Electronics: A Systems Approach（电子学：系统方法）

引用

Storey, N. (2017). Electronics: A Systems Approach (6th ed.). Pearson Education.

章节概要

第六版约840页，共三十章，分为两部分，另有附录。第一部分"电路与元件"（第1–10章）本身就是一门完整的电路与元件课程。第二部分"电子系统"（第11–30章）从电子系统讲起，再依次深入其中的器件和电路，先模拟后数字。出版社把这种方法称为"系统优先"：学生在分析各个部件之前，先了解系统要实现什么。每章都有学习目标、小结、例题和习题，配套网站提供一百多个视频讲解和在线测验。

第1–3章：基本电路与元件；电压与电流的测量；电阻与直流电路

基础部分：开篇一章介绍基本电路与元件，随后一章讲电压和电流的测量，再一章讲电阻和直流电路分析。

第4–5章：电容与电场；电感与磁场

介绍两种储能元件，每种都与其背后的场一起讲解。

第6–9章：交流电压与电流；交流电路中的功率；电动机与发电机；交流电路的频率特性

讨论交流电、交流电路中的功率、旋转电机以及电路的频率特性。电动机与发电机一章使第一部分具备了电气工程入门课程的覆盖面；出版社将此列为本书能单独用于电子学和电气工程两类入门课程的原因之一。

第10章：暂态特性

第一部分以电路对突变的响应作结。

第11–13章：电子系统；传感器；执行器

系统观点在这里展开：输入、输出以及两者之间的功能模块。第六版扩充了传感器和执行器两章，新增图像传感器和光纤通信所用器件的内容。

第14–16章：放大；控制与反馈；运算放大器

放大器先被当作系统模块，然后与反馈结合使用，最后以最常见的集成形式——运算放大器——出现。

第17–21章：半导体与二极管；场效应晶体管；双极结型晶体管；电力电子；运算放大器的内部电路

直到这时，本书才打开器件内部：半导体物理与二极管、两类晶体管、电力电子，最后是第16章中作为模块使用的运算放大器的内部构造。这一顺序正是系统方法的实际体现。

第22–23章：噪声与电磁兼容；正反馈、振荡器与稳定性

讨论实际限制的两章：不需要的信号与电磁兼容，以及正反馈带来的稳定性问题和振荡器。

第24–27章：数字系统；时序逻辑；数字器件；数字设计的实现

数字部分从逻辑与组合系统出发，经过时序逻辑和实现它们的器件，一直到数字设计的实现。第六版还新增了关于树莓派（Raspberry Pi）和Arduino等单板计算机的一节。

第28–30章：通信；数据采集与转换；系统设计

最后几章回到整个系统：通信、模拟信号与数字信号之间的转换，以及系统设计。第六版新增了关于微波通信和光纤通信的内容。

核心概念

第一部分：电路与元件

• 直流电路分析：求出元件网络中电压、电流和电阻之间的关系。
• 电容与电感：在电场和磁场中储存能量、使电路具有随时间和频率变化之行为的元件。
• 交流功率：由交流电压和电流驱动的电路中的功率。
• 暂态特性：电路从一个稳态过渡到另一个稳态期间的响应。

第二部分：模拟系统

• 系统方法：在考察电路之前，先用具有输入和输出的功能模块来描述电子系统。
• 传感器与执行器：把电子系统与物理量联系起来的器件。
• 反馈：把部分输出送回输入；负反馈用于控制和提高精度，正反馈用于振荡器。
• 运算放大器：通用的集成放大器，先作为模块使用，之后再分析其内部。

第二部分：器件与数字系统

• 半导体器件：二极管、场效应晶体管和双极结型晶体管。
• 噪声与电磁兼容：不需要的信号以及设备的电磁兼容性。
• 组合逻辑与时序逻辑：无记忆和有记忆的数字电路。
• 数据转换：在数据采集中实现模拟表示与数字表示之间的转换。

评析

优点

• 先功能，后细节。 按出版社的说法，学生先理解系统设计要做什么，再着手设计或分析其部件。目录贯彻了这一点：放大器和运算放大器（第14–16章）排在晶体管各章之前，运算放大器的内部电路则留到第21章。
• 电气与电子合为一册。 第一部分涵盖直流和交流电路、电机和暂态。出版社认为这部分足够完整，使本书能用于电子学和电气工程两类入门课程；模拟与数字电子也放在一起讲授。
• 学习支持。 全书各章都有学习目标、小结、例题和章末习题，第六版还扩充了习题。在线视频讲解和测验为学生攻克难点提供了另一条途径。
• 应用内容新。 第六版新增的内容（单板计算机、微波与光纤通信、图像传感器）把基础知识与学生可能会用到的设备联系起来。

局限

• 以深度换广度。 三十章内容从基本直流电路一直讲到通信和系统设计，每类半导体器件只有一章，因此准备专攻电子学的学生以后还需要一本器件层面的教材。
• 作为一门课程的教材偏长。 约840页超出一门课程所能使用的量，教师需要在模拟、数字和系统各章之间有所取舍。
• 系统优先可能显得顺序颠倒。 习惯从元件逐步搭建的学生，可能会对在讲到晶体管之前好几章就使用放大器和运算放大器感到不适应。这是本书有意的选择，但对不同学习者的适合程度不一。

在课程中的定位

在电路与电子学书单中，斯托里是一本结构清晰、适合第一门课程的教材。舍尔茨和蒙克的 Practical Electronics for Inventors 是它的实践型搭档：一本关于元件、原型制作和电路搭建的动手指南，最适合与斯托里配合用于实验台操作。亚历山大和萨迪库的 Fundamentals of Electric Circuits 对电路分析的讲解比第一部分深入得多，是电气工程学生顺理成章的下一步。阿加瓦尔和朗的 Foundations of Analog and Digital Electronic Circuits 为电气工程专业学生统一讲解电路、数字抽象、MOS器件和放大器，适合作为继续深造学生的第二本书。

后续书籍分别把斯托里的某条线索推向深入：豪和索迪尼的 Microelectronics: An Integrated Approach 发展第17–19章的半导体器件；海特和巴克的 Engineering Electromagnetics 建立第4–5章背后的场论；帕特森的 Computer Organization and Design 则从数字各章延伸到处理器设计。

如何使用本书

出版社把本书面向需要掌握电子学基础的工程师、科学家和技术人员，并称它可以单独用作电子学和电气工程入门课程的教材。本书从基本电路讲起，不需要电子学基础，但代数熟练会让电路各章轻松得多。

• 侧重电气工程： 完整学习第一部分（第1–10章），然后读第11章、第14–16章和第17–19章，初步了解电子学。
• 侧重电子学： 先读第1–6章和第9–10章掌握电路要点，再按顺序读第二部分直到第21章，之后读数字各章（第24–27章）。
• 机械或机电一体化专业学生： 第1–6章、第11–16章和第20章，再加上第24章和第29章，了解数字接口和数据转换。
• 按兴趣选读： 第22–23章（噪声、电磁兼容、振荡器）、第28章（通信）和第30章（系统设计），适合项目实践。

要主动使用例题：先遮住解答自己尝试。对照学习目标和小结检查每一章；某个话题弄不明白时观看在线视频；考试前做一做测验。