基本信息
书名：高频电子线路
定价：22.00元
作者：苏长赞,薄春卫,冯慧
出版社：北京师范大学出版社
出版日期：2007-11-01
ISBN：9787303088805
字数：
页码：216
版次：1
装帧：平装
开本：16开
商品重量：0.4kg
编辑推荐
根据教育部《高职高专教育专门课课程基本要求》，针对高职高专教育的特点，系统介绍了通信系统的组成、通信系统中不同功能的单元电路的原理和分析方法以及在系统中的内在联系。
内容提要
《高频电子线路》根据教育部《高职高专教育专门课课程基本要求》，针对高职高专教育的特点，系统介绍了通信系统的组成、通信系统中不同功能的单元电路的原理和分析方法以及在系统中的内在联系。
目录
章无线通信系统的组成和调制
第二章高频小信号放大器
第三章高频功率放大器与倍频器
第四章正弦波振荡器
第五章振幅调制与解调电路
第六章角度调制与解调电路
第七章增益、频率和相位自动控制电路
参考文献
作者介绍
文摘
序言
《低频信号处理器件与电路设计》 简介 《低频信号处理器件与电路设计》一书，专注于深入剖析在音频、生物医学信号采集、传感器信号调理以及各类模拟控制系统中扮演关键角色的低频电子元器件及其集成电路的应用。本书并非探讨高频信号在无线通信、射频识别、高速数据传输等领域的特性与设计方法，而是将笔触聚焦于那些在日常生活中更为普遍，且对精度、稳定性和低功耗要求极高的低频应用场景。 本书的结构设计严谨，循序渐进，从最基本的低频电子元器件的原理、特性入手，逐步过渡到复杂集成电路的设计与应用。全书共分为十八章，详细阐述了低频领域的核心知识体系。 第一部分：低频信号处理基础与器件 第一章：低频信号概述与频谱特性 本章首先界定何为低频信号，并与高频信号进行明确区分，阐述低频信号的典型频率范围（通常指从直流到几百千赫兹的范围），以及其在物理世界中的常见表现形式，如音频信号（人耳听觉范围）、传感器输出信号（温度、压力、位移等）、生物电信号（心电、脑电等）。深入探讨低频信号的频谱特性，包括其带宽、谐波成分、噪声在频域的分布规律。解释为何在特定应用中，低频信号的处理尤为关键，以及理解其频谱特性对于电路设计的重要性，例如在噪声滤波、信号解调等方面。 第二章：基本低频电子元器件解析（电阻、电容、电感） 本章详细分析了构成一切电子电路基石的三大被动元件：电阻、电容和电感。针对电阻，深入讲解了其阻值、功率耗散、温度系数、精度、寄生参数（如寄生电感和电容）等关键参数，并介绍了不同类型电阻（如碳膜电阻、金属膜电阻、精密电阻、可调电阻）的结构、制造工艺及其在电路中的应用场景，特别强调了其对信号的衰减和功率损耗特性。 对于电容，详细阐述了其电容值、额定电压、漏电流、等效串联电阻（ESR）、等效串联电感（ESL）、介质损耗、温度特性等关键参数。介绍了各种电容器（如陶瓷电容、电解电容、钽电容、薄膜电容）的结构、工作原理、优缺点以及各自适合的应用领域，尤其是在滤波、储能、耦合和去耦方面的作用。 对于电感，深入讲解了电感值、饱和电流、自谐振频率、品质因数（Q值）、直流电阻以及铁芯材料对电感特性的影响。介绍了不同类型的电感器（如空心电感、铁氧体电感、工字电感）及其在滤波、储能、电磁干扰抑制等方面的应用，强调其对交流信号的阻碍作用。 第三章：半导体基础器件在低频应用中的作用（二极管、三极管） 本章聚焦于构成现代电子设备主动元件的二极管和三极管，并侧重于它们在低频信号处理中的应用。 对于二极管，详细介绍了PN结的工作原理，以及不同类型二极管（如普通二极管、整流二极管、稳压二极管、肖特基二极管、发光二极管）的特性曲线、正向压降、反向漏电流、耐压等参数。重点阐述了二极管在信号整流、钳位、限幅、稳压等低频电路中的应用。 对于三极管（BJT和MOSFET），详细讲解了它们的结构、工作原理、三种工作状态（截止、放大、饱和）。重点分析了它们作为低频信号放大器的核心元件，深入探讨了不同组态（共发射极、共集电极、共基极）的放大特性，以及它们在信号增益、输入输出阻抗、频率响应（在低频范围内的表现）和功耗方面的考量。