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张建碧 著

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121173790

商品编码：29617409610

包装：平装

出版时间：2012-08-01

基本信息

书名：电路与电子技术

定价：36.00元

作者：张建碧

出版社：电子工业出版社

出版日期：2012-08-01

ISBN：9787121173790

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.459kg

编辑推荐

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内容提要

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　　本书是按照教育部*的职业教育教学改革要求，结合骨干院校专业建设与课程改革成果及多年本课程教学经验进行编写的。本书注重各行业技术发展和职业岗位技能需求，主要内容包括：电路的基本概念和基本定律，直流电阻性电路的分析，正弦交流电路，三相交流电路，变压器，RLC谐振电路，常用低压电器及控制电路，半导体器件，基本放大电路，集成运算放大电路，正弦波振荡电路，直流稳压电源。全书各章设有多个实例及技能训练、思考与练习题等，有利于学生掌握所学知识，巩固操作技能。本书配有免费的电子教学课件、练习题参考答案，详见前言。

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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精密操控：微型机械系统及其集成化设计 简介： 在日新月异的科技浪潮中，微型机械系统（Micro-Electro-Mechanical Systems, MEMS）以其卓越的微小尺寸、集成化的功能以及广泛的应用前景，正深刻地改变着我们的生活与工业。本书《精密操控：微型机械系统及其集成化设计》正是聚焦于这一前沿领域，旨在为读者提供一个全面、深入且实用的知识体系，从原理到实践，从设计到制造，带领大家领略微观世界的奇妙与无限可能。 本书并非对集成电路或基础电子器件的简单罗列，而是将目光投向了那些能够感知、响应、并以机械方式执行任务的微小装置。我们关注的重点在于如何将精密的机械结构与微电子技术巧妙地结合，创造出具备独特功能的系统。从MEMS传感器的微观运动到微驱动器的精准发力，再到它们的集成化设计与制造工艺，本书将逐一剖析，并提供详实的理论依据与工程实践指导。 第一部分：微型机械系统的基石——微观世界的设计哲学 本部分将为读者奠定坚实的理论基础，深入探讨MEMS的设计哲学与核心原理。我们将首先回顾微机电系统的发展历程，理解其从最初的概念萌芽到如今蓬勃发展的驱动力。随后，将重点解析微观尺度下的物理学规律，例如表面力效应、惯性力效应、流体动力学在微观尺度下的独特性质，以及这些效应如何显著影响微型机械系统的设计与性能。 我们将详细介绍MEMS常用的材料，包括硅及其衍生物、聚合物、金属等，并分析它们在微机械结构中的性能特点、加工特性以及在不同应用场景下的适用性。本书不会重复介绍电子元件的特性，而是着眼于这些材料如何被加工成具有特定功能的微小结构。 接着，我们将深入探讨微观机械结构的力学分析方法。这包括微梁、微悬臂梁、微齿轮、微弹簧等基本结构的应力、应变分析，以及如何利用有限元方法（FEM）等数值仿真技术来预测和优化结构的力学性能。我们将着重于理解在微观尺度下，材料的宏观力学模型可能需要如何修正，以及如何考虑微纳尺度的制造容差对结构性能的影响。 第二部分：感知世界的微观触角——MEMS传感器的设计与应用 传感器是MEMS技术的核心组成部分之一，它们赋予了系统感知物理世界的能力。本部分将深入探讨各种主流MEMS传感器的设计原理、关键技术与典型应用。 我们将详细解析基于压阻效应、电容效应、压电效应、热效应以及光学效应的微型传感器。例如，对于压力传感器，我们将探讨如何通过硅的压阻特性，设计微悬臂梁或薄膜结构，使其在压力作用下产生可测量的电信号。对于加速度计，我们将分析其工作原理，如质量块与梁结构的耦合，以及如何利用电容变化或压阻变化来检测加速度。 本书将覆盖多种类型的MEMS传感器，包括但不限于： 微加速度计： 用于惯性导航、运动检测、碰撞感应等。我们将探讨不同结构的加速度计，如单轴、三轴，以及它们的设计优化，以提高灵敏度和抗干扰能力。 微陀螺仪： 用于姿态测量、角速度传感，在智能手机、无人机、汽车电子等领域不可或缺。我们将解析科里奥利力的工作原理，以及如何设计微谐振结构来精确测量角速度。 微压力传感器： 广泛应用于气象监测、医疗诊断、汽车制动系统等。我们将研究基于薄膜、腔体等结构的压力传感器设计，以及如何实现高精度和宽量程。 微麦克风： 实现声音的拾取与转换，在消费电子、通信设备中扮演重要角色。我们将分析振膜、声腔的设计，以及压电或电容式的工作原理。 微光学传感器（如CMOS图像传感器）： 虽与传统光学器件有所不同，但其微型化和集成化特性使其成为MEMS技术的重要分支，用于成像与光信号检测。 化学与生物传感器： 聚焦于利用微流控技术与特定传感元件，实现对特定化学物质或生物分子的检测。 在每一类传感器中，我们将不仅介绍其基本原理，还会深入分析影响其性能的关键设计参数，例如灵敏度、动态范围、带宽、稳定性、功耗等。同时，我们将结合具体的应用场景，讲解如何根据实际需求选择合适的传感器类型，并进行相应的参数优化。 