非线性电路——基础分析与设计 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：29712765456

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

：62.00元

售价：42.2元,便宜19.8元,折扣68

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：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.699kg

编辑推荐

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

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

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

文摘

序言

穿越时间之河的涟漪：探索《非线性电路——基础分析与设计》之外的世界 在我们对非线性电路那一波澜壮阔、充满无限可能的世界进行深入探索之前，不妨先将目光投向那些构成了我们电气工程基石，却又与非线性现象在逻辑上、方法论上截然不同的领域。这本书，顾名思义，将带领我们进入一个由非线性元件支配的复杂而迷人的国度，在那里，输出与输入的比例不再恒定，系统的行为呈现出丰富多彩的动态。然而，在踏足这片奇妙的土地之前，理解其“邻居”——那些线性电路的严谨与和谐，能够为我们的旅程打下更坚实的基础，也让我们更能体会到非线性世界的独特魅力。 一、线性世界的秩序与和谐：欧姆定律与基尔霍夫定律的永恒回响 在非线性电路的复杂迷宫中穿行之前，我们必须先驻足于线性电路的宁静港湾。这里，一切都遵循着简单而优美的法则。电阻、电感和电容，这些线性元件构成了线性电路的基石。 电阻（Resistor）：作为最基础的线性元件，电阻遵循着“欧姆定律”——电流与电压成正比，比例常数为电阻值。这意味着，在给定的电阻上，如果你施加两倍的电压，通过它的电流也会变成两倍。电阻仅仅是将电能转化为热能，其特性不随电压或电流的变化而改变。这种线性的关系，使得我们可以用数学上的直线方程来精确描述它。在交流电路中，电阻的阻抗（Impedance）仅由其电阻值决定，且与频率无关。 电感（Inductor）：电感元件储存的是磁场能。它对电流的变化产生阻碍，其两端的电压与电流的变化率成正比，比例常数为电感值。这意味着，电流变化越快，电感两端的电压就越大。在直流电路中，一旦电流稳定，电感就像一个短路线圈，几乎没有阻碍。但在交流电路中，电感对交流电呈现出一种称为“感抗”（Inductive Reactance）的阻碍，感抗的大小与交流电的频率成正比。频率越高，感抗越大，对交流电的阻碍作用越强。其电压与电流的关系是微分关系，这是其线性特性的体现。 电容（Capacitor）：电容元件储存的是电场能。它对电压的变化产生阻碍，通过它的电流与电压的变化率成正比，比例常数为电容值。这意味着，电压变化越快，流过电容的电流就越大。在直流电路中，电容一旦充满电荷，就如同一个断开的电路，电流将停止流动。但在交流电路中，电容对交流电呈现出一种称为“容抗”（Capacitive Reactance）的阻碍，容抗的大小与交流电的频率成反比。频率越高，容抗越小，对交流电的阻碍作用越弱。其电流与电压的关系是微分关系，同样体现了其线性特征。 线性电路分析的核心是基尔霍夫定律（Kirchhoff's Laws）： 基尔霍夫电流定律（KCL）：在一个节点上，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。这个定律反映了电荷守恒的原理。 基尔霍夫电压定律（KVL）：沿着任何一个闭合回路，所有电压升之和等于所有电压降之和。这个定律反映了能量守恒的原理。 正是基于欧姆定律和基尔霍夫定律，我们可以运用叠加原理（Superposition Principle）和节点分析法（Nodal Analysis）、网孔分析法（Mesh Analysis）等系统性的数学工具来解决线性电路问题。叠加原理告诉我们，对于一个具有多个独立电源的线性电路，总的响应等于各个独立电源单独作用时响应的代数和。节点分析法通过确定电路中各节点的电压，然后利用 KCL 列写方程组来求解。网孔分析法则通过确定各网孔中的电流，然后利用 KVL 列写方程组来求解。这些方法都建立在电路元件的响应与其输入信号呈线性关系的前提之上，它们为我们提供了理解电路行为的一套强大而精确的框架。 二、信号的本质：傅里叶变换与拉普拉斯变换在描述与分析中的作用 在理解了线性电路的运作机制后，我们还需要掌握描述和分析电路行为的强大工具。对于线性电路而言，傅里叶变换和拉普拉斯变换是不可或缺的利器。 傅里叶变换（Fourier Transform）：它是一种将时域信号分解为一系列不同频率的正弦波（及其余弦波）之和的数学工具。这意味着，任何一个周期性或非周期性的信号，都可以被看作是许多不同频率、不同幅度和不同相位的正弦波的叠加。