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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030134448

商品编码：29385062388

基本信息

书名：振荡电路的设计与应用

定价：39.00元

作者：(日)稻叶 保著;何希才 尤克

出版社：科学出版社

出版日期：2017-12-01

ISBN：9787030134448

字数：

页码：

版次：31

装帧：平装-胶订

开本：128开

商品重量：0.400kg

编辑推荐

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内容提要

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本书是“现代半导体电路设计教材系列”之一。书中重点介绍在测量电路传感电路中除了放大电路外，不可缺少的振荡电路的设计与应用。内容包括方波振荡电路、正弦波振荡电路、水晶振荡电路、ＰＬＬ合成器，还有利用*技术的数字合成器等。

目录

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章 概论
1.1 振荡电路的波形
1.2 振荡电路的基础
第2章 基本振荡电路
2.1 用于数字电路的晶振模块
2.2 用于模拟电路的正弦波振荡模块
第3章 RC方波振荡电路设计
3.1 施密特IC构成的振荡电路
3.2 CMOS反相器构成的振荡电路
3.3 使用运算放大器的方波振荡电路
3.4 使用专用IC 555的振荡电路
3.5 使用数字电路的定时整形
第4章 RC正弦波振荡电路设计
4.1 维恩电桥振荡电路的工作原理
4.2 限幅型维恩电桥振荡电路
4.3 AGC型维恩电桥振荡电路
4.4 状态变量型低失真正弦波振荡电路
4.5 状态变量型超低频二相振荡电路
第5章 高频LC振荡电路设计
5.1 LC振荡电路的工作原理
5.2 发射极调谐式LC振荡电路
5.3 改进型科耳皮兹LC振荡电路
5.4 基极调谐式LC振荡电路
第6章 陶瓷与晶体振荡电路设计
6.1 陶瓷与晶体振荡电路的结构
6.2 CMOS反相器陶瓷振荡电路
6.3 晶体管陶瓷振荡电路
6.4 调谐式晶体管晶体振荡电路
6.5 无电感线圈的晶体管晶体振荡电路
6.6 不用调整的晶体管晶体振荡电路
6.7 谐波晶体振荡电路
6.8 利用LC滤波器的正弦波振荡电路
第7章 函数发生器设计
7.1 简单的单片V/F转换器
7.2 简易函数发生器
7.3 宽带函数发生器
第8章 电压控制振荡电路设计
8.1 概述
8.2 施密特反相器构成的简单VCO
8.3 高频科耳皮兹VCO电路 
8.4 晶体管多谐振荡器构成的宽带VCO电路 
8.5 使用陶瓷振子的VCO电路
8.6 使用晶体振子的VCO电路(VCXO)
第9章 PLL频率合成器设计
9.1 PLL构成的倍频振荡器
9.2 4位BCD码设定的频率合成器
0章 数字频率合成器设计
10.1 数字式波形发生电路
10.2 直接数字频率合成器
10.3 单片DDS的应用
参考文献
电抗计算图