第三部分：驱动世界的微小力量——MEMS驱动器与微执行器的设计 MEMS系统不仅仅是感知，更需要执行。微驱动器与微执行器是MEMS系统实现运动与操控的关键。本部分将聚焦于各种MEMS驱动器的设计原理、驱动方式以及其在实际应用中的集成。 我们将重点介绍以下几种主流的MEMS驱动技术： 静电驱动： 利用静电力的吸引或排斥来产生运动。我们将详细讲解平行板驱动器、梳状驱动器等结构的设计，以及驱动电压、电极间距、极板面积等参数对驱动力的影响。 压电驱动： 利用压电材料在电场作用下产生的形变来实现驱动。我们将探讨压电陶瓷、压电聚合物在MEMS驱动器中的应用，以及如何设计微梁、微振子等结构实现高精度、高响应的运动。 热驱动： 利用局部加热产生的热膨胀效应来驱动。我们将分析基于梁式加热器、气体膨胀等的热驱动机制，以及其在微阀、微泵等应用中的优势与局限。 电磁驱动： 利用线圈与磁场的相互作用产生洛伦兹力来实现驱动。本书将讨论如何在微尺度下集成线圈和磁性材料，以实现微型驱动。 我们将深入分析不同驱动方式的优缺点，例如静电驱动的低功耗高精度，压电驱动的高频率响应，热驱动的结构简单等，并指导读者如何根据具体的应用需求进行驱动器类型的选择与优化。 本书还将重点介绍MEMS驱动器在实际应用中的集成，例如： 微流控芯片中的微阀与微泵： 如何利用MEMS驱动器精确控制微量流体的流动，实现样品处理、药物输送等功能。 MEMS开关： 如何利用微型驱动器实现高频、低损耗的信号切换。 微定位平台： 如何利用微型驱动器实现高精度、多自由度的运动控制，应用于显微操作、精密装配等。 微光学器件的驱动： 例如微反射镜阵列（DMD）等，用于显示与光束控制。 第四部分：从器件到系统——MEMS的集成化设计与制造 将独立的MEMS器件集成起来，构成功能强大的微型系统，是MEMS技术的核心价值所在。本部分将深入探讨MEMS的集成化设计方法以及关键的制造工艺。 在设计层面，我们将关注如何将微传感器、微驱动器、以及必要的控制电路进行有机结合，形成协同工作的MEMS系统。这涉及到系统架构设计、接口电路设计、以及如何克服不同单元之间可能存在的相互干扰。我们将讨论所谓的“3D集成”概念，即在垂直方向上堆叠不同的功能层，以实现更高的集成度和更小的体积。 在制造工艺方面，我们将详细介绍MEMS制造中常用的关键技术，这些技术是实现微小精巧结构的基础。这些工艺并非对通用电子制造工艺的重复，而是针对微机械结构的特殊需求。 硅体微加工（Bulk Micromachining）： 利用选择性腐蚀技术，从硅块的体积中去除材料，形成三维结构。我们将介绍湿法腐蚀与干法腐蚀（如RIE, DRIE）的区别与应用。 表面微加工（Surface Micromachining）： 在衬底表面沉积并图案化多层材料，然后选择性地去除支撑层，留下微机械结构。我们将介绍常用的薄膜材料沉积技术（如LPCVD, PECVD）与薄膜图案化技术（光刻、刻蚀）。 LIGA工艺（Lithography, Electroplating, Molding）： 一种能够制造高深宽比微结构的工艺，在微齿轮、微轴承等领域有重要应用。 晶圆键合技术（Wafer Bonding）： 用于将不同功能的晶圆或芯片进行可靠的键合，实现多层结构的构建或封装。 封装技术： MEMS器件的封装尤为关键，需要考虑保护器件免受环境影响，同时又要保证其能够正常工作，例如对压力传感器的开口设计，对微加热器的散热考量等。 本书将详细阐述这些工艺的原理、步骤、优缺点，以及在不同MEMS器件设计中的应用。我们将重点分析制造过程中可能遇到的挑战，如材料选择、工艺精度控制、缺陷检测等，并提供相应的解决方案。 第五部分：MEMS系统的封装、测试与应用前沿 最终，一个成功的MEMS系统不仅需要精心的设计与制造，还需要可靠的封装与精确的测试。本部分将关注MEMS系统的后段工艺与未来的发展趋势。 MEMS封装： 深入探讨MEMS器件特有的封装挑战，例如如何实现对敏感结构的保护，如何进行气密性、液密性封装，如何进行电学连接，以及如何处理与外部环境的交互（如压力端口、声音通道等）。我们将介绍常用的封装技术，如引线键合、倒装芯片、以及针对MEMS器件的特殊封装方法。 MEMS测试与表征： 介绍MEMS器件的性能测试方法与设备。这包括静态参数测试（如灵敏度、偏置）、动态参数测试（如带宽、噪声）、可靠性测试（如老化、温度循环）等。我们将强调在微观尺度下进行准确测试的重要性与挑战。 MEMS的应用领域与未来展望： 本部分将带领读者回顾MEMS在各个领域的广泛应用，例如消费电子（智能手机、可穿戴设备）、汽车电子（安全气囊、导航）、医疗健康（微创手术器械、生物传感器）、工业自动化（精密测量、机器人）、航空航天（导航、探测）等。 最后，我们将对MEMS技术的未来发展进行展望，包括微纳机电系统的发展、与人工智能的结合、生物MEMS的兴起、以及在新能源、环保等领域的潜在应用。 本书的特点： 深入透彻： 每一个章节都力求深入讲解原理，避免浮于表面。 聚焦应用： 强调设计与工艺与实际应用场景的紧密联系。 实用导向： 提供工程师在实际工作中可能遇到的问题与解决方案。 理论与实践结合： 既有严谨的理论推导，也有生动的工程实例。 非重复性： 本书内容独立于任何特定电子技术书籍，专注于微机械系统及其集成。 《精密操控：微型机械系统及其集成化设计》将是您进入MEMS领域的理想指南，无论您是学生、研究人员还是工程师，都将从中获益匪浅。本书将帮助您理解微观世界的奥秘，掌握微型机械系统的设计与制造精髓，从而在不断发展的科技前沿，实现您的创新构想。

