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任利华 等 著

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• 模拟信号处理
• 数字信号处理
• MATLAB
• Simulink
• 通信原理
• 控制系统
• 实训
• 高等教育

店铺： 北京爱读者图书专营店

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111340676

商品编码：29594699300

包装：平装-胶订

出版时间：2012-07-01

基本信息

书名：信号与系统理论和实训

定价：16.00元

作者：任利华 等

出版社：机械工业出版社

出版日期：2012-07-01

ISBN：9787111340676

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装-胶订

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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　　《教育部高等职业教育示范专业规划教材：信号与系统理论和实训》在认真总结“信号与系统”课程以往的理论教学与实训教学的基础上精心编写，以培养一线高级技术应用型专门人才为目标，更好地体现了高等职业技术教育教学的特点。本书结合高等职业技术教育教学改革的经验，通过实训练习，使高职高专学生更好地掌握所学内容，达到提高实践操作能力的目的。
　　《教育部高等职业教育示范专业规划教材：信号与系统理论和实训》全面介绍了信号与系统相关实训内容，共分为11章，包括实验设备及Matlab介绍、信号的基本知识、连续信号的时域分析、线性时不变系统、连续系统的时域分析、连续信号的频域分析、连续系统的频域分析、连续系统的复频域分析、离散系统的时域分析与z域分析、系统特性测量和反馈系统。
　　本书可用做电子信息类和通信类等专业的实训教材，特别适合作为高职高专的教材使用。各院校可根据专业特点、实训教学时数等具体情况对其内容进行适当调整和增减。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《电子系统设计原理与实践》 一、 核心理念与目标 《电子系统设计原理与实践》旨在为读者提供一套全面且深入的电子系统设计理论框架和实操指南。本书超越了单纯的器件介绍和电路分析，着重于培养读者从宏观到微观、从概念到实现的系统性设计思维。我们将系统地阐述电子系统从需求分析、方案选型、原理设计、详细设计，到仿真验证、原型制作、测试调试、优化迭代的完整生命周期。 本书的核心理念在于强调“理论指导实践，实践验证理论”的辩证关系。我们坚信，扎实的理论基础是进行创新性设计的前提，而丰富的实践经验则是检验和深化理论理解的唯一途径。因此，本书在讲解抽象概念的同时，会融入大量贴近实际的工程案例和实验指导，帮助读者将所学知识转化为解决实际问题的能力。 本书的目标读者包括但不限于： 电子工程、通信工程、自动化等专业的在校本科生和研究生：为他们打下坚实的电子系统设计基础，掌握现代电子工程的设计流程与方法。 初入职场的电子工程师：帮助他们快速掌握实际项目开发所需的关键技能，弥合理论与实际工程的差距。 对电子系统设计感兴趣的爱好者和跨领域技术人员：提供系统性的学习路径，理解电子系统的运作原理并具备初步的设计能力。 二、 内容体系与特色 本书的内容体系围绕电子系统设计的各个关键环节展开，层层递进，逻辑严谨。 第一篇：电子系统设计基础 第一章：电子系统的概念与发展 本章将首先界定“电子系统”的内涵与外延，区分不同类型的电子系统（如嵌入式系统、通信系统、控制系统、消费电子产品等）。 回顾电子技术发展的简史，重点关注其如何驱动信息时代的变革，以及未来可能的发展趋势，如智能化、集成化、低功耗化等。 