电子线路仿真与设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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申继伟 著

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出版社： 北京理工大学出版社

ISBN：9787568221702

商品编码：29374741792

包装：平装

出版时间：2016-05-01

基本信息

书名：电子线路仿真与设计

定价：72.00元

作者：申继伟

出版社：北京理工大学出版社

出版日期：2016-05-01

ISBN：9787568221702

字数：

页码：362

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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《电子线路仿真与设计》配备相关的教学视频，以二维码的形式嵌入教材，便于读者随时随地学习。《电子线路仿真与设计》注重将理论分析与实践设计相结合；内容条理清晰、重点突出、注重实用，每章节前列出重点解决的问题和需要用到的知识点。教材提供了大量的实例供读者参考，提供了大量的练习，供不同层次的读者练习。
　　《电子线路仿真与设计》可供电子信息类、电气、测控、计算机类等专业作为电子线路课程的实验、设计的指导书，也可供有关的工程技术人员参考。

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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《数字信号处理原理与应用》 内容简介 本书是一部系统介绍数字信号处理（DSP）基础理论、关键算法、核心技术及其在工程实践中广泛应用的技术专著。全书旨在为读者构建一个扎实的DSP理论框架，并提供充足的实践指导，使其能够独立完成复杂的数字信号处理系统的设计与实现。内容涵盖了从基础概念到前沿技术的全面梳理，力求兼顾理论的严谨性与应用的实用性。 第一部分：数字信号处理基础 本部分将从最基本的概念出发，为读者奠定坚实的DSP理论基础。 第一章 信号与系统的基本概念 1.1 模拟信号与数字信号 深入探讨模拟信号和数字信号的本质区别，包括连续时间和离散时间、连续幅度和离散幅度。 分析信号的采样过程，详细介绍奈奎斯特-香农采样定理，并阐述欠采样和过采样的影响，以及抗混叠滤波器的作用。 探讨量化过程，理解量化误差的来源与特性，介绍均匀量化和非均匀量化。 分析信号的编码与复原过程，解释脉冲编码调制（PCM）等基本编码方式。 1.2 典型信号的表示 系统介绍各种基本信号的数学模型，如单位冲激信号、单位阶跃信号、指数信号、正弦信号、三角波信号、方波信号等。 讲解信号的周期性、非周期性、奇偶对称性、能量信号和功率信号等基本性质。 通过实例演示如何利用这些基本信号来表示和构造更复杂的信号。 1.3 线性时不变（LTI）系统 定义和刻画线性系统和时不变系统的特性。 深入讲解卷积的概念，阐述离散时间卷积的计算方法，并介绍其在LTI系统中的核心地位，解释系统输出如何由输入信号和系统冲激响应卷积而成。 探讨LTI系统的四大特性：稳定性、因果性、记忆性、可逆性，并给出判断依据。 介绍LTI系统的冲激响应和阶跃响应，以及它们之间的关系。 1.4 系统的频率域分析 引入傅里叶级数（FS）的概念，分析周期信号的频谱特性，理解信号由不同频率的正弦分量叠加而成。 讲解傅里叶变换（FT），处理非周期信号的频谱，理解信号在频域中的信息分布。 分析傅里叶变换的性质，如线性性、时移性、频移性、卷积定理、帕斯瓦尔定理等。 介绍傅里叶变换的物理意义，如频谱密度、带宽等。 第二章 离散时间傅里叶变换（DTFT）与傅里叶级数（DTFS） 2.1 离散时间傅里叶级数（DTFS） 定义周期离散时间信号的DTFS，推导其系数计算公式。 分析DTFS的收敛性与唯一性。 通过实例展示周期信号的频谱特性。 2.2 离散时间傅里叶变换（DTFT） 定义非周期离散时间信号的DTFT，推导其计算公式。 分析DTFT的收敛性，重点讨论能量有限信号和功率有限信号。 推导并分析DTFT的重要性质，包括线性性、时移性、频移性、尺度变换、卷积定理、微分定理（求和）等，这些性质是后续算法分析的基础。 介绍DTFT在理解离散时间信号的频谱结构中的作用。 2.3 DTFT与FT的关系 阐述DTFT是FT在离散时间上的推广，分析两者之间的联系与区别。 