非线性电路——基础分析与设计 张新国 等 9787040315868 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张新国 等 著

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出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040315868

商品编码：29499031549

包装：平装

出版时间：2011-04-01

基本信息

书名：非线性电路——基础分析与设计

定价：62.00元

作者：张新国 等

出版社：高等教育出版社

出版日期：2011-04-01

ISBN：9787040315868

字数：670000

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.699kg

编辑推荐

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由兰州大学信息科学与工程学院张新国、马义德、李守亮编著的这本《非线性电路——基础分析与设计》，内容清新、深入浅出，凝聚了他们多年科研、教学的精粹，是一本很有特色的新作，也是获得甘肃省自然科学基金资助的课题，很适合于作为研究生及大学生教材或自学参考用书。这本书首先以较大的篇幅介绍非线性电路的处理方法，通过数学分析方法、图解法、利用电路仿真和软件仿真以及物理电路实验等方法来探究非线性电路及系统的规律，建立非线性的思想体系与观念，更深刻、更全面地从微观、宏观、宇观来认识和改造我们的环境。其次通过大量典型混沌电路的分析和设计引出混沌电路同步与混沌遮掩、混沌调制、混沌开关等混沌在保密通信工程中的运用。再次是介绍非线性电路的分形基础研究，神经网络图像处理技术，尤其是鉴于脉冲耦合神经网络PN图像处理方法。*后是用MATLAB、VB等计算机软件对非线性电路的仿真。这本书虽然以非线性电子电路为切入点，但是所采用的方法与结论都不失其普遍性，是非线性电子学与神经网络和计算机软件技术的交叉与汇接，别具一格。

内容提要

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马义德、李守亮等编著的《非线性电路——基础分析与设计》介绍非线性电路基础理论、分析和设计，内容包括静态非线性函数电路原理、动态非线性电路分析方法、典型动态非线性电路、自然界非线性动力学系统与电路模拟、神经网络混沌电路、混沌测量、混沌电路同步与混沌保密通信、非线性单元电路设计方法、非线性电路中的分形、非线性电路仿真等。本书的非线性电路实验程序使用PROTEL、PSPICE、EWB、VB、MATLAB编写，并以图表的方式显示程序运行结果，便于读者理解。
《非线性电路——基础分析与设计》可供高等院校电子类研究生、高年级本科生使用，也可供相关科技人员参考。

目录

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章 绪论
1.1 线性与非线性科学的历史
1.1.1 人类早期对于混沌的认识
1.1.2 线性科学统治的现代自然科学体系
1.1.3 20世纪混沌学研究
1.2 非线性与混沌
1.2.1 非线性问题与混沌
1.2.2 可预测性与不可预测性、信息丢失、同步问题
1.2.3 如何描述现实世界
1.3 非线性电路的研究内容与范畴
1.3.1 现代非线性电路的研究内容
1.3.2 非线性电路研究的目的和意义
1.3.3 现代电子科学与其他学科的关系
1.3.4 现代电子科学与其他学科的比较
1.4 如何掌握非线性电路知识体系
1.4.1 非线性电路课程知识结构的特点
1.4.2 非线性电路的多维知识结构和多维学习方法
习题
第2章 静态非线性函数电路原理
第3章 动态非线性电路分析方法
第4章 典型动态非线性电路
第5章 自然界非线性动力学系统与电路模拟
第6章 神经网络混沌电路
第7章 符号电路与混沌测量技术
第8章 混沌电路同步于混沌保密通信
第9章 非线性单元电路设计方法
0章 非线性电路上的分形
1章 非线性电路仿真
2章 非线性电路与其他学科的交叉
参考文献
附录