作者介绍

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文摘

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序言

振荡电路的设计与应用：从理论到实践的探索 引言 在电子工程的广阔领域中，振荡器扮演着举足轻重的角色。它们是产生周期性信号的基石，广泛应用于通信、测量、控制、音频处理以及数字系统的时钟生成等方方面面。理解振荡器的原理，掌握其设计方法，并能在实际应用中灵活运用，是每一位电子工程师必备的核心技能之一。本书《振荡电路的设计与应用》将带领读者深入探索振荡电路的奥秘，从基础理论到实际设计，再到各种经典应用场景，力求为读者构建一个全面而深入的知识体系。 第一篇 振荡电路基础理论 本篇将为读者奠定坚实的理论基础，深入剖析振荡电路的本质。 第一章 振荡电路的基本概念与分类 什么是振荡器？ 我们将首先明确振荡电路的定义，解释其产生周期性电信号的功能，并区分正弦波振荡器、弛豫振荡器以及其他类型振荡器的基本区别。 振荡的条件： 详细阐述产生振荡的两个充要条件——增益条件（放大器必须提供足够的增益来补偿电路的损耗）和相位条件（反馈信号必须与输入信号同相，形成正反馈）。我们将通过巴克豪森判据（Barkhausen criterion）进行严谨的数学推导，展示这两个条件的重要性。 振荡器的分类： 根据输出波形、工作原理以及元件构成，我们将对振荡器进行系统性分类。例如，按输出波形可分为正弦波振荡器、方波振荡器、三角波振荡器等；按工作原理可分为负反馈振荡器、多谐振荡器、单稳态触发器等；按元件可分为LC振荡器、RC振荡器、晶体振荡器等。本书将重点关注对实际应用更具意义的几类。 第二章 振荡器的产生机制与稳定性分析 能量观点： 从能量的角度解释振荡的产生，即放大器提供的能量能够补偿电路中的能量损耗，从而维持持续的振荡。 失真与幅度稳定： 探讨振荡过程中可能出现的非线性失真，以及如何通过非线性器件（如二极管、三极管的饱和区）或自动增益控制（AGC）电路来实现振荡幅度的稳定。 频率稳定性： 深入分析影响振荡器频率稳定性的因素，包括元件的参数变化（温度、电压）、负载变化以及电路本身的噪声等。我们将引入频率稳定度的概念，并讨论提高频率稳定性的常用方法。 噪声与频谱纯度： 讨论振荡器输出信号中的噪声成分，以及如何评估和提高频谱的纯度。 第二篇 经典振荡器电路设计与分析 本篇将聚焦于几种最经典、最常用的振荡器电路，深入剖析其工作原理、设计要点和性能特点。 第三章 LC振荡器 LC谐振回路： 详细讲解电感（L）和电容（C）组成的谐振回路，分析其谐振频率、品质因数（Q值）等关键参数。 哈特莱振荡器（Hartley Oscillator）： 介绍其结构和工作原理，重点分析其如何利用电感分压实现正反馈，并讨论影响其频率和幅度的关键设计参数。 科尔皮兹振荡器（Colpitts Oscillator）： 讲解其结构特点，以及如何利用电容分压实现正反馈。对比哈特莱振荡器，分析其优缺点。 克拉泼振荡器（Clapp Oscillator）： 介绍克拉泼振荡器作为科尔皮兹振荡器的改进型，如何通过串联电容提高频率稳定性，以及其设计要点。 可变频率振荡器（VFO）的设计： 讨论如何在LC振荡器中引入可变元件（如可变电容器）来实现频率的调节，并讲解影响VFO稳定性的因素。 第四章 RC振荡器 RC移相振荡器（RC Phase-Shift Oscillator）： 阐述RC网络如何提供特定的相位延迟，以及放大器如何与RC网络结合实现振荡。分析移相级数对频率和增益的要求。 桥式振荡器（Wien-Bridge Oscillator）： 讲解桥式振荡器的工作原理，重点分析其采用串并联RC网络形成的频率选择网络，以及如何通过非线性元件（如灯泡）实现幅度稳定。 方波振荡器（如多谐振荡器Multivibrator）： 介绍多谐振荡器的基本结构，如非稳态多谐振荡器，解释其如何利用电容充放电和电子开关器件（如晶体管、集成运放）产生方波输出。 锯齿波与三角波振荡器： 探讨产生锯齿波和三角波的原理，通常利用积分器和比较器等基本电路单元，结合电容充放电过程实现。 第五章 晶体振荡器 压电效应与晶体模型： 解释压电效应，介绍石英晶体等压电元件的等效电路模型，包括电感、电容、电阻以及谐振频率等参数。 晶体管晶体振荡器： 分析利用晶体管作为放大元件，并结合晶体谐振回路形成的各种晶体振荡器电路，如皮秒振荡器（Pierce Oscillator）。 OCXO（恒温晶体振荡器）与TCXO（温度补偿晶体振荡器）： 介绍高级晶体振荡器的概念，分析OCXO如何通过恒温控制来极大地提高频率稳定性，以及TCXO如何通过温度补偿电路来减小温度漂移。 晶体振荡器的选型与应用考虑： 讨论在不同应用场景下如何选择合适的晶体振荡器，包括频率精度、稳定性、功耗、封装等因素。 第三篇 振荡电路的应用与进阶 本篇将拓展振荡电路的应用范围，并介绍一些更高级的设计技术和概念。 第六章 锁相环（PLL）及其应用 锁相环的基本组成： 详细介绍锁相环（Phase-Locked Loop, PLL）的核心组成部分：鉴相器（Phase Detector, PD）、低通滤波器（Low-Pass Filter, LPF）和压控振荡器（Voltage-Controlled Oscillator, VCO）。 锁相环的工作原理： 解释PLL如何通过负反馈机制，使压控振荡器的输出频率和相位与参考信号同步。 PLL的应用： 深入探讨PLL在频率合成、时钟恢复、调制/解调、时钟同步等领域的广泛应用。 第七章 振荡器在通信系统中的应用 载波产生： 讲解振荡器如何作为无线通信系统中载波信号的产生源，以及载波频率的精度和稳定性对通信质量的影响。 混频器与变频： 探讨振荡器如何与混频器配合，实现信号的变频，将基带信号调制到射频载波上，或将射频信号解调到基带。 频率合成器： 介绍基于PLL的频率合成器在无线通信设备中如何产生精确且可调的射频信号。 第八章 振荡器在测量与测试仪器中的应用 信号源： 讲解振荡器作为各种测量仪器的基本信号源，如函数发生器、信号发生器等，为被测设备提供激励信号。 频率计数器与频率计： 探讨振荡器在频率测量设备中的作用，以及高精度振荡器对测量精度的重要性。 示波器与频谱分析仪： 简述振荡器在示波器（内部时基）和频谱分析仪（本振信号）等仪器中的作用。 第九章 微控制器（MCU）的时钟与振荡器 MCU的时钟系统： 介绍微控制器内部集成的振荡器（通常为RC振荡器或外部晶体振荡器）如何产生系统时钟信号。 时钟频率与系统性能： 分析时钟频率对微控制器运行速度、功耗以及外设工作的影响。 时钟分频与倍频： 讲解MCU内部的时钟分频和倍频电路，如何根据不同需求产生不同的时钟频率。 第十章 振荡器的高级设计与优化 噪声抑制与滤波技术： 介绍提高振荡器输出信号纯度的各种技术，包括滤波器的选择、降噪措施等。 非线性电路设计： 探讨如何巧妙利用非线性器件来稳定振荡幅度，以及如何控制非线性以减少失真。 电磁兼容（EMC）考虑： 分析振荡器在设计过程中可能产生的电磁干扰（EMI）问题，以及如何进行EMC设计。 低功耗振荡器设计： 介绍在电池供电设备中，如何设计低功耗的振荡器电路。 结论 本书《振荡电路的设计与应用》力求从宏观到微观，从理论到实践，系统地梳理振荡电路的知识脉络。通过对经典电路的深入剖析，以及对现代应用场景的广泛探讨，我们希望能够帮助读者建立起扎实的振荡器设计能力，从而在日新月异的电子技术领域中游刃有余。无论您是初学者还是有一定经验的工程师，本书都将为您提供有价值的指导和启发，助力您在振荡电路的设计与应用之路上不断前行。