评分☆☆☆☆☆

作为一名即将毕业的电子信息工程专业的学生，我抱着学习巩固基础知识的心态翻开了《电路与电子技术》这本书。这本书的章节安排十分清晰，从最基础的电路元件，如电阻、电容、电感，再到各种基本的电路分析方法，如基尔霍夫定律、戴维南定理、诺顿定理等，都做了非常详尽的阐述。我尤其欣赏作者在讲解每一个概念时，都会辅以大量的例题，并且这些例题的难度梯度设计的非常好，从最简单的入门级，到需要综合运用多个知识点的复杂问题，都能涵盖。例如，在讲解叠加定理时，作者不仅给出了公式推导，还列举了两个不同信号源作用下的电路分析实例，让人能直观地理解不同信号源对电路输出的影响是独立且可叠加的。此外，书中还涉及了AC电路的分析，包括相量法、复阻抗等内容，这些对于理解交流电的特性至关重要。作者在讲解这些抽象概念时，尽量使用了通俗易懂的语言，并且配有大量的图示，使得原本可能枯燥的理论知识变得生动起来。对于初学者而言，这本书无疑是一本非常好的入门读物，能够帮助他们建立起扎实的电路基础。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对嵌入式系统开发感兴趣的学生，《电路与电子技术》这本书虽然侧重于基础的电路和模拟电子，但其中关于数模转换（ADC）和模数转换（DAC）的内容，对我理解底层硬件与软件交互至关重要。书中对这些转换器的基本原理、工作方式以及关键参数（如分辨率、采样率）的讲解，虽然没有像专门的数模转换器书籍那样深入，但为我构建了一个清晰的概念框架。我能够理解，为什么在传感器数据采集时，需要将模拟信号转换为数字信号，以及在驱动某些输出设备时，需要将数字信号转换回模拟信号。此外，书中关于信号处理基础（如滤波）的讲解，也为我理解在嵌入式系统中对采集到的信号进行预处理提供了理论支持。这本书让我明白，即使是从事软件开发，对底层的电子技术有一个扎实的理解，也能帮助我更好地进行系统设计和故障排查。它提供了一种“由外向内”的学习路径，让我从宏观的系统需求，逐步理解到微观的硬件实现。