理解采样对频谱的影响，即“冲激串采样”的概念。 第三章 Z变换 3.1 Z变换的定义与收敛域 引入Z变换的定义，将其视为离散时间信号在复平面上的表示。 详细介绍收敛域（ROC）的概念，分析ROC对系统稳定性和因果性的决定性作用。 讨论不同类型序列（右边序列、左边序列、双边序列）的Z变换及其ROC的特点。 3.2 Z变换的性质 系统推导并讲解Z变换的各项重要性质，包括线性性、时移性、乘法性（序列乘积）、卷积定理、初值定理、终值定理、微分性质（乘$n$）、共轭对称性等。 重点讲解卷积定理在系统分析和设计中的应用。 3.3 逆Z变换 介绍求解逆Z变换的多种方法，包括部分分式展开法、留数法、长除法（多项式长除法）等，并详细说明各自的适用条件和计算步骤。 强调通过逆Z变换从频域回到时域，完成信号或系统响应的求解。 3.4 LTI系统的Z域分析 将Z变换应用于LTI系统分析，推导出系统的传递函数$H(z)$。 分析传递函数的零点和极点与系统性能之间的关系，如稳定性、频率响应等。 利用Z变换求解LTI系统的零输入响应和零状态响应，从而得到全响应。 第四章 有限脉冲响应（FIR）滤波器 4.1 FIR滤波器的基本原理 介绍FIR滤波器的结构，即输出是输入信号的有限个抽样点的加权求和。 强调FIR滤波器零相位的优点，以及其无需反馈回路带来的稳定性保证。 讲解FIR滤波器的单位冲激响应$h[n]$的有限性。 4.2 FIR滤波器的设计方法 窗函数法（Window Method）：详细介绍各种常用的窗函数，如矩形窗、汉宁窗（Hanning）、海明窗（Hamming）、布莱克曼窗（Blackman）等。分析不同窗函数的频谱泄露特性和过渡带宽度，指导如何根据性能需求选择合适的窗函数。 频率采样法（Frequency Sampling Method）：介绍根据滤波器在特定频率点的幅度和相位要求来设计FIR滤波器的方法。 最优（Minimax）设计法（Parks-McClellan算法/Remez算法）：深入讲解Parks-McClellan算法，阐述其基于切比雪夫逼近理论，能够设计出在通带和阻带内误差最小的FIR滤波器，是目前应用最广泛的FIR滤波器设计算法之一。 4.3 FIR滤波器的应用 讨论FIR滤波器在语音信号处理、图像处理、通信系统中的具体应用，例如去噪、均衡、整形、抽取/插值等。 第五章 无穷脉冲响应（IIR）滤波器 5.1 IIR滤波器的基本原理 介绍IIR滤波器的结构，其输出不仅依赖于当前的输入和过去的输入，还依赖于过去的输出（反馈）。 解释IIR滤波器可以使用较少的阶数来实现与FIR滤波器相似的性能，但其相位响应通常不是线性的。 讨论IIR滤波器的单位冲激响应$h[n]$的无限性，以及可能存在的稳定性问题。 5.2 IIR滤波器的设计方法 模拟滤波器原型法：介绍如何利用经典的模拟滤波器（如巴特沃斯、切比雪夫、椭圆滤波器）的特性，通过频率变换和脉冲响应不变法、双线性变换法等模拟-数字转换方法来设计IIR数字滤波器。 直接设计法：介绍直接在Z域设计IIR滤波器的方法，如使用优化算法。 5.3 IIR滤波器的应用 讨论IIR滤波器在音频处理、生物信号处理、控制系统中的应用，尤其是在对计算资源要求较高且对相位要求不严格的场合。 分析IIR滤波器潜在的稳定性问题及解决方法。 第二部分：数字信号处理的理论与算法 本部分将深入探讨数字信号处理中的核心理论和关键算法，为读者提供解决实际问题的工具。 第六章 离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT） 6.1 离散傅里叶变换（DFT） 定义DFT，解释其将有限长度的离散时间信号变换到离散频率域。 详细介绍DFT的计算公式，分析其计算复杂度为$O(N^2)$，这对于长序列的处理是不可接受的。 讨论DFT在信号频谱分析中的重要作用，如谱分析、滤波等。 6.2 快速傅里叶变换（FFT） FFT的原理：深入讲解FFT的核心思想——分治法，即如何将一个$N$点的DFT分解为若干个较小尺寸的DFT的组合，从而大幅降低计算量。 蝶形运算：介绍FFT中的基本运算单元——蝶形运算，解释其如何高效地实现数据的重排和计算。 基2-DIT（Decimation-In-Time）和基2-DIF（Decimation-In-Frequency）算法：详细推导这两种最常用的FFT算法，分析其数据输入输出顺序和蝶形运算的结构。 FFT的计算复杂度：强调FFT将DFT的计算复杂度降低到$O(N log N)$，这是数字信号处理领域的一项革命性进展，使得实时处理大规模数据成为可能。 