基本信息
書名:電路分析與實踐
定價：34.00元
售價：27.2元
作者:王長江
齣版社：電子工業齣版社
齣版日期：2016-09-01
ISBN：9787121299759
字數：
版次：1
裝幀：平裝
開本：16開
編輯推薦
內容提要
本書共有六個學習項目，三十二個學習任務，十二個技能訓練，涵蓋瞭電路基本物理量和基本定律、電路基本分析方法、單相交流電路、三相交流電路、互感電路、綫性動態電路等內容，實現瞭知識、能力和素質的有機融閤。'學習指南”引導學生明確學習目標；'特彆提示”'想一想”'練一練”環節，激發學生學習興趣，使學生易學、想學、會學；'學*結”'自我評價”環節，學生可以自我測評學習效果，查找學習中存在的問題，並及時解決，有助於提高學習質量，完成學習目標。
目錄
作者介紹
王長江，四川職業技術學院電子電氣學院骨乾教師，副教授，多年來從事一綫教學工作，擁有紮實的教學實踐經驗。
文摘
序言
《電子工程基礎：信號、係統與應用》 內容簡介： 本書旨在為讀者構建堅實的電子工程基礎知識體係，深入剖析電子係統中普遍存在的信號與係統的核心概念，並將其廣泛應用於實際的工程領域。本書內容嚴謹，邏輯清晰，理論與實踐相結閤，旨在幫助讀者理解電子世界的基本規律，掌握分析和設計電子係統的基本方法。 第一部分：信號的本質與分類 本部分將從最基礎的層麵齣發，揭示信號在電子工程中的核心地位。我們將探討信號的定義，理解信號是物理量隨時間或其他獨立變量變化的錶現，它是信息傳遞的載體。 信號的數學錶示： 深入理解信號的數學模型，包括連續時間信號和離散時間信號。我們將介紹常見的信號類型，如衝激信號、階躍信號、指數信號、正弦信號、矩形信號等，並通過數學函數來精確描述它們的特性。例如，我們將詳細講解狄拉剋衝激函數 $delta(t)$ 和單位階躍函數 $u(t)$ 的性質及其在信號分析中的重要作用，以及如何用指數函數 $e^{-at}u(t)$ 和正弦函數 $Asin(omega t + phi)$ 來錶示各種實際信號。 信號的分類： 從多個維度對信號進行分類，這有助於我們根據不同的應用場景選擇閤適的分析工具和處理方法。 按時間域分類： 連續信號與離散信號。連續信號在任意時間點都有定義，而離散信號隻在特定時間點有定義，這在數字信號處理中尤為重要。我們將討論采樣定理，解釋如何從連續信號中提取離散信號而不丟失信息。 按周期性分類： 周期信號與非周期信號。周期信號具有重復性，其分析可以通過傅裏葉級數來完成。非周期信號則需要通過傅裏葉變換來分析。我們將詳細介紹傅裏葉級數展開的條件、計算方法以及其在周期信號頻譜分析中的應用。 按能量與功率分類： 能量信號與功率信號。能量信號在整個時間域內的積分（或求和）是有限的，而功率信號在單位時間內的平均功率是有限的。我們將推導計算信號能量和功率的公式，並分析不同類型信號的能量和功率特性。 按對稱性分類： 偶信號與奇信號。偶信號滿足 $f(t) = f(-t)$，奇信號滿足 $f(t) = -f(-t)$。奇偶對稱性可以極大地簡化信號的傅裏葉級數和傅裏葉變換的計算。 按信號的確定性分類： 確定性信號與隨機信號。確定性信號的未來行為可以精確預測，而隨機信號的行為則具有不確定性，需要用概率統計的方法進行描述。本書將主要側重於確定性信號的分析，但也會提及隨機信號的基本概念。 信號的基本運算： 介紹信號在時域內的基本運算，這些運算是理解信號處理和係統響應的基礎。 加法與減法： 兩個信號的疊加。 乘法： 信號的調製，例如幅度調製。 延時與移位： 信號在時間軸上的平移。 翻轉： 信號在時間軸上的鏡像。 伸縮： 信號在時間軸上的壓縮或擴展。 第二部分：係統的特性與描述 本部分將聚焦於電子係統的概念，理解係統如何處理和改變輸入的信號。我們將從係統的基本構成、特性以及數學描述方法入手。 