《模拟电路设计手册：解锁电路设计的奥秘（Handbook of Analog Circuit Design）》

在《模拟电路设计手册》一书中，作者丹尼斯·L·福克特（Dennis L. Feucht）为我们详细阐述了模拟电路设计中的通用技术，以及与之相关的电路设计原理。这本书不仅是一部关于电路设计的宝典，更是一把解锁电路世界奥秘的钥匙。

书中首先介绍了仪器仪表和控制电路，这些是电路设计中不可或缺的部分。作者从电子学的组织结构、因果关系和功能三个方面进行了深入剖析，让读者对电子学的本质有了更加清晰的认识。接着，书中详细讲解了电路分析的方法和设计的本质，为读者打下了坚实的理论基础。

在掌握了基础理论知识后，作者开始带领读者探索一些基本的放大电路，并介绍了常用的分析方法，如通过测试放大倍数、输入电阻和输出电阻等参数来分析电路性能。这些实用的分析技巧，对于电路设计师来说无疑是一笔宝贵的财富。

书中还特别强调了反馈电路的重要性，将其比作数学中的递归或计算机软件中的迭代循环。通过生动的比喻和详细的解释，读者能够轻松理解反馈电路的工作原理及其在电路设计中的应用。

此外，作者还深入探讨了模拟-数字转换器中的高性能放大技术，以及如何利用复合拓扑结构来提升电路性能。这些前沿技术不仅拓宽了读者的视野，更为他们在实际工作中解决复杂问题提供了有力的支持。

除了以上内容，书中还列举了模拟电路设计中涉及的其他信号处理功能，如滤波、调制、解调等。这些功能的介绍，使得读者能够更全面地了解模拟电路设计的方方面面。

核心速览

本文档是一本关于模拟电路和系统设计的书籍的前言和引言部分，作者对参与本书编写和出版的人员表示感谢，并对电子学领域的组织结构、电路分析方法以及设计的本质进行了概述。

研究背景

·  研究问题：本书旨在探讨模拟电路和系统的设计方法，包括电路的结构描述、因果描述和功能描述，以及静态和动态电路分析。
·  研究难点：在电路设计中，需要理解电路结构对功能的影响，并掌握分析方法，同时还需要熟悉大量电路，并理解设计活动本身。
·  文献综述：作者提到了在电子学领域中，电路系统可以通过多级概念层次来描述，包括物理电路、因果理论、功能理论等，并且提到了在设计过程中常见的四层结构层次：系统、子系统、电路和组件。此外，作者还提到了电路分析的分类，包括静态（直流）分析和动态（交流）分析，以及在时间域和频率域中的行为描述。

致谢

·  合作者与贡献者：作者对在Tektronix公司工作期间，与他合作的工程师们表示感谢，特别是Bruce Hofer、Carl Battjes、Laudie Doubrava、Art Metz、Jim Woo、Ian Getreu、Michael Freiling等，他们对本书的完成提供了重要帮助。作者还感谢了其他多位工程师和科学家，以及对电子学领域做出贡献的个人。最后，作者表达了对宇宙创造者的感激之情，因为是他们使得电子学成为可能。
·  错误声明：作者声明书中任何错误或不足之处都是他个人的责任。

电子学的组织结构

·  电子系统的层次描述：电子系统可以通过多级概念层次来描述。最具体的是物理电路本身，通常用原理图或网络列表表示；这些是电路的结构描述。通过电路的因果理论，可以推导出各种电气（以及热或机械）行为，从而得到电路的因果描述。在更抽象的层次上，这些原因通过功能（或目的论）理论得到解释，从而得到功能描述。因此，电子学中有三个层次的描述：结构描述、因果描述和功能描述。
·  系统描述的层次：电子系统通常通过四级层次结构来结构化描述，包括系统、子系统、电路和组件。结构描述通常以一种方式呈现，使得因果和功能描述变得明确。块图不仅显示哪些部分被组合在一起，还代表了帮助显示系统整体功能的各种子系统功能。

电路分析的分类

·  静态（直流）与动态（交流）分析：电路分析可以分为静态（直流）和动态（交流）两种。静态分析涉及围绕电路操作点或偏置的恒定或参数电路量的变化。动态分析揭示了电路在变化（动态）量方面的行为，行为描述可以在时域或频域中给出。不依赖频率的电路可以使用实数进行分析，这被称为低频或准静态分析。复杂分析包括了电感和电容等反应元件的影响，并用复频率s来表征电路行为。

设计的本质

·  设计的定义与过程：设计是一种创造性的活动，始于对要解决的问题或要构建的设备的定义。设计师的目标是详细解决问题或指定设备，以便构建。通常存在多种可能的解决方案或设计。有时这些替代方案已知，问题主要在于将已知的一般解决方案适应于特定应用。这是“标准工程”实践。其他问题没有已知的解决方案，需要搜索或对现有解决方案进行新颖的适应。这是“前沿”工程，有时被称为“研究与开发”或R&D。
·  设计的步骤：设计过程通常包括概念阶段、设计阶段、评估阶段和验证阶段。概念阶段涉及用一页纸描述新产品并构建一个功能原型。设计阶段需要明确新产品的性能参数并详细设计产品以满足规格。评估阶段通过构建多个单元并进行严格测试来更广泛地评估设计。验证阶段确保设计在预期使用条件下满足性能和可靠性规格。最后，制造一批产品单元以测试设计文档。

结论

·  设计技能的重要性：模拟电路设计主要涉及分析。电路的性能约束通过分析被发现，设计主要是关于在给定约束内实现所需功能。因此，理解电路约束如何影响所需功能是设计技能的一个重要方面。设计师必须掌握大量的电路知识，并理解设计活动本身。电子设计是自顶向下进行的，使用四级层次结构。在R&D项目中，由于对细节层次了解不足，需要进行细节实验。当细节被充分理解后，系统级设计可以被澄清。通过使用模块化功能或子系统来处理复杂性，模块化在电子学中指的是物理上而非仅功能上独立的子系统。整个子系统可以纯粹根据其与其他子系统的交互来定义。