电子学：系统方法(原书第5版）

该书首先阐述了电子电路和元器件等相关内容，包括基本电路与元器件、电压和电流的测量、电阻与直流电路、电容与电场、电感与磁场、交流电压与电流、交流电路的功率和频率特性、暂态特性等。然后对电子系统进行了阐述，包括传感器、致动器、放大、控制与反馈、运放、半导体与二极管、场效应晶体管、功率电子、运放的内部电路、噪声与电磁兼容、正反馈、振荡器与稳定性、数字系统、串行逻辑、数字器件、数字设计的实现、数据采集与转换、系统设计等。

Neil Storey，博士，英国华威大学工程学院教授，英国计算机学会（BCS）会员、工程与技术学会（IET）会员、特许工程师（CENG）、特许I.T.专业人员（CITP）；他不仅有多年的教学经验，他还是嵌入式系统有限公司（Embedded Systems Limited）的总经理，拥有丰富的业界经验。他著作颇丰，除了本书之外，《Safety-Critical Computer Systems》《Electrical and Electronic Systems》是他的代表作品。

出版者的话
译者序
前言
视频清单
致谢
第一部分　电路和元器件
第1章　基本电路和元器件2
　1.1　引言2
　1.2　国际单位3
　1.3　常用前缀3
　1.4　电路3
　1.5　直流电流和交流电流5
　1.6　电阻、电容和电感5
　1.7　欧姆定律5
　1.8　基尔霍夫定律6
　1.9　电阻的功耗6
　1.10　电阻串联7
　1.11　电阻并联7
　1.12　电阻分压器7
　1.13　正弦量8
　1.14　电路符号9
　关键点10
　习题10
第2章　电压和电流的测量11
　2.1　引言11
　2.2　正弦波11
　2.3　方波16
　2.4　电压和电流的测量17
　2.5　模拟电流表和模拟电压表18
　2.6　数字万用表20
　2.7　示波器21
　关键点24
　习题24
第3章　电阻和直流电路26
　3.1　引言26
　3.2　电流和电荷26
　3.3　电压源26
　3.4　电流源27
　3.5　电阻和欧姆定律27
　3.6　电阻串并联28
　3.7　基尔霍夫定律28
　3.8　戴维南定理和诺顿定理30
　3.9　叠加33
　3.10　节点分析法35
　3.11　回路分析法36
　3.12　电路联立方程组的求解39
　3.13　方法的选择39
　关键点40
　习题40
第4章　电容和电场43
　4.1　引言43
　4.2　电容器和电容43
　4.3　电容器和交流电压与交流电流44
　4.4　电容器的尺寸对电容值的影响45
　4.5　电场强度和电通量密度45
　4.6　电容串联与并联46
　4.7　电容上的电压和电流之间的关系47
　4.8　正弦电压和正弦电流48
　4.9　充电电容器中储存的能量49
　4.10　电路符号49
　关键点50
　习题51
第5章　电感和磁场52
　5.1　引言52
　5.2　电磁学52
　5.3　磁阻54
　5.4　电感54
　5.5　自感55
　5.6　电感器55
　5.7　电感串联和并联57
　5.8　电感上的电压和电流的关系57
　5.9　正弦电压和正弦电流58
　5.10　电感中储存的能量58
　5.11　互感59
　5.12　变压器60
　5.13　电路符号61
　5.14　电感在传感器中的使用61
　关键点62
　习题63
第6章　交流电压和交流电流64
　6.1　引言64
　6.2　电压和电流的关系64
　6.3　电感和电容的电抗65
　6.4　相量图67
　6.5　阻抗70
　6.6　复数记法71
　关键点75
　习题75
第7章　交流电路的功率77
　7.1　引言77
　7.2　阻性负载的功耗77
　7.3　电容的功率78
　7.4　电感的功率78
　7.5　含有电阻和电抗元件的电路的功率78
　7.6　有功功率和无功功率79
　7.7　功率因数纠正80
　7.8　三相系统81
　7.9　功率测量82
　关键点82
　习题83
第8章　交流电路的频率特性84
　8.1　引言84
　8.2　双端口网络84
　8.3　分贝（dB）85
　8.4　频率响应87
　8.5　高通RC网络87
　8.6　低通RC网络90
　8.7　低通RL网络92
　8.8　高通RL网络93
　8.9　RC网络和RL网络的比较93
　8.10　波特图94
　8.11　多级电路组合使用的效果95
　8.12　RLC电路和谐振97
　8.13　滤波器101
　8.14　寄生电容和寄生电感103
　关键点104
　习题104
第9章　瞬态特性106
　9.1　引言106
　9.2　电容充电和电感储能106
　9.3　电容放电和电感释放能量109
　9.4　一阶系统的全响应110
　9.5　二阶系统114
　9.6　高阶系统115
　关键点116
　习题116
第10章　电动机和发电机118
　10.1　引言118
　10.2　简单的交流发电机118
　10.3　简单的直流发电机119
　10.4　直流发电机120
　10.5　交流发电机122
　10.6　直流电动机122
　10.7　交流电动机123
　10.8　交直流两用电动机124
　10.9　步进电动机124
　10.10　总结125
　关键点126
　习题126
第二部分　电子系统
第11章　电子系统128
　11.1　引言128
　11.2　系统工程方法128
　11.3　系统129
　11.4　系统输入和输出129
　11.5　物理量和电信号130
　11.6　系统框图131
　关键点133
　习题133
第12章　传感器134
　12.1　引言134
　12.2　传感器性能的描述135
　12.3　温度传感器136
　12.4　光传感器137
　12.5　压力传感器138
　12.6　位移传感器138
　12.7　运动传感器142
　12.8　声音传感器142
　12.9　传感器接口143
　12.10　总结145
　关键点146
　习题146
第13章　执行器148
　13.1　引言148
　13.2　热执行器148
　13.3　光执行器148
　13.4　力、位移和运动执行器149
　13.5　声音执行器151
　13.6　执行器接口151
　13.7　总结152
　关键点153
　习题153
第14章　放大155
　14.1　引言155
　14.2　电子放大器156
　14.3　源和负载157
　14.4　放大器的等效电路158
　14.5　输出功率161
　14.6　功率增益162
　14.7　频率响应和带宽163
　14.8　差分放大器164
　14.9　简单的放大器166
　关键点166
　习题167
第15章　控制和反馈168
　15.1　引言168
　15.2　开环和闭环系统168
　15.3　自动控制系统169
　15.4　反馈系统170
　15.5　负反馈172
　15.6　负反馈的影响174
　15.7　总结176
　关键点177
　习题177
第16章　运算放大器179
　16.1　引言179
　16.2　理想运算放大器180
　16.3　基本的运算放大器电路180
　16.4　其他电路183