评分☆☆☆☆☆

我买这本书的初衷是想深入学习关于射频（RF）系统中的阻抗匹配网络设计，特别是宽带匹配和非标准负载的应对策略。我注意到书中有一部分内容专门讲解了史密斯圆图的应用，图例非常多，对于初学者理解反射系数和回波损耗的关系非常有帮助，甚至连史密斯圆图之外的Smith-Catalyst方法也有提及。这部分的讲解可以说是教科书级别的详尽。然而，当涉及到实际的PCB设计规范时，比如微带线和带状线的特性阻抗控制精度，以及介质损耗因子对远端传输的影响，这本书的讨论就显得有些学术化和脱离实际生产线了。我希望能看到更多关于使用ADS或Keysight ADS等仿真软件进行S参数分析的实战截图和操作流程，但书中更多的是手算的公式。而且，在关于有源匹配电路（如使用PIN二极管或变容管的动态匹配）的章节，内容相对简略，没有对不同匹配元件的非线性特性对整个链路增益和相位的影响进行深入的建模分析。所以，它适合用来构建扎实的匹配基础认知，但若要进行毫米波级别的高性能、高可靠性射频前端的开发，这本书提供的“路线图”需要辅以大量的软件仿真和实测数据来验证和完善。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的学术价值是毋庸置疑的，它对于基础概念的界定和公式的推导清晰到无可挑剔的地步，仿佛作者在用最精确的尺子丈量每一条电路原理。我个人非常欣赏它在逻辑链条上的完美闭环。我当时是想借此了解一下现代集成电路制造工艺对模拟电路性能的限制，比如亚微米工艺下的栅氧厚度对阈值电压的影响，以及不同衬底噪声的隔离技术。这本书确实提到了半导体器件的基本物理模型，对PN结、MOS管的工作特性有详细的剖析。但有趣的是，这种对“基础”的执着，反而使得它在谈论现代CMOS工艺下的“实际局限”时显得有些力不从心。例如，对于 FinFET 结构带来的静电效应控制的改进，或者 FD-SOI 技术在超低功耗应用中的优势，书中鲜有提及，这让我感觉到它的知识体系似乎建立在一个略微陈旧的工艺背景之上。因此，这本书更像是为那些希望建立一个不可动摇的“电路学世界观”的人准备的，它的内容是永恒的，但与工业界最新的技术进展的同步性，稍显滞后。它教会你如何成为一个优秀的“电路哲学家”，但或许不直接教你如何应对明天工厂里的最新挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本书，说实话，拿到手的时候我就觉得它的封面设计挺有意思的，那种深蓝色调配上金属质感的字体，让人感觉挺专业。我当时主要是想找一本能系统梳理一下现代通信系统中信号处理基础的书，特别是关于滤波器和调制解调器设计那块的内容。翻开目录后，我发现它似乎更偏向于基础理论的推导和一些经典电路的分析，对于我急需的那些前沿的数字信号处理技术，比如MIMO或者OFDM的实际应用案例介绍得比较少。虽然书中对傅里叶变换、拉普拉斯变换在电路分析中的应用讲解得非常透彻，甚至连一些复杂的阻抗匹配问题都有详细的图示和计算过程，这对于刚入门的电子工程学生来说绝对是宝典级别的资料，能把那些抽象的数学工具和实际的电路元件联系起来。但是，对于像我这样，已经对这些基础了如指掌，更关心如何将理论转化为高性能、低功耗的实际产品设计的人来说，这本书在“应用”的深度上稍显不足，更像是一本优秀的教科书而非实战手册。它的语言风格非常严谨、逻辑性极强，但偶尔会显得有些枯燥，需要读者有相当的耐心去消化那些密集的公式和证明。整体感觉，它更像是一部扎实的“内功心法”秘籍，而不是一套立竿见影的“招式大全”。