係統的定義與模型： 將係統理解為一個能夠接收輸入信號並産生輸齣信號的“黑箱”。我們將介紹係統的輸入-輸齣模型，以及如何用數學方程來描述係統行為。 係統的基本性質： 瞭解係統的關鍵特性，這些特性決定瞭係統的行為和應用範圍。 綫性（Linearity）： 係統對輸入信號的疊加響應等於各輸入信號單獨響應的疊加。嚴格來說，綫性係統需要滿足疊加原理（加法性）和齊次性（比例性）。我們將通過數學推導來驗證一個係統是否是綫性的。 時不變性（Time-Invariance）： 係統的特性不隨時間變化。也就是說，如果輸入信號延遲 $t_0$ 時間，輸齣信號也應該相應地延遲 $t_0$ 時間。我們將舉例說明時不變係統和時變係統的區彆。 因果性（Causality）： 係統的輸齣隻取決於當前和過去的輸入，而不取決於未來的輸入。這是所有實際係統中都必須具備的性質。 穩定性（Stability）： 對於有界的輸入信號，係統的輸齣信號也是有界的。我們將介紹BIBO（Bounded-Input, Bounded-Output）穩定性概念，並討論其判彆方法。 記憶性（Memory）： 係統在産生當前輸齣時，是否需要依賴過去的輸入。無記憶係統（如電阻）的輸齣隻與當前輸入有關，有記憶係統（如電容、電感）的輸齣則與過去的輸入曆史有關。 係統的數學描述： 微分方程描述（對於連續時間係統）： 許多連續時間係統可以用綫性常係數微分方程來描述，例如RLC電路。我們將介紹如何建立係統的微分方程模型，以及如何求解這些方程來獲得係統的輸齣。 差分方程描述（對於離散時間係統）： 離散時間係統通常用差分方程來描述。我們將介紹差分方程的構成和求解方法，特彆是在數字信號處理中的應用。 捲積（Convolution）： 捲積是綫性時不變（LTI）係統分析的核心數學工具。它描述瞭係統如何將輸入信號的各個部分“纍積”起來，形成最終的輸齣信號。我們將詳細講解一維捲積的定義、計算方法（包括圖解法和代數法），以及其在求解LTI係統輸齣中的重要性。我們將區分連續時間捲積和離散時間捲積。 係統函數（System Function / Transfer Function）： 在頻域內，係統的行為可以用係統函數來簡潔地描述。對於LTI係統，係統函數是輸齣信號的拉普拉斯變換（連續時間）或Z變換（離散時間）與輸入信號的拉普拉斯變換或Z變換之比。我們將介紹係統函數的定義、性質，以及如何利用係統函數來分析係統的頻率響應和穩定性。 第三部分：信號與係統的分析方法 本部分將深入探討用於分析信號和係統的各種數學工具和技術。 傅裏葉分析（Fourier Analysis）： 傅裏葉級數（Fourier Series）： 用於錶示周期信號的頻譜特性。我們將詳細介紹三角函數形式和復指數形式的傅裏葉級數，講解其係數的計算方法，並分析周期信號的諧波成分。 傅裏葉變換（Fourier Transform）： 用於錶示非周期信號的頻譜特性。我們將介紹傅裏葉變換的定義、性質，以及常用的信號的傅裏葉變換對。理解傅裏葉變換對於分析信號的頻率成分、理解係統的頻率響應至關重要。 傅裏葉變換的性質： 綫性、時移、頻移、微分、積分、捲積、對稱性等，這些性質極大地簡化瞭信號和係統的分析。 帕斯瓦爾定理（Parseval's Theorem）： 建立瞭信號在時域能量與頻域能量之間的關係。 拉普拉斯變換（Laplace Transform）： 定義與性質： 拉普拉斯變換是一種更通用的信號分析工具，它能夠處理比傅裏葉變換更廣泛的信號，特彆是指數增長的信號。我們將介紹單邊拉普拉斯變換和雙邊拉普拉斯變換，以及其重要的性質，如綫性、時移、積分、微分、捲積等。 收斂域（Region of Convergence, ROC）： 拉普拉斯變換收斂的復數平麵區域，ROC對於唯一確定一個信號至關重要，並與係統的因果性和穩定性密切相關。 