大器、射频通信调制电路设计、低功耗设计、带宽压缩以及信号的测量与处理等重要电路设计以及电子电路制作工艺设计方面的难点也做了通俗易懂的阐述。本书包含丰富的电子电路分析设计实例和大量图表资料,内容全面且阐述透彻,是一本世界范围内公认的电子学电路分析、设计及其应用的优秀教材。

本书第一版通俗易懂,已获得普遍好评并被广泛采用。新版本重写了关于微计算机与微处理器的章节,并着重修改了数字电子学、运算放大器与精度计算以及电路构造工艺等内容。对相应的表格也进行了修改和扩充。并且,书中新增了关于有源滤波器设计、开关电容滤波器、正交振荡器、低下降稳压器、开关电源、消弧电路、隔离放大器、SCR锁存电路、地电位漂移、动态功率损耗、光电子学、RS-232接口电路、调制解调器、存储器芯片、简略归零、调幅检波、电池特性和传感器的线性化等内容的章节。


序言

在过去的40多年里,电子学及其技术比其他任何领域内的技术发展更为迅猛。这也是我们早在1980年就曾经试图编写一部关于电子学技术的教材的原因。这里,我们用“技术”或“技巧”来表明对电路与实际器件的本质与应用方面的精通与掌握,而不是像一些常用的电子学教材那样侧重于探讨电路及器件中的较抽象的理论部分。当然,在这种技术日新月异发展的领域中,探讨其主要特点及基本组成部分又不免蒙受讨论内容老套过时之责难。

电子学及其技术发展的步伐并没有令人们失望,但却让我们感慨万千。本书第一版还墨迹未干的时候,在我们对这样的陈述语句:“2 Kb经典2716 EPROM……,其价格大约是25美元”还记忆犹新的时候,人们却在市场上再也找不到这类器件,而新的EPROM是原来容量的64倍,价格却低于原价的一半。因此,这也导致我们对本书进行了重大修改,以适应改进的器件与方法。我们完全重写了关于微计算机与微处理器的章节(使用IBM PC与68008芯片),修改了关于PLD与新的HC与AC逻辑系列的数字电子学章节,修改了关于运算放大器与精度设计的内容,这些内容反映了具有优越性能的场效应管作为运算放大器输入级的可用性,还修改了关于CAD/CAM电路构造技术的章节。书中的每个表格也进行了修改,对其中一些表格还进行了重大修改。例如,在表4.1(运算放大器)中,只保留了原有120个条目中的65%,并添加了135种新的运算放大器。

借此机会,我们也根据读者的建议以及使用本书第一版进行教学所得的经验,对本书进行了修改。我们重写了关于FET的一章(原有的章节太复杂)并将其调整至运算放大器这一章之前(在这些运算放大器中大量增加了场效应管的应用),并新增了一章来讨论低功耗与微功耗设计(既含模拟部分,也含数字部分),这是一个虽重要但容易被忽视的部分。其他章节进行了广泛地修改,另外还添加了许多新的表格,包括A/D与D/A转换器,数字逻辑器件与低功率器件等。本书中电路图的数量也增加了。全书现有78个表格和1000多个图。

在修改过程中,我们力图保留本书第一版作为参考书或教材的通俗易懂性。正是由于这一点才使本书的第一版能如此成功与畅销。我们深知学生首次接触电子学课程的难度,因为这一学科错综交织,而且缺少一种能按照逻辑条理学习知识、引导初学者的途径。因此,在本书中附有大量参考条目。此外,本书还有一本配套的学生手册。该手册包含了许多电路设计实例、解释、习题与实验室练习以及对一些精选问题的解答。通过给学生提供一本补充材料,就能使本书不仅简明扼要,而且内容详实,这一点也正好满足了那些将此书作为参考书的读者的要求。

我们衷心希望本书的新版本能满足读者(无论是学生还是工程师)的需求。我们也欢迎读者提出建议与修改意见,并直接寄往:

Paul Horowitz

Physics Department

Harvard University

Cambridge, MA 02138

在新版本的编写过程中,我们得到了如下人员的帮助,在些一并表示衷心感谢。他们分别是Mike Aronson与Brian Matthews(AOX公司),John Greene(开普敦大学),Jeremy Avigad与Tom Hayes(哈佛大学),Peter Horowitz(EVI公司),Don Stern与Owen Walker。我们也非常感谢Jim Mobley的认真校对;感谢剑桥大学出版社的Sophia Prybylski与David Tranah的鼓励与专注。我们还要感谢Rosenlaui出版公司的那些永不知疲倦的排版人员所做的工作。

最后,根据现代法律方面的条文精神,我们提醒读者阅读以下所附的法律通告。

Paul Horowitz

Winfield Hill

1989年3月



《电磁波的奥秘与应用》 内容简介 这是一部深入探索电磁波世界的著作,它将带领读者穿越微观的粒子震荡与宏观的宇宙辐射,揭示电磁波的本质、传播规律以及在现代科技和社会中的广泛应用。本书的宗旨在于,通过严谨的理论阐述与生动的实例分析,为读者构建起一座理解电磁波的桥梁,无论您是物理学爱好者、电子工程专业学生,还是对现代通讯、能源技术充满好奇的普通读者,都能从中获益匪浅。 第一篇:电磁波的理论基石 本篇将从最基础的物理原理出发,为读者打下坚实的理论基础。 静电学与静磁学回顾: 在深入探讨电磁波之前,我们有必要回顾一下电场和磁场的独立研究。本章将梳理库仑定律、高斯定律、安培环路定理、磁场的高斯定律等基本定律,理解电荷与电流如何产生场,以及这些场各自的特性。我们将强调电场和磁场是独立存在的,但又相互关联。 麦克斯韦方程组: 这是本书的理论核心。本章将逐一介绍四个麦克斯韦方程组,并深入剖析它们的物理意义: 高斯电场定律: 阐述电荷是电场的源,以及电场的散度与电荷密度之间的关系。我们将通过具体的例子,例如点电荷、均匀带电球体产生的电场,来直观理解这一定律。 高斯磁场定律: 揭示磁单极子的不存在,以及磁场的散度恒为零。我们将分析条形磁铁、螺线管等产生的磁场,理解磁感线的闭合特性。 法拉第电磁感应定律: 解释变化的磁场如何产生电场(感应电场),这是电磁波产生的重要机制。我们将通过发电机、变压器的工作原理来印证这一定律的威力。 安培-麦克斯韦定律: 描述电流和变化的电场如何产生磁场。麦克斯韦在这里加入了位移电流的概念,使得该方程能描述时变场,从而预言了电磁波的存在。我们将探讨电容器充放电时位移电流的作用。 电磁波的产生与传播: 基于麦克斯韦方程组,本章将推导出电磁波的存在。 电荷的振荡: 详细阐述加速运动的电荷(尤其是振荡的电荷)是电磁波的源。我们将分析简谐振动的点电荷如何产生不同频率的电磁波。 平面电磁波的性质: 推导并分析平面电磁波的数学表达式,揭示其横波特性(电场和磁场垂直于传播方向),以及电场、磁场、传播速度之间的矢量关系($vec{E} imes vec{H}$ 方向为传播方向)。 电磁波的传播速度: 证明电磁波在真空中的传播速度等于光速 $c = frac{1}{sqrt{mu_0 epsilon_0}}$,并解释介质对电磁波传播速度的影响。 电磁波的能量与动量: 引入坡印廷矢量 $vec{S} = vec{E} imes vec{H}$,描述电磁波的能量流密度,并探讨电磁波携带的动量。 电磁波谱: 本章将对整个电磁波谱进行系统性的介绍,按照频率(或波长)由低到高进行排序,并阐述每个频段的典型特征和性质。 无线电波: 包含长波、中波、短波、微波等,它们在通讯、广播、雷达等领域有广泛应用。 红外线: 与热辐射相关,在遥感、夜视、温控等方面发挥作用。 可见光: 人类视觉感知的范围,是光学现象的基础。 紫外线: 具有一定的杀菌作用,但也可能对生物体造成伤害。 X射线: 穿透性强,在医学成像、材料分析等方面不可或缺。 伽马射线: 能量最高,常与核反应、天体物理现象相关。 第二篇:电磁波的相互作用与应用 本篇将聚焦电磁波与物质的相互作用,以及由此产生的各种现象和实际应用。 电磁波的反射、折射与衍射: 反射与折射: 详细阐述电磁波在不同介质界面上的反射和折射现象,包括斯涅尔定律、菲涅尔方程等。我们将分析光线从空气进入水、从玻璃射向空气的例子,并探讨镜面反射和漫反射。 衍射: 解释电磁波绕过障碍物或通过狭缝时发生的弯曲现象。我们将以光的衍射为例,说明其与波长的关系,以及衍射在光学仪器中的作用。 