介绍电子系统设计的关键要素，包括功能性、性能、可靠性、成本、功耗、尺寸、可维护性等，以及这些要素之间的权衡关系。 第二章：系统需求分析与规格定义 详细讲解如何从用户需求、市场调研、法规标准等多个维度提取系统需求。 介绍需求分析的技术方法，如用例图、用户故事、功能矩阵等。 阐述如何将模糊的需求转化为清晰、可量化、可验证的系统规格说明书（SRS），包括功能规格、性能规格、接口规格、环境要求、测试要求等。 强调需求分析在项目成功中的关键作用，以及需求变更管理的重要性。 第三章：电子系统架构设计 介绍系统架构的定义、重要性以及不同层次的架构（如高层架构、子系统架构、模块架构）。 讲解常见的系统架构模式，如分层架构、面向服务架构（SOA）、微服务架构等，以及它们在电子系统设计中的适用性。 引导读者掌握如何根据系统需求和约束条件，选择合适的架构，并进行模块划分和接口定义。 介绍系统架构设计的权衡因素，如模块的耦合度、内聚性、可复用性、可扩展性等。 第二篇：核心设计理论与方法 第四章：模拟电路设计基础 回顾基本的模拟电路元件（电阻、电容、电感、二极管、三极管、MOSFET等）的伏安特性和工作原理。 深入讲解运算放大器（Op-amp）的理想模型、实际特性及其在信号调理、滤波、放大、积分、微分等核心电路中的应用。 介绍滤波器（低通、高通、带通、带阻）的设计原理、类型（巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔）及其在不同应用场景下的选择。 讲解电源管理单元（PMU）的设计，包括线性稳压器（LDO）和开关稳压器（SMPS）的工作原理、效率、纹波抑制等。 探讨敏感信号的抗干扰设计，如屏蔽、接地、滤波等技术。 第五章：数字电路设计基础 介绍数字逻辑的基本概念，如布尔代数、逻辑门、组合逻辑和时序逻辑。 深入讲解组合逻辑电路的设计，如编码器、译码器、多路选择器、加法器等，及其实现方法（卡诺图、真值表）。 讲解时序逻辑电路的设计，如触发器（D、JK、SR、T）、寄存器、计数器、状态机等，以及它们在数据存储、序列发生器、控制逻辑中的应用。 介绍时序分析与时序约束，理解时钟周期、建立时间（Setup Time）、保持时间（Hold Time）等概念，以及避免时序冲突的方法。 讲解数字电路设计中的时钟域问题，以及跨时钟域（CDC）信号处理技术。 第六章：嵌入式系统设计 介绍嵌入式系统的构成，包括微处理器/微控制器（MCU）、存储器、输入/输出接口、外设等。 讲解嵌入式处理器的选择原则，包括性能、功耗、成本、开发生态等。 深入分析常见的嵌入式通信接口，如UART, SPI, I2C, USB, Ethernet等，以及它们的工作原理、协议和应用。 介绍实时操作系统（RTOS）的概念、功能、调度算法，以及多任务并发、进程间通信（IPC）等核心概念。 讲解嵌入式系统的软件开发流程，包括交叉编译、调试、烧录、固件更新等。 探讨嵌入式系统的功耗优化设计，如低功耗模式、动态电压频率调整（DVFS）等。 第七章：通信系统基础 介绍通信系统的基本模型，包括信源、信宿、调制器、解调器、信道、噪声等。 讲解模拟通信与数字通信的区别与联系。 介绍数字调制解调技术，如ASK, FSK, PSK, QAM等，理解其原理和性能特点。 讲解信道编码与纠错码（如海明码、卷积码、LDPC码）的基本原理，以及它们在提高通信可靠性方面的作用。 介绍多址技术，如FDMA, TDMA, CDMA, OFDMA等，理解它们在允许多用户共享信道时的作用。 简要介绍现代通信系统（如Wi-Fi, LTE, 5G）的演进与关键技术。 第八章：传感器与测量技术 介绍各类常用传感器的原理与应用，包括温度传感器、压力传感器、光传感器、加速度传感器、陀螺仪、位置传感器等。 讲解传感器的灵敏度、精度、线性度、响应时间等关键参数。 介绍信号采集与采样技术，理解采样定理（Nyquist-Shannon sampling theorem）。 讲解模数转换（ADC）和数模转换（DAC）的工作原理、分辨率、采样率、量化误差等。 