傅里叶变换能够将信号从复杂的时间域转换到频率域，使我们能够清晰地看到信号包含哪些频率成分，以及它们的强度。这对于分析电路对不同频率信号的响应至关重要，例如滤波器设计、频谱分析等。它揭示了信号的“颜色”——其频率构成。 拉普拉斯变换（Laplace Transform）：它是一种将时域函数转换为复频域（s域）函数的数学工具，其形式上是对傅里叶变换的推广。拉普拉斯变换在处理瞬态响应和系统稳定性方面尤其强大。对于含有微分和积分运算的线性微分方程，通过拉普拉斯变换可以将其转化为代数方程，极大地简化了求解过程。系统的传递函数（Transfer Function）通常是在拉普拉斯域中定义的，它描述了系统输出与输入之间的关系，并且与系统本身的特性（如元件值、结构）有关，而与输入信号无关。通过拉普拉斯变换，我们可以方便地分析线性系统的极点（Poles）和零点（Zeros），进而判断系统的稳定性和动态响应特性，例如系统的阻尼、上升时间等。 掌握了这些工具，即使是最复杂的线性电路，我们也能通过系统性的数学推导，精确地预测其在各种输入信号下的行为。这种对信号在不同域（时域、频域、s域）的转换和分析能力，为我们深入理解电路的工作原理提供了可能。 三、信息传输的基石：通信系统与调制解调的基本原理 当我们将线性电路的分析方法和信号处理工具相结合，就能够构建起现代信息社会不可或缺的通信系统。 信息源与信道：通信系统的基本任务是将信息从一个点传输到另一个点。信息源产生原始信号，例如语音、图像、数据等。这些原始信号需要通过各种调制（Modulation）技术，才能适应信道（Channel）的传输特性。信道可以是电缆、光纤，甚至是空气，它会引入噪声和失真，对信号的质量造成影响。 调制与解调：调制是将原始信号（基带信号）的某些参数（如幅度、频率、相位）按照原始信号的变化规律来改变载波信号（Carrier Signal）的过程。其目的是为了有效地传输信号，使其能够更好地适应信道的特性，以及实现多路复用（Multiple Access），即在同一信道中同时传输多个信号。常见的调制方式包括幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）等。而在接收端，解调（Demodulation）则是将接收到的已调信号恢复成原始基带信号的过程，它与调制过程相对应。 线性调制与解调：在许多基础的通信系统中，特别是早期的通信技术和一些特定的应用领域，线性调制和解调技术占有重要地位。例如，双边带（DSB）和单边带（SSB）幅度调制就是典型的线性调制方式。在这些系统中，原始信号与载波的乘积直接决定了已调信号的幅度。解调过程也通常涉及线性电路，例如包络检波器（Envelope Detector）可以用于解调AM信号。理解这些线性通信原理，对于我们认识信息是如何被编码、传输和解码的，以及各种干扰和失真是如何影响通信质量的，都至关重要。 四、控制的艺术：反馈与稳定性在系统中的应用 除了信号的分析与传输，线性电路的原理也广泛应用于控制系统（Control Systems）的设计。 反馈（Feedback）：反馈是控制系统的核心概念。它指的是将系统的输出信号的一部分或全部，通过一个反馈通路，重新送回到系统的输入端，与原始输入信号进行比较，从而影响系统的输出。负反馈（Negative Feedback）能够提高系统的稳定性、减小对非线性和参数变化的敏感性，并能够扩展系统的带宽。而正反馈（Positive Feedback）则可能导致系统不稳定，在某些振荡器电路中被利用。 稳定性（Stability）：一个控制系统是否稳定，是其能否正常工作的关键。在线性系统中，系统的稳定性通常与其传递函数中的极点位置有关。如果所有极点都位于复平面的左半平面，则系统是稳定的。反之，如果存在右半平面的极点，系统就会不稳定，输出信号会随时间指数增长。奈奎斯特稳定性判据（Nyquist Stability Criterion）和根轨迹法（Root Locus Method）是分析线性系统稳定性的经典方法。 PID控制器（Proportional-Integral-Derivative Controller）：PID控制器是工业界应用最广泛的控制器之一。它通过比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分的组合，根据当前误差、历史误差以及未来误差的变化趋势来调整控制器的输出，以达到期望的控制目标。PID控制器及其参数的整定，是线性控制理论中的一个重要研究方向。 结语 在即将翻开《非线性电路——基础分析与设计》的扉页之前，我们得以从线性电路的严谨逻辑、信号处理的数学工具、通信系统的传输奥秘以及控制理论的反馈艺术中，窥见电气工程更为广阔的图景。这些线性世界的秩序与和谐，恰恰衬托出非线性世界之所以迷人——其丰富性、复杂性和预测的挑战性。理解这些线性基础，不仅能为我们深入掌握非线性电路打下坚实的地基，更能让我们在面对那些“不像直线一样”的信号和系统时，拥有更深刻的洞察力，并为设计出更高效、更可靠的电子设备和系统，打下坚实的理论根基。现在，让我们带着这份对全局的认识，怀揣着对未知的好奇，一同踏入非线性电路那充满无限可能的奇妙旅程。

