基本信息
书名：电工电子电路分析与实践
定价：38.00元
作者：张明金
出版社：北京师范大学出版社
出版日期：2010-07-01
ISBN：9787303108169
字数：
页码：
版次：1
装帧：平装
开本：16开
商品重量：0.699kg
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内容提要
本书是根据高职高专培养人才的特点及目标，并考虑到目前多数高职高专院校采用项目化、理实一体化、任务驱动等教学方法的改革，以工作任务的方式将相关知识点融入到完成工作任务所的工作项目中，使学生掌握必要的基本理论知识，并使学生的实践能力、职业技能、分析问题和解决问题的能力不断提高。
本书是编者将多年的高职高专的教育教学经验积累和收集的资料整理汇编，在北京师范大学出版社的组织和大力支持下编写而成的。
本书共12个项目：模拟式万用表的组装与调试、荧光灯照明电路的分析与安装测试、配电线路的安装、变压器的认识与小型变压器的设计制作、异步电动机控制线路的分析与安装、半导体器件的认识与检测、电子助听器电路的分析与制作、直流稳压电源电路的分析与实践、抢答器的设计与制作、数字电子钟的设计与制作、防盗报警器的设计与制作、直流数字电压表电路的分析与制作。
目录
项目1 模拟式万用表的组装与调试
项目2 荧光照照明电路的分析与安装调试
项目3 配电线路的安装
项目4 变压器的认识与小型变压器的设计制作
项目5 异步电动机控制线路的分析与安装
项目6 半导体器件的认识与检测
项目7 电子助听器电路的分析与制作
项目8 直流稳压电源电路的分析与实践
项目9 抢答器的设计与制作
项目10 数字电子钟的设计与制作
项目11 防盗报警器的设计与制作
项目12 直流数字电压表电路的设计与制作
附录
部分习题参考答案
参考文献
作者介绍
文摘
序言
《数字信号处理：理论与应用》 内容概要 本书深入探讨了数字信号处理（DSP）的核心理论、关键算法以及在众多工程领域的实际应用。内容结构清晰，从基础概念入手，逐步深入到复杂模型和高级技术，旨在为读者构建一个全面而扎实的DSP知识体系。全书共分为十五章，涵盖了从信号的离散化表示到现代通信、图像处理、生物医学工程等领域的广泛应用。 第一部分：数字信号处理基础 第一章：信号与系统的基本概念 信号的分类与表示： 详细阐述连续时间信号与离散时间信号的定义、区别与联系。介绍周期信号、非周期信号、能量信号、功率信号等分类。重点讲解了信号的时域、频域表示方法，包括傅里叶级数、傅里叶变换的原理及性质，为后续的离散傅里叶变换（DFT）奠定基础。 系统的基本性质： 定义和分析线性、时不变、因果、稳定等系统基本性质。深入讲解了卷积运算在LTI（线性时不变）系统分析中的核心作用，并提供了多种计算卷积的方法，包括图解法、解析法和数值法。 LTI系统的表示： 引入系统函数（传递函数）的概念，阐述其在描述LTI系统频率响应中的重要性。讨论了微分方程和差分方程在系统模型表示中的应用。 第二章：离散时间信号的分析 离散时间傅里叶变换（DTFT）： 详细推导DTFT的定义及其与连续时间傅里叶变换（CTFT）的关系。深入分析DTFT的收敛性条件，并推导出其重要的性质，如线性、时移、频移、卷积、微分（求导）等。通过丰富的实例，展示DTFT在分析离散信号频谱特性方面的应用。 傅里叶变换的性质及其应用： 总结和阐述DTFT的各项性质，并结合实际问题，演示如何利用这些性质来简化信号分析过程。例如，利用时移性质分析信号的相位特性，利用频移性质分析调制信号。 特殊信号的DTFT： 计算和分析了冲激信号、阶跃信号、指数信号、正弦信号等基本离散时间信号的DTFT。 第三章：离散傅里叶变换（DFT） DFT的定义与性质： 严格推导DFT的定义，并解释其作为DTFT在有限长序列上的采样。详细阐述DFT的各项重要性质，如周期性、线性、对称性、时移、频移、循环卷积等。强调循环卷积与线性卷积的关系，以及如何通过零填充实现线性卷积。 DFT的计算： 介绍直接计算DFT的计算复杂度，并重点引入快速傅里叶变换（FFT）算法。详细讲解了Cooley-Tukey算法（蝶形算法）的原理，包括按时间抽取（DIT）和按频率抽取（DIF）两种基本形式，以及如何通过递归或迭代的方式实现FFT。