作者介绍

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文摘

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序言

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现代电子工程基石：深入探索非线性电路的奥秘 在日新月异的电子技术浪潮中，非线性电路作为现代电子设备的核心驱动力，其重要性不言而喻。从我们日常使用的手机、电脑，到复杂的通信系统、医疗设备，再到尖端的航空航天技术，无处不见非线性电路的身影。理解并掌握非线性电路的分析与设计，是每一位电子工程师和相关领域研究者必备的核心技能。本书并非直接介绍《非线性电路——基础分析与设计》一书的具体内容，而是旨在宏观地展现非线性电路作为一门学科所包含的丰富知识体系、关键理论以及其在工程实践中的广泛应用，从而为读者构建一个清晰的学习认知框架。 一、非线性电路的概念与意义 与线性电路中元件特性（如电阻、电容、电感）与信号大小无关的理想情况不同，非线性电路中的元件特性与施加的电压或电流存在非线性的关系。这种非线性特性是产生许多复杂和丰富现象的根源。 非线性元件的多样性： 常见的非线性元件包括二极管（PN结二极管、稳压二极管、肖特基二极管等）、三极管（BJT、MOSFET）、运算放大器（在饱和区工作时）、铁磁材料制成的电感（磁饱和）、晶闸管（SCR）等。这些元件的伏安特性曲线并非直线，而是呈现出各种各样的曲线形态。 非线性电路的普遍性： 实际上，在现实世界的电路中，几乎所有电子元件都存在不同程度的非线性。即使是看似线性的电阻，在高电流下也会因发热而改变阻值。因此，对非线性电路的分析和设计是电子工程研究的重点和难点。 非线性电路的独特功能： 正是由于其非线性特性，这些电路能够实现线性电路无法完成的功能。例如，二极管的单向导电性是整流的基础，三极管的放大和开关特性是放大器和数字电路的关键，运算放大器在非线性工作区可以构建各种滤波器、振荡器等。 二、非线性电路分析的核心理论与方法 分析非线性电路比分析线性电路要复杂得多，因为它不能简单地套用叠加原理、齐次性原理等线性电路的分析工具。深入理解非线性电路的分析方法，是掌握这门学科的关键。 基本元件的非线性模型： 二极管模型： 理想二极管模型、指数模型（Shockley方程）是描述二极管导通和截止特性的基本模型。更复杂的模型会考虑结电容、反向漏电流等因素。 三极管模型： BJT的Ebers-Moll模型、Gummel-Poon模型，MOSFET的平方律模型、BSIM模型等，都旨在精确描述其输入输出特性曲线。 其他非线性元件： 对于具有磁饱和的电感，需要考虑其磁滞回线和饱和特性。 电路分析的数学工具： 微分方程： 非线性电路通常会转化为非线性常微分方程组，其解往往无法得到解析表达式，需要借助数值方法。 状态空间分析： 将电路的状态变量（如电容上的电压、电感中的电流）作为自变量，建立一组一阶微分方程，用于描述电路的动态行为。 图解法： 利用元件的伏安特性曲线与负载线（或称工况线）的交点来确定电路的工作点。这是理解非线性电路静态特性的直观方法。 分段线性法： 将非线性元件的特性用若干段线性函数来逼近，从而将非线性电路转化为由若干段线性电路组成的系统进行分析。 小信号分析： 在非线性电路的直流工作点附近，将非线性元件用其在工作点处的等效线性元件（如微分电阻、等效电容）来代替，从而分析电路对小信号的响应。这是分析非线性电路动态特性的重要手段，广泛应用于放大器设计。 谐波平衡法： 在分析周期性非线性电路时，将信号表示为傅里叶级数，通过求解各次谐波分量之间的关系来获得稳态解。 数值仿真技术： SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）及其各种变种是现代电子设计自动化（EDA）工具的核心，它们能够通过复杂的数值算法（如牛顿-拉夫逊法）来求解高度非线性的电路方程，提供精确的仿真结果。 三、非线性电路设计的核心要素与典型应用 掌握了非线性电路的分析方法，才能进一步进行电路设计，以满足特定的功能需求。非线性电路的设计往往需要权衡性能、功耗、成本等多个因素。 关键设计模块： 放大器设计： 从简单的单级放大器到复杂的达林顿结构，非线性电路是实现信号放大的基础。需要考虑增益、带宽、失真、输入输出阻抗等指标。 滤波器设计： 虽然有线性滤波器，但很多高性能滤波器（如压控滤波器、电荷泵滤波器）依赖于非线性元件的特性。 振荡器设计： 产生周期性信号的振荡器，如RC振荡器、LC振荡器、压控振荡器（VCO）等，都离不开非线性元件的负阻特性或状态切换。 混频器设计： 将两个不同频率的信号混合产生新的频率分量的电路，是通信系统中不可或缺的单元。 开关电路： 二极管和晶体管在截止和饱和状态下的转换，构成了数字逻辑电路和各种开关电源的基础。 信号处理电路： 整流器、倍频器、包络检波器等，都是利用非线性元件的特性来实现特定的信号处理功能。 