介绍常用测量仪器，如示波器、信号发生器、频谱分析仪、逻辑分析仪等的使用方法与应用。 第三篇：工程实践与质量保证 第九章：电子电路仿真与验证 介绍电路仿真软件（如SPICE、HSpice、LTspice、Multisim等）的功能与使用。 讲解如何建立电路模型，设置仿真参数，并对仿真结果进行分析。 重点介绍瞬态分析、交流分析、直流分析、傅里叶分析等常用仿真类型。 讲解参数扫描、蒙特卡洛分析等高级仿真技术，用于评估设计裕度与鲁棒性。 强调仿真在早期发现设计缺陷、降低原型制作成本和缩短开发周期中的重要作用。 第十章：PCB设计与制造 讲解PCB（Printed Circuit Board）设计流程，包括原理图绘制、PCB布局、布线、层叠设计。 介绍PCB设计软件（如Altium Designer, Eagle, KiCad）的基本操作。 重点讲解高速信号布线、差分信号处理、电源/地平面设计、信号完整性（SI）与电源完整性（PI）考虑。 介绍PCB制造工艺的基本流程，如钻孔、开料、蚀刻、电镀、表面处理、焊接掩膜、丝印等。 讲解PCB可制造性设计（DFM - Design for Manufacturability）的原则。 第十一章：原型制作与测试调试 介绍原型制作的不同方式，如洞洞板、万用板、定制PCB等。 讲解焊接技术（手工焊接、回流焊、波峰焊）及注意事项。 介绍硬件调试的基本流程与常用方法，如万用表测量、示波器探查、逻辑分析仪捕获。 讲解常见硬件故障的判断与排除，如短路、开路、虚焊、器件损坏等。 介绍固件与硬件联合调试的方法。 第十二章：系统集成与性能优化 讲解如何将各个子系统进行集成，并进行整体性能的测试与验证。 介绍系统级性能指标的定义与测量方法。 讲解如何根据测试结果，分析系统瓶颈，并进行优化。优化可能涉及硬件选型、电路设计改进、软件算法调整、系统参数配置等。 探讨设计中的权衡与取舍，如何在满足需求的前提下，兼顾性能、成本、功耗、可靠性等多个维度。 第十三章：可靠性与故障分析 介绍电子系统的可靠性概念，如MTBF（平均无故障时间）、MTTR（平均修复时间）等。 讲解失效模式与影响分析（FMEA - Failure Mode and Effects Analysis）的基本方法。 介绍常见电子元器件的失效机理与预防措施。 探讨设计中的冗余技术、容错技术等提高系统可靠性的方法。 介绍静电放电（ESD）和电磁干扰（EMI）对电子系统的影响及防护措施。 四、 实践导向与案例分析 本书的最大特色之一是其强大的实践导向。每一章节都力求在理论讲解后，立即通过相关的工程案例或实操指导进行强化。 案例分析：书中将穿插大量来自不同领域的典型电子系统设计案例，从简单的嵌入式传感器节点到复杂的通信模块，甚至是基础的家用电器控制电路。每个案例都会深入剖析其需求、架构、关键技术选择、设计难点及解决方案。 实验项目：针对关键章节，我们将设计一系列循序渐进的实验项目。这些实验项目将引导读者亲自动手，使用常用的开发板（如Arduino、STM32）、EDA工具，搭建电路，编写代码，进行调试。例如，从简单的LED闪烁到实现一个温湿度传感器的数据采集与显示，再到设计一个简单的通信协议。 工具介绍：本书将不回避介绍当前行业主流的EDA软件、仿真工具、调试设备等，并提供基础的使用指导，帮助读者熟悉这些工具。 五、 总结与展望 《电子系统设计原理与实践》并非一本枯燥的技术手册，而是一本引领读者踏入电子系统设计殿堂的指南。通过系统性的理论学习和丰富的实践训练，读者将能够： 构建完整的电子系统设计思维：理解从需求到实现的整个流程，掌握各个环节的关键技术和方法。 提升解决实际工程问题的能力：将理论知识转化为解决具体设计挑战的有效工具。 掌握现代电子设计工具的使用：熟悉常用的仿真、PCB设计、嵌入式开发工具。 培养严谨的工程态度：重视细节，关注性能、可靠性，并能在设计中进行有效的权衡。 电子系统设计的世界日新月异，本书将努力反映当前电子工程领域的最新发展趋势和最佳实践，为读者未来的学习和职业发展奠定坚实的基础。我们相信，通过对本书的学习，读者将能够自信地迈出电子系统设计的每一步。