电子工程是最重要、变化最快的工程领域之一。从手机到电脑，从汽车到核电站，产品的核心都要用到电子系统。因此，所有的工程师、科学家和技术人员都需要对电子系统有一个基本的了解，其中很多人需要详细地了解这一领域。
本书第1版出版之际，代表了一种非常新颖的电子学教学方法。大多数书采用了“自下而上”的方法，首先从半导体材料开始，进而学习二极管和晶体管的工作原理，学习完几章这样的内容之后，再关注电子学中电路的应用。而本书提出了一种新的“自上而下”的电子学教学方法。在开始详细分析之前，说明电路的用途和要求，这有助于理解和提升学习兴趣。
对于这种方法，一个很大的误解是认为在某种程度上对主题的处理不那么严谨。自上而下的方法没有定义研究对象的深度，而只定义了材料呈现的顺序和方式。许多学生需要详细了解电子元器件的工作情况，理解其材料的物理性质。然而，如果首先理解了元器件的特性和用途，其材料的物理性质将更容易理解。
自上而下方法的一个很大的好处是可以让所有潜在读者更容易阅读本书。对于打算专门从事电子工程的人员，材料的介绍方式更易于理解，能为进一步学习提供良好的基础。对于打算专攻其他工程或科学领域的人员，材料展现的顺序使他们能够在电子学基础知识方面打下良好的基础，并且只在需要的情况下再进行细节的学习。
虽然自上而下的方法提供了一个非常易于理解电子学的途径，但是如果从电路中使用的基本元器件的深入理解开始学习，会更有效。本书的一些读者在以前的学习中已经熟悉了这些知识，而其他读者对这些主题可能知之甚少。因此，本书分为两部分。第一部分介绍电路和元器件，对先修知识几乎没有要求。这部分对电子学领域的介绍循序渐进，读者可以根据自己的需要和兴趣选择学习不同的主题。第二部分对电子系统进行全面介绍，采用了经过充分尝试的自上而下的方法。由此，本书对电气和电子工程进行了全面的介绍，使之适用于电子工程、电气工程和电气电子工程等领域的宽口径初级课程。
本版新颖之处
第5版有重大的扩展和内容更新，以适应迅速变化的电子领域的发展。其中最重要的变化如下：
●新增了第29章“通信”，包括模拟技术和数字技术。
●在第25章“时序逻辑电路”中新增了25.9节“时序逻辑电路的设计”。
●在第26章“数字器件”中增加了26.5.6节“CMOS复杂门电路的实现”。
●新增了第10章“电动机和发电机”。
●第26章“数字器件”中新增了26.7节“数字系统的功率耗散”。
●对定时器、微机编程和片上系统（SoC）等主题进行了修订和扩展。
●在每章结尾处增加了“进一步学习”的主题，其中很多是以现实世界中的问题为基础，且更具挑战性。