FFT在谱分析中的应用：详细阐述FFT在周期图法、Welch法等谱估计方法中的应用，用于分析信号的频率成分，检测频谱泄漏，以及实现高效的滤波。 其他FFT算法：简要介绍混合基FFT、任意长度FFT等，为处理非2的幂次长度序列提供解决方案。 第七章 谱分析与参数估计 7.1 经典谱估计方法 周期图法：介绍利用DFT直接计算的周期图，分析其优点（简单易懂）和缺点（方差大、谱分辨率低）。 Welch法：讲解Welch法如何通过对信号分段、加窗、求平均周期图来降低方差，提高谱估计的平滑性和准确性。 Welch法的参数选择：指导如何选择分段长度、窗函数以及重叠度以获得最佳的谱估计结果。 7.2 模型驱动型谱估计方法 AR模型（自回归模型）：介绍AR模型如何将信号建模为过去输出的线性组合加上白噪声。讲解AR模型参数的估计方法，如Yule-Walker方程。 MA模型（滑动平均模型）：介绍MA模型，其输出是过去输入的加权线性组合加上白噪声。 ARMA模型（自回归滑动平均模型）：介绍ARMA模型，结合了AR和MA模型的特点，能够更灵活地拟合信号。 AR、MA、ARMA模型的优缺点比较：分析不同模型在信号建模能力、参数估计难度以及谱估计性能方面的差异。 Burg算法、Yule-Walker算法在AR模型估计中的应用。 7.3 参数估计 线性预测（Linear Prediction）：介绍线性预测在语音处理、时频分析等领域的应用。 最小二乘估计：讲解最小二乘法在参数估计中的原理和应用。 第八章 有限脉冲响应（FIR）滤波器设计进展 8.1 最小均方误差（LMS）算法 介绍LMS算法作为一种自适应滤波算法，能够根据输入信号的统计特性自动调整滤波器系数，以最小化误差信号的均方值。 推导LMS算法的更新迭代公式，分析其收敛速度和稳定性。 讨论LMS算法在噪声消除、信号均衡、回声消除等领域的应用。 8.2 递归最小二乘（RLS）算法 介绍RLS算法是LMS算法的改进，它能更快地收敛，并且对输入信号的统计特性不敏感。 分析RLS算法的计算量比LMS算法大的问题。 阐述RLS算法在信道均衡、自适应陷波滤波器等中的应用。 8.3 其他FIR滤波器设计方法 Gibbs现象及其克服：深入分析Gibbs现象在理想滤波器频率响应截断时引起的震荡，并探讨如何通过使用更光滑的窗函数或采用更先进的设计方法来缓解。 基于优化理论的FIR滤波器设计。 第九章 无穷脉冲响应（IIR）滤波器设计进展 9.1 模拟滤波器设计 Butterworth滤波器：分析其通带平坦，阻带单调下降的特性。 Chebyshev滤波器（Type I and Type II）：介绍Type I Chebyshev滤波器在通带内具有等波纹，Type II Chebyshev滤波器在阻带内具有等波纹的特性，并分析其设计权衡。 Elliptic（Cauer）滤波器：介绍其在通带和阻带内均具有等波纹，能够用最低阶数实现最陡的过渡带，但相位失真较大。 9.2 模拟到数字域的变换 脉冲响应不变法：解释如何通过使数字滤波器的脉冲响应与模拟滤波器的脉冲响应在采样点相等来设计数字滤波器，分析其在低通滤波情况下的近似性。 双线性变换法：介绍双线性变换如何将模拟频率域映射到数字频率域，分析其优点（不会引入混叠）和缺点（频率非线性）。 9.3 IIR滤波器的稳定性分析 利用Z变换的零极点位置来判断IIR滤波器的稳定性。 第十章 多速率信号处理 10.1 抽取（Downsampling）与插值（Upsampling） 详细介绍抽取操作，分析其对信号频谱的影响，以及如何防止混叠。 深入讲解插值操作，分析其如何增加信号的采样率，并讨论不同插值器的性能。 讲解抽取和插值操作的顺序对结果的影响。 10.2 Polyphase分解 介绍Polyphase分解如何将高阶滤波器分解为低阶滤波器的组合，方便实现多速率系统。 10.3 多速率滤波器组 分析全带通滤波器、全带阻滤波器等。 介绍QMF（Quadrature Mirror Filter）滤波器组，它在信号的无失真分解和重构中起着重要作用。 10.4 多速率信号处理的应用 讨论多速率信号处理在语音编码、图像压缩、数据通信、软件定义无线电等领域的关键作用。 第三部分：数字信号处理的应用与发展 本部分将展示DSP在各个领域的实际应用，并展望未来的发展趋势。 第十一章 数字信号处理在通信系统中的应用 11.1 调制与解调 介绍ASK、FSK、PSK、QAM等数字调制技术，以及相应的解调器设计。 讨论多载波调制技术（OFDM）及其在高速数据传输中的应用。 11.2 信道编码与解码 介绍纠错码的基本原理，如海明码、卷积码、Turbo码、LDPC码等。 