评分☆☆☆☆☆

作为一名喜欢动手实践的电子爱好者，我购买《电路与电子技术》的初衷是想系统地学习一些电路设计的原理，以便能够更好地 DIY 自己的小项目。这本书在这方面确实没有让我失望。它不仅讲解了理论知识，还融入了大量的实际应用案例，并且在章节的最后，常常会引导读者思考如何将所学的知识应用到实际电路中。例如，在讲解了 RC 充放电电路后，作者就举例说明了如何利用这个原理制作一个简单的定时器。书中对传感器接口电路、电源管理电路、以及一些简单的数字逻辑电路也有涉及。最让我惊喜的是，书中提到了一些常用的元器件的选型和测试方法，这对于初学者在实际制作过程中避免走弯路非常有帮助。虽然书中没有直接提供完整的项目代码或详细的 PCB 设计图，但其提供的理论基础和设计思路，足以支撑我进行初步的电路设计和验证。我甚至可以根据书中的讲解，自己动手搭建简单的模拟和数字电路，去验证理论的正确性。这本书让我感觉，学习电子技术不再是枯燥的理论堆砌，而是充满创造力的实践过程。

评分☆☆☆☆☆

对于我这个在电子产品研发一线摸爬滚打了好几年的工程师来说，《电路与电子技术》这本书，虽然书名看起来有些基础，但其深度和广度远超我的预期。我主要关注的是其中关于半导体器件和放大电路的部分。书中对二极管、三极管、场效应管等基本半导体器件的工作原理、特性曲线以及各种应用电路（如整流、稳压、开关电路）的分析，可以说是相当到位。作者没有停留在简单的模型介绍，而是深入到了PN结的物理过程，以及不同工作区域下器件的等效模型。这对于我们理解器件的实际性能限制和设计优化非常有帮助。尤其是在放大电路部分，关于单级和多级放大器的偏置方法、信号耦合、频率响应以及失真分析，都做了细致的讨论。我印象深刻的是书中关于多级放大器噪声分析的部分，这在实际设计中是常常被忽视但又极其重要的环节。作者通过具体的公式推导和实例分析，清晰地揭示了噪声是如何在多级放大中累积的，并提供了一些降低噪声的设计思路。总的来说，这本书对于有一定基础的读者来说，仍然具有很高的参考价值，可以作为一本深入理解电子器件和模拟电路设计的“工具书”。

评分☆☆☆☆☆

从一名教授电子技术课程多年的教师的角度来看，《电路与电子技术》这本书在教学体系的构建上，有着其独到之处。我比较关注的是书中对于高等电路分析方法和一些高级电子模块的介绍。例如，在傅里叶级数和拉普拉斯变换在电路分析中的应用，作者的处理方式既保证了数学的严谨性，又注重了其在工程实际中的意义，让学生能理解这些强大的数学工具是如何帮助我们分析周期信号和瞬态响应的。此外，书中对一些集成运放（Op-Amp）的应用，例如滤波器、振荡器、比较器等，做了非常详尽的阐述，并且深入到了不同类型运放的性能差异以及它们在实际电路设计中的选择考量。我特别赞赏书中对于反馈系统的讨论，从基本概念到稳定性分析，都进行了循序渐进的讲解，这对于理解很多复杂的电子系统至关重要。虽然这本书的篇幅不小，但其内容覆盖面广，理论深度也足够，可以作为高等院校相关专业本科生和研究生的重要参考教材。