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视频教程
本版本中新增了100多个支持视频。这些视频为本书中的主题提供了教学支持，并且旨在为各章的“进一步学习”练习提供指导和创新启发。这些视频不是涵盖广泛主题的长达1小时的在线课程，而是简短、简洁的教程，只用几分钟来详细描述设计或分析的各个方面。
访问这些教程非常容易。本书相关主题的左侧放置有视频图标以及相关二维码。读者只需扫描图标下的二维码即可直接访问视频。
本书面向的对象
本书适用于所有工科和理科的本科生。对于电子或电气工程专业的学生，本书提供了电子学的基础介绍，这将为他们的进一步学习奠定坚实的基础。对于其他学科的学生来说，本书包括学习课程需要的大部分电子学知识。
先修知识
除了掌握物理学和数学的基本原理外，几乎不需要其他的先修知识。
配套网站
本书由一个综合的配套网站提供支持，帮助加深对本书的理解。该网站包含一系列支持材料，包括每章由计算机打分的自我评估练习。这些练习不但可以即时反馈读者对相关内容的理解，还可以对难点给出有益的指导。在该网站上还可以轻松访问上述众多视频教程，网址为http://catalogue.pearsoned.co.uk/educator/product/Electronics-A-systems-Approach/9780273773276.page。
电路仿真
电路仿真为深入了解电子电路的工作提供了一种强大而简单的方法。在本书中，用了很多计算机仿真练习支持书本内容。这些练习可以使用任何电路仿真包进行仿真。最广泛使用的电路仿真包是National Instruments和Cadence的产品。这两个公司的仿真包广泛应用于工业、学校，每个仿真包都可以提供电路的原理图捕获和仿真结果的图形显示。

使用National Instruments Multisim软件包进行电路仿真
许多学生可以访问自己所在学校的仿真工具，但如果愿意，还可以在自己的计算机上使用仿真软件。对于某些软件包，演示版本可以从制造商的网站上免费下载，也可以用免费CD上的。在其他情况下，可以使用低成本学生版仿真软件。有关如何获取免费或低成本的仿真软件的详细信息，可参见本书的配套网站。
为了简化仿真的使用，以帮助理解本书中的内容，还可以从网站下载National Instruments Multisim仿真软件包的一系列演示文件。演示文件全面介绍了如何进行各种计算机仿真练习。

使用Cadence OrCAD Capture CIS包进行电路仿真
使用仿真的问题在各章结尾的练习中也有。这些练习没有给出演示文件，目的是