评分☆☆☆☆☆

我抱着极大的期望打开这本书，希望能找到一些关于嵌入式系统电源管理和DC-DC转换器纹波抑制策略的深度讨论。近些年物联网设备对能效的要求越来越高，如何在高负载波动下维持稳定的供电电压，同时把开关噪声降到最低，是困扰我很久的技术难题。这本书的篇幅不小，我仔细浏览了关于开关电源拓扑的章节，确实涵盖了buck、boost以及SEPIC等多种常见结构的工作原理和基本设计参数计算。图表很清晰，辅助理解了占空比和输出电压之间的关系。然而，当我试图寻找关于“噪声耦合”和“PCB布局对电磁兼容性（EMC）的影响”这一块的专门论述时，内容就明显稀疏了。书中更多地停留在理想元件的分析层面，对于非线性和寄生参数在实际高频工作下的影响分析不够深入。举个来说，它没有详细对比不同类型陶瓷电容在高频下的等效串联电阻（ESR）变化曲线，也没有提供一个具体的案例来指导如何通过优化反馈环路来应对负载瞬态冲击。因此，这本书给我的感觉是，它提供了一个坚固的理论地基，但想用它来盖起一座抗风暴的摩天大楼，建筑师还需要自己补充大量的实践经验和针对具体工艺的知识。读完后，我感觉自己对电路的“为什么”理解更深了，但对于“如何做到最好”的实操指导还是有点意犹未尽。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧质量出乎意料地好，纸张厚实，印刷清晰，连那些复杂的电路图和时域波形图都标示得非常干净，长时间阅读眼睛也不容易疲劳。我最近在研究高精度模拟前端的设计，特别是关于低噪声放大器（LNA）的选择和噪声系数的计算。这本书里关于热噪声、散弹噪声这些基本噪声源的数学描述非常到位，推导过程严密得让人找不出任何逻辑漏洞。对于理解单个元件在不同温度下的噪声表现，这本书无疑是极佳的参考。但是，当我真正进入到实际电路设计环节时，比如如何通过斩波技术来消除运算放大器自身的失调电压漂移，或者如何设计一个有效的共模抑制网络来应对PCB走线引入的干扰，这些实战技巧和经验分享就显得有些不足了。它似乎更偏向于“分析”而非“创造”。例如，书中对某一个经典放大器电路的分析停留在其最佳工作点附近，对于超出线性范围后的饱和特性和失真分析，一带而过。这使得它在指导我进行“极限性能”的设计时，帮助有限。总而言之，它是一本优秀的理论参考书，但如果你的目标是突破现有技术的瓶颈，这本书提供的“边界条件”可能需要你自行去探索和定义。