电磁波的吸收、散射与干涉: 吸收: 探讨电磁波在物质中的能量损失过程,例如介质的电阻损耗、共振吸收等。我们将分析不同物质对不同波段电磁波的吸收特性,例如玻璃对紫外线的吸收。 散射: 描述电磁波遇到微小粒子时发生的方向改变。我们将解释天空为何是蓝色的(瑞利散射)以及彩虹的形成(米氏散射)。 干涉: 深入分析同频率的两列或多列电磁波叠加时,在某些区域相互加强(相长干涉),在另一些区域相互抵消(相消干涉)的现象。我们将通过杨氏双缝干涉实验、薄膜干涉等经典案例,阐明干涉条件和条纹的形成。 极化现象: 线极化、圆极化与椭圆极化: 详细讲解电磁波电场矢量的振动方向特征,区分不同类型的极化。 极化器的作用: 介绍偏振片等装置如何产生或选择特定方向的极化波,以及其在液晶显示、3D电影等领域的应用。 自然光的极化: 解释自然光在反射或散射过程中产生的极化现象,例如水面反射光的极化。 电磁波在信息传输中的应用: 无线通讯: 深入探讨无线电波、微波在广播、电视、手机通讯、卫星通讯、Wi-Fi等领域的应用。我们将解析调制解调技术(AM、FM、数字调制)、天线的设计原理等。 光纤通信: 阐述利用光波通过光纤进行信息传输的原理,包括全反射、光信号的编码与解码。我们将讨论光纤通信的优势:高带宽、低损耗。 雷达技术: 介绍雷达(Radio Detection and Ranging)的工作原理,即利用电磁波探测目标的位置、速度等信息。我们将分析脉冲雷达、连续波雷达,以及其在气象、军事、航空航天等领域的应用。 电磁波在能源与医疗领域的应用: 微波加热: 解释微波炉的工作原理,即利用微波能量使食物中的水分子等极性分子振荡产生热量。 激光技术: 介绍激光(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)的产生原理、特性(单色性、方向性、相干性、亮度),以及其在工业加工、医疗手术、光盘存储、条形码扫描等方面的广泛应用。 医学成像: 探讨X射线成像、核磁共振成像(MRI)、超声成像等利用不同电磁波段实现人体内部结构可视化的技术。 电磁疗法: 简要介绍利用特定频率和强度的电磁场进行治疗的原理和应用。 电磁兼容性(EMC)与电磁干扰(EMI): 电磁干扰的产生: 分析各种电子设备在工作时产生的电磁辐射,以及这些辐射如何对其他设备造成干扰。 电磁兼容性设计: 介绍如何通过合理的电路设计、屏蔽、滤波等手段,提高电子设备对电磁干扰的抵抗能力,并减少自身产生的电磁辐射,以确保设备正常运行和避免相互影响。 相关标准与法规: 简要提及国际和国内的电磁兼容性标准,以及强制性认证要求。 第三篇:进阶概念与前沿展望 本篇将对电磁波的更深层次的理论进行探讨,并展望未来的发展方向。 电磁波与量子力学: 光子的概念: 介绍光电效应,并阐述普朗克的能量量子化假设,爱因斯坦的光量子理论,引入光子的概念,将电磁波的粒子性与波动性统一起来。 量子场论初探: 简要介绍量子场论如何描述电磁相互作用,引入光子作为电磁相互作用的媒介粒子。 非线性光学现象: 二次谐波产生、三次谐波产生: 阐述在强激光作用下,物质发生非线性响应,产生频率是入射光频率整数倍的光。 自聚焦、光致旋光等: 介绍其他非线性光学现象,及其在光学器件和新材料研究中的应用潜力。 纳米光子学与超材料: 纳米尺度下的光现象: 探讨在纳米尺度下,电磁波与物质的相互作用呈现出的独特现象,例如表面等离激元共振。 超材料的设计与应用: 介绍人工设计的具有亚波长结构单元的材料,它们可以展现出自然界不存在的负折射率等奇异的光学特性,有望在隐身衣、超分辨成像等方面实现突破。 电磁波在天体物理学中的作用: 宇宙的电磁辐射: 介绍从宇宙大爆炸余辉到恒星、星系发出的各种电磁辐射,它们是人类了解宇宙起源、演化和结构的窗口。 射电望远镜、X射线望远镜、伽马射线望远镜: 阐述不同波段的望远镜如何捕捉来自宇宙深处的电磁信号,从而揭示宇宙的奥秘。 本书特色: 理论严谨与实践结合: 本书在深入剖析电磁波理论的同时,辅以大量生动的实例和应用场景,使读者能够深刻理解理论的实际意义。 由浅入深,循序渐进: 从基础概念出发,逐步深入到复杂的理论和前沿研究,适合不同层次的读者。 图文并茂,便于理解: 配有大量的示意图、原理图和实验图,帮助读者直观地理解抽象的物理概念。 语言流畅,表达清晰: 力求以清晰易懂的语言阐述复杂的科学原理,避免使用过于晦涩的专业术语。 注重逻辑性与系统性: 全书结构清晰,内容连贯,形成了一个完整的知识体系。 通过阅读《电磁波的奥秘与应用》,您将不仅仅是了解一项物理现象,更是洞察驱动我们现代世界运行的关键力量之一,并为理解未来的科技发展奠定坚实的基础。