评分☆☆☆☆☆

从装帧和纸张质量来看，这本书也体现了出版方的用心。内页采用了高质量的米黄色纸张，有效地缓解了长时间阅读带来的视觉疲劳，这对理工科的参考书来说至关重要。更重要的是，书中的数学符号和公式排版极其工整清晰，即便是那些涉及多重积分或复杂指数形式的表达，也能一目了然，这在很大程度上减少了阅读中因辨认不清而产生的错误理解。对比我之前收藏的几本同类书籍，这本书在图文排版的协调性上做得更出色，图表数据与文字描述总是能精确对应，没有出现相互脱节的情况。这种对物理媒介细节的关注，直接提升了学习的效率和舒适度，让我更愿意经常拿起它进行翻阅和学习，而不是束之高阁。

评分☆☆☆☆☆

我发现这本书在内容组织上非常注重层次感和递进性，它成功地构建了一个从时域到频域，再到Z域的完整分析框架。特别值得称赞的是，作者在引入傅里叶级数和傅里叶变换时，花了大量的篇幅来讨论周期性和收敛性的重要性，这为后续的频谱分析奠定了坚实的数学基础。很多其他教材往往一笔带过这些细节，导致读者对频域表示的理解停留在表象。而这本书则细致地剖析了信号在不同变换域中的特性对应关系，比如时域中的时移对应频域中的相位因子变化，这种系统性的对比，极大地加深了我对信号变换本质的理解。此外，书后附带的习题难度梯度设计得非常好，从基础概念的巩固，到复杂系统的分析和设计，环环相扣，确保读者能够稳扎稳打地掌握每一个知识点，而不是囫囵吞枣。

评分☆☆☆☆☆

这本书的行文风格可以说是独树一帜，它不像某些教科书那样刻板严肃，反而带有一种循循善诱的亲切感。作者似乎非常懂得读者的困惑点在哪里，总能在关键的地方加入一些“过来人的经验之谈”或者是一些历史背景的介绍，让原本枯燥的定理变得有血有肉。比如，在介绍Z变换时，作者没有急于抛出定义，而是先回顾了拉普拉斯变换的局限性，从而自然地引出了Z变换的必要性，这种叙事逻辑让知识的引入显得非常顺理成章。语言上，它避免了过多晦涩难懂的学术术语，即便是需要使用专业词汇的地方，也会在脚注或括号中给出清晰的解释。这种对读者学习体验的关注，让我在长时间阅读时也能保持较高的专注度，感觉就像有一位经验丰富的老师在身旁耐心讲解一般，非常适合自我提升。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计相当引人注目，那种深邃的蓝色调和简洁的排版，一下子就给我一种专业而又严谨的感觉。我翻开目录时，就被它清晰的脉络吸引住了。作者在章节安排上非常巧妙，从最基础的连续时间信号与系统的概念入手，逐步深入到傅里叶变换、拉普拉斯变换这些核心工具的讲解，每一步都衔接得非常自然，没有那种生硬的跳跃感。特别是关于线性时不变系统的分析部分，作者用了大量的图示来辅助说明，即便是初次接触这些抽象概念的读者，也能通过视觉化的方式快速把握住关键点。比如，在讲卷积积分时，书中的插图详细描绘了信号是如何在时间轴上翻转、滑动并叠加的过程，这比单纯的数学公式来得直观太多了。我个人特别欣赏它在理论推导过程中的详略得当，既保证了数学的严谨性，又避免了过度复杂的公式堆砌，使得整个阅读过程既有挑战性又不至于让人望而却步。对于我们这些需要扎实打好理论基础的人来说，这种平衡是极其宝贵的。

评分☆☆☆☆☆

这本书在实践操作部分的编排上，确实展现出了作者深厚的工程背景。我尤其对后面的“实训”章节印象深刻，它不仅仅是理论知识的简单复述，而是真正做到了理论与实践的无缝对接。书中的每一个实训项目都紧密围绕着前一章的理论知识点展开，比如在学习了采样定理后，紧接着就有关于数字信号处理软件环境下的采样验证实验。这些实验步骤描述得极其详尽，从硬件连接到软件参数设置，都给出了明确的指导，对于自学者来说简直是福音。我按照书中的指引完成了好几个基于MATLAB的仿真练习，发现自己对系统的稳定性和频率响应有了更深刻的体会，不再是纸上谈兵。更难得的是，书中还探讨了一些实际工程中可能遇到的非理想情况，比如噪声干扰下的信号恢复，这使得我们能接触到更贴近真实世界的工程问题，极大地提升了我的问题解决能力。