01 / 導讀
導讀
引用
Agarwal, A., & Lang, J. H. (2005). Foundations of Analog and Digital Electronic Circuits. Morgan Kaufmann.
章節概要
全書共十六章。出版社的說法是，貫穿全書的組織思想是「抽象」：作者把電氣工程和電腦科學看作創造並運用一層層抽象來管理構建電氣系統的複雜性的藝術，計算機系統只是電氣系統的一種。書中宣告的目標是把電路與電子學合併為統一的論述，並使之與當代數字系統緊密相連。出版社還說，本書集中討論當代MOS技術，用實際器件來說明概念，併為MIT開放式課程中的電路與電子學課程提供支援。
第1–4章：電路抽象；電阻網路；網路定理；非線性電路分析
開頭四章從電路抽象本身出發，講電路分析是什麼。隨後是電阻網路和網路定理，再到非線性電路的分析。
第5–8章：數字抽象；MOSFET開關；MOSFET放大器；小訊號模型
第二部分把數字抽象放在實現它的器件之前。隨後先把MOSFET作為開關引入，再作為放大器，之後是小訊號模型。
第9–12章：儲能元件；一階暫態；數位電路中的能量與功率；二階電路中的暫態
儲能元件開啟了全書的動態部分。一階暫態之後是關於數位電路中能量與功率的一章，然後是二階電路中的暫態。
第13–14章：正弦穩態；正弦穩態：諧振
兩章講正弦穩態，第二章專講諧振。
第15–16章：運算放大器抽象；二極體
最後兩章把運算放大器作為另一種抽象來介紹，並以二極體收尾。
核心概念
第1–4章：電路分析
- 電路抽象：用集總元件及其連線來為物理系統建模。
- 電阻網路與網路定理：分析線性電路的標準工具。
- 非線性電路分析：處理含非線性元件電路的方法。
第5–8章：數字抽象與MOS器件
- 數字抽象：把訊號表示為兩個電平，使數字系統能夠容忍噪聲。
- 作為開關和放大器的MOSFET：同一器件的兩種工作方式。
- 小訊號模型：用於放大器分析的線性化描述。
第9–16章：動態特性與其他器件
- 儲能元件與暫態：一階和二階響應。
- 數位電路中的能量與功率：從數字設計的角度看暫態。
- 正弦穩態與諧振：對正弦輸入的響應。
- 運算放大器抽象與二極體：書中最後兩個主題。
評析
優點
- 「抽象」這一條主線。 章節標題本身就體現了這一思想：電路抽象（第1章）、數字抽象（第5章）和運算放大器抽象（第15章）。讀者可以在整個入門序列中沿著一個組織概念走下去。
- 數字與模擬並重。 作者在第5至8章就引入數字抽象和MOSFET，而不是把數字邏輯當作另一門課。出版社引用的評論者杜米特魯·斯塔諾米爾（Dumitru Stanomir）稱，本書開創了把模擬與數位電子學放在一起講授的新路徑，使人對實際電子學有更深的認識。
- 當代器件。 據出版社介紹，本書聚焦MOS技術，並用實際器件說明概念。
- 便於自學。 據出版社引用的報道，Elsevier曾讓edX課程6.002x的學生免費使用本書的線上版本。
侷限
- 一些經典主題出現較晚。 正弦穩態與諧振要到第13、14章才出現，二極體則排在最後的第16章。如果課程希望像許多電子學教材那樣較早講二極體，就得重新安排順序。
- 順序不同於常規。 本書把數字抽象和MOSFET（第5至8章）放在儲能元件（第9章）之前，因此更適合圍繞其思路設計的課程，不太適合先電路、後器件的常規順序。
- 年代。 出版社的列表只顯示一個版本，出版於2005年7月，因此未反映該領域之後的發展。
在課程中的定位
這是一閘電路與電子學綜合入門課的教材。Storey的 Electronics: A Systems Approach 是從整個系統出發、更溫和的入門書，Fundamentals of Electric Circuits 則是全面的電路分析教材，在經典方法上走得更遠。Agarwal與Lang更緊湊地覆蓋同樣的前期內容，同時加入了數字抽象和MOS器件。Microelectronics: An Integrated Approach 對半導體器件和電子設計講得更深，因此是第6至8章的自然後續；Practical Electronics for Inventors 則用搭建和測試補充理論。Hayt與Buck的 Engineering Electromagnetics 提供電路模型背後的場論，Computer Organization and Design 則沿著數字這條線索通向處理器。
如何使用本書
本書面向電氣工程和電腦科學專業的學生，以及數字與模擬系統的設計者。預期的基礎是含電磁學的微積分基礎物理和單變數微積分。
按順序閱讀第1至4章，然後讀第5章理解數字抽象，再讀講MOSFET的第6至8章。第9至12章構成動態部分的核心。第13、14章和第15章可根據模擬方面的需要選讀，需要更早用到二極體的讀者可以提前讀第16章。由於本書圍繞一閘電路與電子學課程來組織，結合各章做習題，並使用出版社提到的MIT開放式課程資料，效果最好。