分析这些编码技术如何提高通信系统的可靠性。 11.3 均衡技术 解释信道失真（如码间串扰）的产生原因。 介绍均衡器的设计，如线性均衡器、非线性均衡器、自适应均衡器等，以及它们在恢复原始信号中的作用。 11.4 语音信号处理 讨论语音信号的采集、量化、编码（如PCM、ADPCM、CELP）。 介绍语音识别、语音合成、语音增强、语音压缩等技术。 第十二章 数字信号处理在图像与视频处理中的应用 12.1 图像增强 介绍点处理（对比度拉伸、直方图均衡化）、空间滤波（平滑、锐化）等图像增强技术。 讨论噪声去除技术，如均值滤波、中值滤波、高斯滤波、维纳滤波等。 12.2 图像复原 分析图像退化模型，介绍逆滤波、维纳滤波、约束最小二乘滤波等图像复原方法。 12.3 图像压缩 介绍无损压缩（如RLE、Huffman编码）和有损压缩（如DCT、小波变换、JPEG、MPEG）的基本原理。 12.4 图像分割与特征提取 介绍边缘检测、阈值分割、区域生长等图像分割技术。 讨论形状、纹理、颜色等特征的提取方法。 12.5 视频处理基础 介绍视频帧的概念、运动估计与补偿。 讨论视频压缩标准（如H.264/AVC, H.265/HEVC）的核心技术。 第十三章 数字信号处理在生物医学工程中的应用 13.1 生物信号采集与处理 介绍心电图（ECG）、脑电图（EEG）、肌电图（EMG）等生物信号的特点。 讨论这些信号的滤波、去噪、特征提取和模式识别。 13.2 医学成像 介绍数字X射线、CT、MRI、超声成像等成像技术的数字信号处理原理。 分析这些技术如何通过信号处理来重建图像，提供诊断信息。 13.3 医疗设备中的DSP应用 讨论植入式设备（如起搏器）、监护系统、诊断仪器中的DSP应用。 第十四章 数字信号处理的硬件实现 14.1 数字信号处理器（DSP） 介绍DSP的架构特点，如哈佛架构、单周期指令、MAC指令、专门的指令集等，使其能够高效执行DSP运算。 讨论不同厂商的DSP系列产品（如TI C6000系列、Analog Devices SHARC系列）。 14.2 FPGA（现场可编程门阵列） 介绍FPGA的可编程性，使其能够根据应用需求灵活构建硬件电路。 分析FPGA在DSP应用中的优势，如并行处理能力强、低延迟、高吞吐量。 讨论FPGA上DSP算法的实现方法，如使用HDL语言（Verilog/VHDL）或高层综合工具。 14.3 GPU（图形处理器） 介绍GPU的并行计算能力，及其在加速DSP算法方面的潜力。 讨论CUDA、OpenCL等并行计算框架在GPU上实现DSP应用的方法。 14.4 ASIC（专用集成电路） 分析ASIC的最高性能和最低功耗，但其设计周期长、成本高，适用于大规模量产的特定应用。 第十五章 数字信号处理的前沿与发展趋势 15.1 机器学习与深度学习在DSP中的融合 探讨如何利用深度学习模型（如CNN、RNN）来解决传统的DSP问题，如信号分类、异常检测、谱估计等。 分析深度学习在信号去噪、语音识别、图像超分辨率等领域的突破性进展。 15.2 信号处理的低功耗与嵌入式实现 探讨如何在资源受限的嵌入式系统中高效实现DSP算法，以及低功耗设计的重要性。 15.3 软件定义无线电（SDR） 介绍SDR的概念，即通过软件来实现无线通信系统的各种功能，强调DSP在SDR中的核心地位。 15.4 量子信号处理 对未来量子计算在信号处理领域可能带来的颠覆性影响进行展望。 本书内容循序渐进，理论与实践相结合，配以丰富的图示和算例，力求帮助读者深入理解数字信号处理的精髓，并将其应用于实际的工程问题解决中。无论您是相关专业的学生、研究人员，还是从事通信、控制、电子、计算机等领域的工程师，本书都将为您提供宝贵的知识和技能。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的实用性是抱有极高期待的，毕竟书名听起来就充满了“实战”气息，而它给我的惊喜在于，它没有陷入那种空泛的理论说教，而是真正深入到了“设计”的层面。作者似乎深谙，真正的工程挑战往往不在于理论公式的推导，而在于如何将理论转化为可运行、可调试的实际系统。我尤其欣赏其中关于“参数敏感性分析”和“噪声容忍度设计”的章节，这些内容在很多初阶教材中是被轻描淡写的，但这本书却用大量的篇幅和具体的案例来剖析，教你如何预判一个设计在真实世界中可能遇到的各种“刁难”。我试着按照书中的步骤去搭建了一个小型反馈回路，发现很多我在仿真软件里跑不出的结果，通过书中推荐的调试流程，竟然迎刃而解。这已经超越了单纯的“知识传授”，更像是一位经验丰富的老工程师，手把手地教你如何避开那些致命的陷阱，非常硬核，非常接地气。