同时，介绍了三极管作为开关在低频信号的通断控制中的应用。 第二部分：低频模拟集成电路设计与应用 第四章：运算放大器（Op-Amp）的理论基础与基本应用 本章是本书的重点之一，详细介绍了运算放大器的核心理论。从理想运放模型入手，深入分析其虚短、虚断特性，以及开环增益、输入阻抗、输出阻抗、带宽、压摆率、失调电压、输入偏置电流等关键参数。在此基础上，系统阐述了运放的各种基本应用电路，包括反相放大器、同相放大器、电压跟随器、加法器、减法器、积分器、微分器等，详细分析了这些电路的传递函数、输入输出特性及其在信号放大、衰减、信号混合、滤波等低频信号处理中的具体应用。 第五章：有源滤波器的设计与实现 本章将运放的应用延伸至滤波器设计。详细介绍了滤波器在抑制不需要的频率成分、提取特定频率信号方面的作用。重点讲解了主动滤波器的原理，与无源滤波器的优势对比。系统介绍了各种滤波器类型，包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器，并深入分析了不同阶数的滤波器（如巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔）的幅频响应和相频响应特性。详细讲解了如何使用运放构建这些滤波器，包括Sallen-Key结构、多重反馈结构等，并提供了设计步骤和计算方法，以满足特定截止频率、通带增益和阻带衰减的要求。 第六章：信号调理电路设计（衰减、增益控制、电平转换） 本章专注于解决实际应用中信号强度不匹配的问题。详细阐述了信号衰减电路的设计，包括分压器、衰减网络等。重点介绍了信号增益控制技术，包括使用电位器、模拟乘法器、数控增益放大器等实现信号幅度的可调。深入探讨了电平转换电路的设计，例如将不同电压范围的信号转换为统一的逻辑电平或模拟信号范围，包括使用二极管、晶体管、运放等元件实现不同信号轨之间的兼容。 第七章：传感器接口与信号采集电路 本章重点关注如何将各种传感器输出的微弱、低频信号有效地接入到处理系统中。详细介绍了不同类型传感器的输出特性（如电压输出、电流输出、电阻变化、电容变化），以及如何设计相应的接口电路。包括对热电偶、应变片、光电二极管、加速度计、pH传感器等常见传感器的接口设计。重点讲解了如何使用仪表放大器（Instrumentation Amplifier）来放大微弱差分信号，抑制共模噪声，提高测量精度。同时，也涉及电荷放大器（Charge Amplifier）在压电传感器等应用中的设计。 第八章：直流稳压电源与低频功耗管理 尽管本书主要关注信号处理，但稳定的直流电源是所有低频电路正常工作的基础。本章简要介绍低频电路常用的线性稳压器和开关稳压器的基本原理，以及如何根据电路的功耗需求选择合适的电源方案。重点强调了电源纹波和噪声对低频信号处理精度的影响，以及如何通过滤波和退耦技术来抑制电源噪声。 第三部分：特定低频应用领域剖析 第九章：音频信号处理与放大电路 本章深入探讨音频信号的特性及其在日常生活中的应用。详细讲解了麦克风的类型与工作原理，以及如何设计麦克风前置放大器，保证信号的低噪声和高保真。介绍了音频信号的衰减、均衡（EQ）电路的设计，如使用RC电路或有源滤波器实现音调控制。重点分析了各种音频功率放大器（如AB类、D类在低频的应用）的拓扑结构、效率和音质考量。 第十章：生物医学信号采集与处理 本章聚焦于生物电信号，如心电图（ECG）、脑电图（EEG）、肌电图（EMG）等信号的采集与处理。详细讲解了这些信号的微弱特性、噪声干扰（如工频干扰、肌肉运动干扰）以及采集时需要注意的安全问题。介绍了用于采集这些信号的专用集成电路（ASIC）和通用运放、仪表放大器的应用。重点阐述了信号的滤波（如去除50Hz/60Hz工频干扰）、放大、基线漂移去除等关键处理环节。 第十一章：工业自动化与传感器信号调理 本章将低频信号处理的应用扩展到工业领域。详细介绍了工业环境中常见的传感器类型，如压力传感器、温度传感器（RTD, Thermocouple）、流量传感器、液位传感器等，及其输出信号的特点。