评分☆☆☆☆☆

对于工程实践者而言，最怕的就是理论和实际脱节的书籍。然而，这本书的第三部分，专注于设计应用，完全打消了我的疑虑。作者似乎深谙“做中学”的道理，他没有给出大而全的通用设计流程，而是聚焦于几个关键的非线性模块，比如限幅器、运算放大器的饱和区应用、以及开关电源中的电流模式控制。他展示的不仅仅是“怎么做”，更重要的是“为什么这样做比别的方法好”。比如，在设计一个快速响应的反馈系统时，他对电流反馈结构和电压反馈结构的非线性特性差异进行了细致对比，用仿真结果佐证了理论推导的准确性。书中大量的图表和仿真波形，清晰地展示了设计参数微小变化如何导致系统性能的巨大差异，这种对细节的执着，对于需要将产品推向市场的工程师来说，是极其宝贵的财富。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我刚翻了没几页，就被它那种深入骨髓的严谨性给镇住了。说实话，市面上讲电路的书汗牛充栋，但大多都是浅尝辄止，或者过于偏重实验操作而忽略了背后的理论支撑。这位作者显然不是这么想的。他似乎铁了心要把那些看似抽象的“非线性”概念，用一种近乎几何学的美感展现出来。比如，在讨论某个复杂开关状态下的瞬态响应时，他没有直接抛出一个复杂的微分方程组让读者去解，而是先构建了一个物理模型，然后用图形化的方式逐步推导出系统的相轨迹，那种感觉，就像是在看一幅精心绘制的星空图，每一个轨迹的弯曲、每一次突变，都蕴含着深刻的物理意义。初学者可能会觉得吃力，但我认为，对于那些想真正理解电路“灵魂”的工程师和研究人员来说，这种对数学工具的精妙运用和对物理直觉的培养，简直是无价之宝。他似乎在不断提醒我们：数学是工具，但物理直觉才是王道。

评分☆☆☆☆☆

从排版和语言风格上看，这本书无疑走的是学院派的严谨路线，甚至可以说有点“冷峻”。行文几乎没有多余的修饰词或煽情色彩，每一个句子都像是在陈述一个不可辩驳的定理。我猜想，作者在撰写时，脑海中始终有一位极其挑剔的审稿人在监督。这种风格的好处是信息密度极高，翻阅时很少有时间浪费在无关紧要的叙述上；但缺点也显而易见，对于那些需要循序渐进、通过生动比喻来理解抽象概念的初学者来说，可能需要更多的耐心和毅力。我个人倾向于将它视为一本“工具书”或“参考手册”，而不是入门读物。每当我在工作中遇到某个棘手的非线性现象时，翻开这本书，总能找到精确的数学框架和相应的分析工具来应对，它更像是一个冷静可靠的智者，而非一个和蔼可亲的导师。

评分☆☆☆☆☆

我花了整整一个下午，才勉强消化了关于稳态分析那一章。我必须承认，作者对分析方法的选择和呈现方式，体现了一种极高的教学智慧，但也同时对读者的基础知识提出了近乎苛刻的要求。他没有绕弯子，直接切入了问题的核心——如何处理那些在特定工作点附近才有效的线性化近似，以及如何判断这些近似的适用边界。最让我印象深刻的是他对滞后现象的处理，不是简单地引用教科书上的公式，而是结合实际的磁滞回线，详细阐述了能量耗散是如何在时间尺度上产生不可逆变化的。这让我对那些含有铁磁材料的变压器和电感器有了全新的认识，不再把它们仅仅看作是理想的L或M元件。书中的例题设计得极其巧妙，常常需要你跨越不同章节的知识点进行综合运用，考验的不仅仅是你会不会套公式，更是你对整个系统逻辑链条的把控能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值，我认为体现在它对“不完美”世界的深刻洞察上。线性电路分析之所以简单，是因为我们假设所有元件都是理想的，响应与输入成正比。但现实世界充斥着饱和、截止、阈值、迟滞这些非线性的“瑕疵”。这本书的高明之处，就在于它将这些“瑕疵”提升到了分析的主体地位。我特别欣赏作者在讨论器件模型简化时的审慎态度，他会明确指出在何种频率范围、何种激励强度下，某个常用的简化模型会失效，并给出修正的思路。这使得读者在应用书中的理论时，能够时刻保持一种批判性的思维，而不是盲目地将模型套用到所有场合。总而言之，这不是一本教你如何快速搭建电路的书，而是一本教你如何深入理解电路在真实物理约束下如何“思考”的书，对提升设计者的底层逻辑能力助益良多。