讨论了FFT的计算复杂度，并与其他算法进行比较。 DFT在频谱分析中的应用： 通过具体例子，展示DFT在分析离散信号的频率成分、识别信号模式、进行谐波分析等方面的强大能力。 第四章：Z变换 Z变换的定义与性质： 推导Z变换的定义，并分析收敛域（ROC）的概念。详细阐述Z变换的各种重要性质，如线性、时移、尺度变换、时域卷积与频域卷积的关系、微分性质等。 逆Z变换： 介绍求解逆Z变换的常用方法，包括部分分式展开法、留数定理法和幂级数展开法，并提供多种求解策略。 Z变换在系统分析中的应用： 阐述Z变换如何用于描述离散时间LTI系统的系统函数，以及如何通过系统函数分析系统的频率响应、稳定性等。解释Z变换在求解差分方程方面的优势。 第二部分：滤波器设计与实现 第五章：无限冲激响应（IIR）滤波器 IIR滤波器设计的基本原理： 介绍IIR滤波器相对于FIR滤波器的优点（如低阶实现、计算量小）和缺点（如相位失真）。 模拟滤波器的原型设计： 详细介绍巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev I/II）和椭圆（Elliptic）等几种经典模拟滤波器类型，包括它们的幅频特性、相频特性和设计公式。 模拟-数字域变换方法： 重点讲解脉冲不变法、双线性变换法等模拟-数字域变换方法，分析它们在将模拟滤波器设计映射到数字域时的原理、适用性和潜在问题（如频率扭曲）。 IIR滤波器直接实现结构： 介绍直接型、并联型和串联型等IIR滤波器在硬件或软件上的实现结构，分析各种结构的优缺点，如计算量、系数对称性、对系数扰动的敏感性等。 第六章：有限冲激响应（FIR）滤波器 FIR滤波器设计的基本原理： 阐述FIR滤波器具有线性相位特性的优势，以及其实现上的灵活性（如使用窗函数法）。 窗函数设计法： 详细介绍矩形窗、汉宁窗（Hanning）、海明窗（Hamming）、布莱克曼窗（Blackman）等常用窗函数，分析它们的频谱泄露特性、旁瓣衰减和主瓣宽度，以及如何根据设计指标选择合适的窗函数。 最优逼近（Parks-McClellan）算法： 介绍Parks-McClellan算法（也称Remez交换算法）的基本原理，即在特定频率范围内，通过迭代优化逼近理想滤波器响应，实现最优的幅度和幅度纹波。 FIR滤波器实现结构： 介绍直接型（卷积结构）和可转置型等FIR滤波器实现结构，分析其计算量和硬件资源消耗。 第七章：采样定理与抗混叠 采样定理（Nyquist-Shannon采样定理）： 严格推导采样定理，清晰阐述了连续信号能够被无失真地重建的充要条件：采样频率必须大于信号最高频率的两倍（奈奎斯特速率）。 混叠现象： 深入分析采样过程中产生的混叠（aliasing）现象，解释混叠发生的原因及其对信号恢复的严重影响。 抗混叠滤波器的设计与应用： 介绍在采样前使用低通滤波器（抗混叠滤波器）的必要性。提供抗混叠滤波器的设计准则和计算方法，并结合实际应用场景，如音频信号采样、图像采集等，说明抗混叠滤波器的重要性。 第三部分：高级数字信号处理技术 第八章：多速率信号处理 采样率变换： 详细讲解了信号升采样（插值）和降采样（抽取）的原理与实现方法。介绍插值器和抽取器的设计，以及它们在改变信号采样率时的作用。 多速率滤波器的设计： 介绍如何设计用于多速率处理的滤波器，例如，在降采样前使用低通滤波器去除高频成分，防止混叠；在升采样后使用低通滤波器平滑插值后的信号。 多速率信号处理的应用： 探讨多速率信号处理在通信系统（如变带宽通信）、音频处理（如采样率转换）、图像处理（如图像缩放）等领域的重要应用。 第九章：谱估计 经典谱估计方法： 介绍周期图法（Periodogram）的原理及其优点（简单易懂）和缺点（方差大，效率低）。 改进的周期图法： 介绍Welch法等改进方法，通过对信号分段并对各段进行周期图计算后取平均，以降低方差，提高谱估计的平滑性。 现代谱估计方法： 引入参数模型谱估计方法，如AR模型、MA模型、ARMA模型。阐述AR模型（如Burg法、Yule-Walker方程）在谱估计中的应用，以及其相对于经典方法的优势（如高分辨率）。 谱估计的应用： 讨论谱估计在通信信号分析、语音识别、地震信号处理、雷达信号分析等领域的应用。 