用户评价

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我最近开始着手学习一些关于模拟电路和数字电路的基础知识,市面上看了不少书,最终选定了这本《电子学(第二版)》。吸引我的是它在序言里提到,这本书是基于多年的教学经验进行修订的,并且注重理论与实践的结合。我比较担心的是很多教材为了追求理论的完整性,会把概念讲得过于抽象,脱离实际。而这本据说在讲解晶体管、运算放大器等核心器件的时候,会穿插一些经典的电路设计实例,这一点对我来说是极大的加分项。我希望它能像一个经验丰富的老师一样,用循序渐进的方式,将复杂的原理化繁为简,并且能够解释“为什么”要这样设计,而不是简单地罗列公式和结论。我尤其关注它对数字逻辑电路的阐述,比如组合逻辑和时序逻辑的部分,是否能够清晰地展示逻辑门的工作原理,以及如何通过这些基本单元构建出更复杂的系统,比如寄存器、计数器等。如果书中还能提供一些仿真软件的操作指导,那就太棒了,毕竟很多时候,动手去实现和调试是检验学习效果的最佳方式。

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这次我选择《电子学(第二版)》是因为我之前接触过一些零散的电子知识,但总感觉不够系统,而且在一些关键的理论理解上存在模糊。我希望这本书能像一次全面的“体检”,帮助我梳理和巩固那些似是而非的概念。我特别看重它在讲述放大电路的章节,是否能清晰地解释不同放大电路的配置(如共射、共集、共基)的特点和应用,以及如何通过反馈来稳定放大器的性能。我担心有些书在这方面讲得比较仓促,或者过于理论化,导致我无法真正理解放大器的作用和设计原则。另外,我一直对数字逻辑中的时序电路感到困惑,比如触发器、寄存器和计数器的工作原理,我希望这本书能用一种非常易于理解的方式来阐述,最好能配合流程图或者状态图来帮助我理解。我期待这本书能够让我对电子学的各个模块有更清晰的认识,并且能够建立起不同模块之间的联系,最终形成一个完整的知识体系。