逆拉普拉斯變換（Inverse Laplace Transform）： 從拉普拉斯變換反求時域信號。 應用： 在分析連續時間LTI係統的瞬態響應和穩態響應，求解微分方程，以及分析係統穩定性方麵，拉普拉斯變換扮演著關鍵角色。 Z變換（Z-Transform）： 定義與性質： Z變換是離散時間信號和係統的分析工具，是拉普拉斯變換在離散時間領域的對應。我們將介紹單邊Z變換和雙邊Z變換，以及其重要的性質。 收斂域（ROC）： Z變換的收斂域，與離散時間係統的因果性和穩定性相關。 逆Z變換（Inverse Z-Transform）： 從Z變換反求離散時間信號。 應用： 在分析離散時間LTI係統的響應，求解差分方程，以及分析數字濾波器等方麵，Z變換是不可或缺的工具。 采樣理論（Sampling Theory）： 奈奎斯特-香農采樣定理（Nyquist-Shannon Sampling Theorem）： 闡述瞭如何從連續時間信號中恢復原始信號，即采樣頻率必須是信號最高頻率的兩倍以上。我們將深入理解其數學原理和工程意義。 采樣過程中的問題： 混疊（Aliasing）現象的産生原因及其危害，以及如何避免混疊。 第四部分：係統在實際工程中的應用 本部分將通過具體的工程實例，展示信號與係統理論在解決實際問題中的強大能力。 濾波器設計與分析： 濾波器是電子係統中用於選擇性地通過或阻止某些頻率分量的裝置。我們將介紹不同類型的濾波器（低通、高通、帶通、帶阻），以及如何利用傅裏葉分析和係統函數來設計和分析濾波器的頻率響應。包括巴特沃斯濾波器、切比雪夫濾波器等經典設計。 通信係統基礎： 調製與解調： 介紹幅度調製（AM）、頻率調製（FM）等基本調製技術，理解它們如何將信息信號加載到載波上進行傳輸，以及相應的解調過程。 信道與噪聲： 討論信號在傳輸過程中可能遇到的各種乾擾（噪聲）及其對信號質量的影響，以及如何通過信號處理技術來抑製噪聲。 控製係統基礎： 介紹反饋控製係統的基本概念，理解如何利用係統分析方法來設計控製器，以實現對動態過程的穩定和精確控製。例如，PID控製器的工作原理。 音頻和圖像信號處理： 簡要介紹音頻壓縮（如MP3）和圖像處理（如JPEG）中的信號與係統原理，例如傅裏葉變換在數據壓縮中的應用。 其他應用領域： 簡要提及信號與係統理論在醫療電子、雷達、聲納、儀器儀錶等眾多領域中的應用。 學習目標： 通過學習本書，讀者將能夠： 深刻理解信號的數學錶示和分類方法。 掌握描述和分析綫性、時不變、因果、穩定係統的核心概念和數學工具。 熟練運用傅裏葉變換、拉普拉斯變換和Z變換進行信號和係統的分析。 理解采樣理論及其在數字信號處理中的重要性。 認識信號與係統理論在通信、控製、濾波等實際工程問題中的廣泛應用。 培養係統性的工程思維和解決實際問題的能力。 本書適閤於電子工程、通信工程、自動化、計算機科學等相關專業的本科生、研究生，以及從事相關領域的工程技術人員。通過對本書的學習，讀者將為深入理解更復雜的電子係統和進行創新性設計奠定堅實的基礎。
這本書的結構安排非常精妙，它巧妙地平衡瞭理論的嚴謹性與工程應用的靈活性。我注意到，在講解網絡定理（如戴維南、諾頓）時，作者並沒有止步於二維平麵電路的分析，而是很快將其推廣到三維模型和分布式參數係統，這為我後續學習電磁場理論打下瞭堅實的基礎。更值得稱贊的是，書中對於非綫性電路的引入把握得恰到好處，它沒有使用過於深奧的微擾分析，而是通過巧妙的圖形法和查錶法，讓讀者可以對二極管和晶體管的工作點有一個初步的量化判斷。這對於我們這些需要快速搭建原型電路的實踐者來說，無疑是極大的幫助。總而言之，這本書展現瞭一種成熟的教學理念：理論是骨架，實踐是血肉，兩者缺一不可，完美地支撐起瞭電路分析的整個知識體係。