电源电路： 开关电源（SMPS）是现代高效电源的主流，其核心是利用晶体管、二极管的开关特性以及电感、电容的储能特性，通过控制开关的通断来实现电压的变换。 设计中的挑战与考虑： 工作点的选择： 确定合适的直流工作点对于非线性电路的性能至关重要，需要避免进入非线性区域过深或过浅，从而导致信号失真或性能下降。 寄生效应： 实际元件的寄生电容、寄生电感、温漂等都会对非线性电路的性能产生影响，特别是在高频和精密应用中。 稳定性分析： 非线性电路更容易出现振荡、失稳等问题，需要进行稳定性分析，并采取相应的措施。 噪声问题： 非线性元件本身会产生噪声，并且可能放大外部噪声，对电路性能造成影响。 功耗优化： 尤其是对于集成电路设计，如何降低非线性电路的功耗是一个持续的挑战。 四、非线性电路在现代工程中的地位与发展趋势 非线性电路的理论与技术是现代电子工程的基石，其研究和应用始终与电子技术的发展紧密相连。 微电子技术的进步： 随着半导体制造工艺的不断进步，器件的尺寸越来越小，性能越来越高，非线性行为也日益复杂，对非线性电路的分析和设计提出了更高的要求。 通信技术的发展： 高速、高频通信系统（如5G、Wi-Fi）对非线性电路的设计提出了严苛的挑战，例如要求低噪声、高线性度的功率放大器和混频器。 人工智能与机器学习的应用： 在某些复杂非线性系统的建模和控制方面，人工智能和机器学习技术也开始展现其潜力，可以辅助非线性电路的分析和设计。 混沌与分形现象的研究： 在一些高度非线性的电路系统中，可能会出现混沌和分形等复杂现象，这不仅是理论研究的活跃领域，也可能在某些特殊应用（如保密通信）中得到利用。 面向未来： 随着新材料（如宽禁带半导体材料SiC, GaN）、新器件（如MEMS器件、忆阻器）的出现，非线性电路的分析和设计领域将不断拓展，涌现出更多新颖的应用和技术。 结语 非线性电路的世界充满了挑战与机遇。它不仅仅是一门理论学科，更是连接基础物理原理与实际工程应用的桥梁。深入理解非线性电路的原理，掌握其分析与设计方法，对于构建更强大、更智能、更可靠的电子系统至关重要。这门学科的发展，将继续推动电子技术向前迈进，为人类社会的进步贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是电路分析领域的宝藏，尤其是对于初学者来说，它的讲解深入浅出，逻辑性极强。我记得刚开始接触非线性电路这块内容时，感觉就像在迷宫里打转，那些复杂的模型和公式让人望而生畏。但是翻开这本书后，情况完全不同了。作者似乎有着一种魔力，能把最抽象的概念变得非常直观。比如，在处理二极管或三极管的特性曲线时，书中不仅有详尽的数学推导，更有大量的图形化解释，让你能立刻领会到“为什么”会是这样的特性。而且，书中的习题设置也非常巧妙，从基础的概念验证到复杂的实际应用案例，循序渐进，让你在解决问题的过程中不断加深理解。我尤其欣赏作者在讲解运算放大器在非线性电路中的应用时，那种严谨又不失灵活的论述方式，它让我意识到，电路设计不仅仅是套用公式，更是一种艺术和工程的结合。读完这本书，我感觉自己对电路的“嗅觉”提升了一个档次，不再是死记硬背，而是真正开始“理解”电路在不同条件下的行为。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我拿起这本书的时候，主要目的是为了应付期末考试，但读着读着，就发现自己被深深吸引了。这本书的结构安排非常人性化，它不像有些教材那样堆砌理论，而是紧密围绕“分析”与“设计”两条主线展开。在“分析”部分，它对各种常见非线性元件的数学模型进行了详尽的剖析，这一点对于想深入研究的同学来说至关重要。但更精彩的是后续的“设计”章节。作者没有停留在理论层面，而是给出了大量真实的电路设计实例，从基础的波形整形电路到更复杂的开关电源拓扑，每一步的设计思路都交代得清清楚楚，甚至连实际操作中可能遇到的陷阱和优化策略都有提及。我尝试跟着书中的步骤自己动手搭建了一个小小的反馈电路，结果非常成功，这极大地增强了我的信心。这本书的语言风格带着一种资深工程师的沉稳和自信，读起来让人觉得踏实可靠，仿佛身边随时有一位经验丰富的导师在指导。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度都超出了我的预期。我之前读过几本偏向于理论推导的教材，它们往往在数学上非常严密，但却缺乏与实际工程的连接点，读完后总觉得“纸上谈兵”。然而，这本教材的厉害之处在于，它成功地架起了理论与实践之间的桥梁。它没有回避复杂的非线性方程，但同时又非常注重如何将这些方程转化为可操作的设计参数。例如，书中对开关电源的建模和稳定性分析部分，简直是教科书级别的处理，既包含了小信号模型，也探讨了瞬态响应，这对于从事电源电子设计的人来说是无价之宝。另外，作者在介绍仿真工具的应用时，也给出了非常实用的技巧，这在当前的电子设计流程中是必不可少的技能。可以说，这本书不仅教会了我们“是什么”，更重要的是教会了我们“怎么做”，而且是高质量地完成任务的方法。