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作为一名对自动化控制和嵌入式系统感兴趣的业余爱好者,我一直在寻找一本能够系统梳理电子学基础知识的书籍。《电子学(第二版)》这个书名本身就透露出一种扎实和全面。我比较在意的是它在介绍电源电路和信号处理方面的能力。比如,它对于各种滤波器的讲解是否足够清晰,能否让我理解不同类型滤波器的优缺点以及适用场景。同时,关于直流和交流电源的产生与变换,这本书是否有详细的介绍,是否能让我理解稳压电路和开关电源的工作原理。我希望它能提供一些实用的设计思路,而不是仅仅停留在理论公式上。而且,我非常希望这本书在介绍模数转换(ADC)和数模转换(DAC)这两个概念时,能有比较直观的图示和解释,因为这对我理解传感器数据采集和输出控制至关重要。如果书中还能涉及一些简单的传感器接口电路的搭建,那就太好了,能够直接将理论知识转化为实际操作。

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我一直在寻找一本能够帮助我深入理解电子学基本原理的书,而《电子学(第二版)》恰好出现在我的视野里。我比较看重书的严谨性和逻辑性,这本书在介绍电流、电压、电阻等基本概念时,是否能做到清晰准确,并且在推导电路定律时,是否有充分的数学依据,而且不至于让非数学专业的读者感到头疼。我也对书中关于半导体器件的章节非常感兴趣,比如PN结、二极管、三极管等,我希望它能深入讲解它们的能带理论和工作机制,而不仅仅是停留在等效电路层面。我喜欢那种能够引导读者思考“背后原理”的书。此外,我希望这本书的语言风格能够相对平实,避免过于学术化的术语堆砌,同时也要保持专业性。如果书中在讲述某些概念时,能够有恰当的比喻或者类比,那就更容易被我这样初学者接受。我期待这本书能在我构建扎实的电子学知识体系方面,起到关键性的作用,为我后续学习更高级的课程打下坚实的基础。

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这本书的封面设计挺简洁大方的,纯白底色,标题“电子学(第二版)”用沉稳的蓝色字体印刷,给人一种专业、可靠的感觉。拿到手里,厚度适中,纸张质感不错,摸起来光滑但又不至于太滑,翻页时也没有沙沙的廉价感。封底的简介我大概看了一下,感觉它涵盖了电子学的入门基础,比如电路分析、半导体器件、放大电路这些,内容听起来挺扎实的,应该适合初学者或者想系统回顾一下基础知识的人。不知道里面的插图和图表是不是够清晰直观,这对于理解抽象的电路原理非常重要。希望它能像它的外观一样,内容也同样严谨、易懂。我比较在意的是它在例子和习题方面的设计,是否有足够多的实际应用案例,以及习题的难度梯度是否合理,能帮助我逐步掌握知识点,而不是上来就遇到难题。如果书中还能提供一些在线资源或者课后辅导的链接,那就更完美了,毕竟现在很多学习工具都往线上迁移,这样也方便查阅和互动。总的来说,第一印象非常好,我对这本书充满了期待。

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很不错,国外翻译的书籍写的就是好,条理清楚,循序渐进易于掌握。

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很不错,国外翻译的书籍写的就是好,条理清楚,循序渐进易于掌握。

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好书,推荐

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书的质量真的蛮不错,很好的书籍

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内容太广泛,不够详细和精确,翻译一般。书不便宜

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据高中母校一搞信息竞赛的同学讲,七中大佬已经是国家集训队选手,而且已经报送清华,他们真的很牛。

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好书发货快

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专业书籍,纸张好,图片清晰,讲解详细,已推荐给学生!

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