评分☆☆☆☆☆

这本书的插图简直是工业设计作品集里拿出来的，色彩搭配高级，线条干净利落，特别是那些复杂的电路图，竟然能被绘制得如此赏心悦目，简直是视觉盛宴。我一个平时对技术书籍敬而远之的人，竟然被这封面和内页的排版吸引住了，本来以为是本硬邦邦的教材，结果拿在手里感觉更像是一本精心制作的艺术画册。更绝的是，它不仅仅是好看，那些关键概念的图解，比如波特图的绘制过程或者瞬态响应的曲线分析，都通过这些精美的图示变得异常直观。我清晰地记得，以前在别的书里看这些内容时，脑子里就是一团浆糊，但在这本书里，图文结合的默契度高到令人发指，仿佛作者不是在教你知识，而是在给你娓娓道来一个关于电信号的浪漫故事。如果你对传统技术书籍的枯燥乏味深恶痛绝，这本书绝对能让你重新燃起对“阅读技术手册”的热情，纯粹从审美角度讲，它也完全值回票价了。

评分☆☆☆☆☆

这本书的选材和案例的广度实在令人印象深刻，它似乎刻意避开了那些已经被写烂的经典电路范例，转而聚焦于当下新兴领域和那些复杂系统中的核心控制单元。我发现它对实时系统处理和嵌入式接口兼容性的讨论特别有前瞻性，这让我意识到，这本书的作者团队绝对是紧跟行业前沿的。比如，书中对于低功耗设计在物联网设备中的具体应用分析，其深度远超我预期的“入门级”书籍范围，简直就是一份高级研讨会的会议纪要被整理成了教材。我过去一直认为，要获取这类前沿的、非标准化的设计经验，只能靠购买昂贵的技术报告或参加私密培训。这本书的出现，极大地降低了获取这种尖端知识的门槛，让我感觉自己像是偷窥到了一家顶尖实验室的工作流程。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格，如果用一个词来形容，那就是“克制而精准”。它没有那些浮夸的营销词汇，也没有故作高深的晦涩表达，作者似乎极其尊重读者的智力，相信读者能够通过严谨的逻辑链条来理解复杂的概念。每一个术语的引入都恰到好处，每一个公式的推导都紧密围绕着实际的物理意义。我特别欣赏它在论证某一设计选择的优劣时，所展现出的那种冷静的、数据驱动的分析态度，完全没有主观偏见。这种文字的力量在于其说服力，它不是强迫你接受，而是引导你一步步得出结论。阅读这本书的过程，就像是在接受一次高强度的智力训练，它不仅教会了我“如何做”，更重要的是，训练了我“如何思考”一个工程问题，培养了一种严谨的科学素养，这是比任何具体技能都更宝贵的东西。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事节奏把握得非常巧妙，不是那种平铺直叙的流水账式介绍，而是充满了张弛有度的逻辑推进。一开始会用几个宏大的、引人入胜的应用场景来铺垫主题，吊足读者的胃口，让你迫不及待地想知道背后的原理。然后，在深入到细节时，它又会进行耐心的拆解，确保读者能够跟上思路。最让我感到舒服的一点是，它对于不同知识层次的读者都做了兼顾。对于新手，它提供了足够的背景知识和概念铺垫，不会让你感到突兀；而对于有一定基础的工程师，它又能在关键的技术点上提供更深层次的探讨和优化方向。这种分层的叙事结构，让我在阅读过程中很少出现“跳着看”的冲动，因为即便是看似简单的部分，也总能挖掘出一些新的思考维度。这种精心雕琢的阅读体验，在同类书籍中是极为罕见的。