第十章：自适应信号处理 自适应滤波器的基本概念： 定义自适应滤波器，阐述其能够根据输入信号的统计特性自动调整滤波器系数的特点。 最小均方（LMS）算法： 详细推导LMS算法的原理，分析其收敛速度、稳态误差等性能指标。介绍LMS算法的变种，如归一化LMS（NLMS）算法。 递归最小二乘（RLS）算法： 介绍RLS算法的原理，分析其比LMS算法收敛速度快，但计算量大的特点。 自适应信号处理的应用： 阐述自适应滤波器在噪声消除（如回声消除）、信道均衡、模式识别、系统辨识等方面的广泛应用。 第四部分：数字信号处理在工程领域的应用 第十一章：通信系统中的数字信号处理 数字调制与解调： 介绍ASK、FSK、PSK、QAM等数字调制技术，以及相应的解调器设计。 信道编码与解码： 讲解差错控制编码的基本原理，如海明码、卷积码、Turbo码等，以及它们在提高通信可靠性方面的作用。 自适应均衡： 结合通信信道的非线性特性，阐述自适应均衡器如何克服码间串扰（ISI），提高数据传输速率。 软件无线电（SDR）与DSP： 探讨DSP在软件无线电架构中的核心作用，实现信号的灵活处理和功能升级。 第十二章：图像与视频信号处理 图像的数字表示： 介绍灰度图像、彩色图像的表示方法，像素、分辨率等基本概念。 图像增强与复原： 讨论点运算（如灰度变换、直方图均衡化）、空间域滤波（如平滑、锐化）等图像增强技术。介绍图像复原中的逆滤波、维纳滤波等方法。 图像压缩： 讲解无损压缩（如Huffman编码）和有损压缩（如JPEG标准中的DCT变换）的基本原理。 视频信号处理基础： 介绍视频帧、运动估计、视频编码（如H.264/AVC, H.265/HEVC）等概念。 第十三章：音频信号处理 音频信号的采样与量化： 讨论音频信号的采样率、位深度等参数对音质的影响。 音频信号的变换： 介绍短时傅里叶变换（STFT）在分析时变音频信号频谱特性中的应用。 音频信号处理技术： 讲解音频信号的滤波（如均衡器）、混响、压缩、噪声抑制等处理技术。 语音信号处理： 简要介绍语音信号的产生机制，以及在语音识别、语音合成、说话人识别等方面的应用。 第十四章：生物医学信号处理 生物医学信号的特点： 介绍心电图（ECG）、脑电图（EEG）、肌电图（EMG）等常见生物医学信号的特点、产生机理和时频特性。 生物医学信号的去噪： 讨论如何使用数字滤波器（如IIR、FIR）去除生物医学信号中的噪声，以提高信号的信噪比。 生物医学信号的特征提取与分析： 介绍用于分析生物医学信号的常用算法，如谱分析、小波分析等。 应用案例： 结合心率检测、脑电波模式识别、肌电信号控制等具体案例，说明DSP在疾病诊断、康复治疗中的应用。 第十五章：嵌入式DSP系统 DSP处理器架构： 介绍数字信号处理器（DSP）芯片的特有架构，如哈佛架构、指令集、硬件乘加器（MAC）等，以及其在高速、并行计算方面的优势。 DSP开发工具链： 讲解DSP开发中常用的集成开发环境（IDE）、编译器、调试器等工具。 嵌入式DSP系统设计： 讨论如何将DSP芯片集成到具体的硬件系统中，包括外设接口、内存管理、实时操作系统（RTOS）的应用等。 典型应用案例： 介绍DSP在消费电子、汽车电子、工业控制、通信基站等领域的实际应用。 本书强调理论与实践相结合，每章都配有丰富的例题和习题，旨在帮助读者深入理解概念，掌握分析和设计方法，并能将其应用于实际工程问题。通过学习本书，读者将能够熟练运用数字信号处理技术，解决现实世界中的各种挑战。
阅读体验上，这本书最大的亮点在于其对实践环节的强调。理论再好，最终还是要落实到动手操作上，这本书显然深谙此道。它不是那种只适合在象牙塔里啃读的学术著作，很多章节后面都附带有详尽的实验指导和仿真案例。我尝试着按照书中的步骤，在面包板上搭建了一个简单的RC滤波器，书里不仅告诉你元件的数值，还细致地说明了示波器探头应该如何正确接入，以及如何排除常见的接地噪声干扰。这种贴近实际的叙述方式，极大地增强了我的学习信心。特别是它对故障排查的讨论部分，列举了十几种电路中最常见的“不工作”状态，并提供了系统性的诊断流程，这简直是为初学者准备的“保命符”。很多书只告诉你电路如何工作，而这本书则教会你电路为什么会“出问题”，这种实用主义的倾向，是我认为它超越同类书籍的关键所在。