重点阐述了如何设计 robust 的信号调理电路，以应对工业环境中的电磁干扰、温度变化和恶劣工作条件。包括信号放大、线性化、隔离（如使用光耦或隔离放大器）和数字化前的预处理。 第十二章：数据采集系统（DAQ）前端电路设计 本章阐述了如何将低频模拟信号转化为数字信号以供计算机处理。详细讲解了模数转换器（ADC）的基本原理，包括采样率、分辨率、量化误差等关键参数。重点介绍了ADC前端的采样保持电路（Sample-and-Hold Circuit）的作用，以及如何设计合适的输入缓冲和放大电路以匹配ADC的要求。同时，也会提及数模转换器（DAC）在输出控制信号方面的应用。 第四部分：信号完整性与抗干扰技术 第十三章：低频噪声的来源与抑制 本章深入分析了在低频电路设计中不可避免的噪声问题。详细讲解了热噪声、散粒噪声、闪烁噪声（1/f噪声）等基本噪声源的产生机理，以及电阻、半导体器件、运算放大器等对噪声的贡献。重点阐述了各种抑制噪声的技术，包括差分信号传输、屏蔽、接地技术、低噪声放大器设计、滤波技术等，旨在最大化信号的信噪比（SNR）。 第十四章：接地与屏蔽技术在低频电路中的应用 本章系统阐述了良好的接地和屏蔽设计对提高低频电路性能的重要性。详细介绍了单点接地、多点接地、混合接地等接地方式的优缺点及适用场景。深入分析了电磁屏蔽的基本原理，包括法拉第笼效应，以及如何选择合适的屏蔽材料和结构来隔离外部电磁干扰。重点讲解了如何在PCB设计中实现良好的接地和屏蔽，以避免地线回流、串扰等问题。 第十五章：元器件选择与PCB布局布线技巧 本章将理论知识落到实践。详细介绍了在低频电路设计中，如何根据性能要求、成本和可靠性选择合适的电子元器件，并强调了寄生参数对低频电路性能的影响。重点讲解了PCB布局布线中的关键原则，包括信号线的长度、宽度、间距，电源和地线的处理，关键信号的处理（如差分信号的等长），以及如何避免信号串扰和自激振荡，以确保电路的稳定性和可靠性。 第五部分：实验与实践 第十六章：基础低频电路实验 本章提供了一系列基础的低频电路实验，旨在帮助读者巩固书本理论知识，并动手实践。实验内容包括：电阻、电容、电感参数的测量；二极管、三极管特性的测试；基本的运放放大电路的搭建与测试；RC滤波器的搭建与频率响应测量；简单的传感器接口电路的实现。 第十七章：集成低频信号处理系统实验 本章提供更复杂的集成实验，让读者能够将前面学到的知识融会贯通。实验内容可能包括：设计一个简单的音频前置放大器；搭建一个基本的生物电信号采集前端；实现一个简易的温湿度传感器数据采集系统。实验过程中将强调测量、调试和性能优化的过程。 第十八章：低频电路设计中的常见问题与排查 本章总结了在实际低频电路设计和调试过程中可能遇到的常见问题，并提供了系统性的排查思路和解决方案。包括信号失真、噪声过大、电路不稳定、参数偏差等问题，并针对性地给出分析方法和调试技巧。 《低频信号处理器件与电路设计》是一本面向电子工程、通信工程、自动化、生物医学工程等相关专业学生以及从事低频电子设备研发的工程师的实用性参考书。本书力求在理论深度和实践应用之间取得平衡，通过丰富的图示、清晰的讲解和贴近实际的案例，帮助读者构建坚实的低频信号处理知识体系，提升电路设计与分析能力。
我接触过不少关于微波和射频技术的书籍，但鲜有能像这本书一样，将系统级思维与器件级分析结合得如此天衣无缝的。它不是孤立地讨论某个元器件的特性，而是始终将电路置于一个完整的系统中去考量。比如在讲解混频器的设计时，它并没有急于展示如何用IC工艺实现，而是首先分析了整个接收链（LNA-混频器-本振）的噪声和线性度预算分配问题。它强调了系统指标是如何一步步向下分解到各个子电路的设计约束的。这对于我们做系统架构设计的人来说至关重要，因为它教会我们如何制定合理的性能指标，避免出现“LNA噪声太低但混频器非线性失真太严重”这种常见的设计矛盾。此外，书中关于大规模集成系统的讨论也非常前沿，涉及到了RFIC设计中的版图对策、封装效应的初步分析，这使得这本书的保质期比那些只关注分立元件的书要长得多。它不仅解决了当前的问题，还为读者提供了展望未来技术发展的视角。