评分☆☆☆☆☆

我个人对这本书的排版和图示给予高度评价。在研究复杂的反馈机制或瞬态响应时，清晰的图表是理解障碍的有效突破口。这本书在这方面做得极其出色，几乎每一个关键概念的引入，都伴随着精心制作的示意图或波形图。那些原本拗口的描述，通过一张图就能豁然开朗。特别是关于系统稳定性的探讨，图形化的分析方法比纯粹的代数运算直观得多。再者，全书的章节过渡非常自然流畅，没有那种生硬的、为了凑章节数而硬塞进去的内容。每一章的知识点都像乐高积木一样，严密地堆砌起来，形成一个坚固的知识体系。对于那些习惯了通过视觉辅助来学习的读者来说，这本书的视觉呈现质量绝对是顶级的，大大降低了学习曲线的陡峭程度。

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我印象深刻的一点是，它对“容错性”和“鲁棒性”的强调。在描述元件模型和系统设计时，作者总会提醒读者考虑现实世界中的各种不确定性，比如温度漂移、元件老化和制造公差。这种前瞻性的指导非常宝贵，因为它教会我们设计不仅仅是让电路在理想条件下工作，更重要的是要让它在复杂多变的环境中依然保持稳定可靠。书中对于非线性系统的稳定性分析，采用了非常全面的视角，涵盖了相平面法、李雅普诺夫稳定性理论等多种工具，但又巧妙地将其融入到具体的电路设计案例中去阐述，使得这些高深的理论不再高不可攀。总而言之，这是一本将学术深度、工程实用性和教学友好性完美融合的典范之作，绝对是电路专业学生和初级工程师的必备参考书。