《電子信息專業(yè)英語（第四版）》課后參考答案

PAGEPAGE26第一單元電路元件與電路定律A．課文譯文電阻器、電容器和電感器在電子電路中，電阻器、電容器和電感器是非常重要的元件。電阻器和電阻電阻是物質(zhì)阻止電流流動的能力，更確切地說，是阻止電荷流動的能力。在國際單位制中，電阻用歐姆來度量。希臘字母Ω是歐姆的標(biāo)準(zhǔn)符號。較大的電阻一般用千歐和兆歐來表示。用來模擬這種行為的電路元件是電阻。電阻器是一個兩端口元件。圖1.1表示電阻器的電路符號，R表示電阻器的電阻值。圖1.1電阻器的電路符號為了進行電路分析，我們必須在電阻器中標(biāo)明電流和電壓的參考方向。如果我們選擇關(guān)聯(lián)參考方向，那么電壓和電流之間的關(guān)系是：v=iR(1.1)這里v是電壓，其單位是伏特，i是電流，其單位是安培，R是電阻，其單位是歐姆。如果選擇非關(guān)聯(lián)參考方向，我們必須寫成：v=－iR(1.2)用在公式（1.1）和（1.2）中的代數(shù)式被稱為歐姆定律。歐姆定律反映了電阻兩端的電壓和電流間的代數(shù)關(guān)系。線性電阻元件也可以用另一個參數(shù)來表示，這個參數(shù)叫做電導(dǎo)，它被定義為電阻的倒數(shù)，用符號G表示。電容器和電容電能可以存儲在電場中，能做到這一點的裝置叫做電容器。電容器存儲電能的能力叫做電容。圖1.2表示電容器的電路符號。電容的電路參數(shù)用字母C表示，單位是法拉（F）。由于法拉是一個極大大的電容量，實際上電容量通常在皮法和微法范圍內(nèi)。圖.1.2電容器的電路符號當(dāng)電壓隨時間變化時，電荷的位移也隨時間變化，引起了眾所周知的位移電流。在終端，位移電流和傳導(dǎo)電流無法區(qū)分。當(dāng)電流參考方向和電壓參考方向是關(guān)聯(lián)參考方向時，電流正比于電容兩端電壓隨時間的變化率，數(shù)學(xué)表達式為：(1.3)這里i的單位是安培，C的單位是法拉，v的單位是伏特，t的單位是秒。電感器和電感電感器也是電子電路中的重要元件之一。電感器是能夠把電能轉(zhuǎn)化為磁能而存儲起來的元件。所有的線圈都有電感。電感具有抵抗流過線圈電流的任何變化的性質(zhì)。電感用字母L表示，其單位是亨利。圖1.3表示一個電感器。圖1.3電感器的電路符號當(dāng)電流和電壓的參考方向關(guān)聯(lián)時，有(1.4)這里v的單位是伏特，L的單位是亨利，i的單位是安培，t的單位是秒。公式（1.4）表明電感器兩端電壓與電感器中電流隨時間的變化率成正比。因此，我們可以得到兩條重要的結(jié)論：首先，如果電流恒定，理想電感器的端電壓為0，這樣電感器在恒量或直流中可以當(dāng)作短路；第二，在電感器中電流不能瞬時變化，也就是說，電流不能在零時間內(nèi)改變一定量。電感器和電容器一樣，存儲供給它的能量，但是它是以磁場的形式而不是以電場的形式存儲能量。習(xí)題答案I．1.two-terminalelement二端口元件2.associatedreferencedirection關(guān)聯(lián)參考方向3.Ohm’sLaw歐姆定律4.electricfield電場5.displacementcurrent轉(zhuǎn)移電流6.shortcircuit短路7.magneticfield磁場8.conductioncurrent傳導(dǎo)電流II.1.capacitance2.capacitor3.resistance4.resistor5.inductance6.inductorIII.因此，可以得出兩個重要的結(jié)論。首先，如果電流恒定，理想電感器上的電壓為零。因此，電感器在恒定電流或直流電流存在時表現(xiàn)為短路。第二，電流不能在電感器中瞬間改變，也就是說，電流不能在零時間內(nèi)改變一定量。電感器，像電容器一樣，儲存提供給它的能量，但它以磁場而不是電場的形式儲存能量。C．課內(nèi)閱讀譯文理想的基本電路元件和基爾霍夫定律什么是理想的基本電路元件？理想的基本電路元件有三個特征。一是它只有兩個端口，這兩個端口是和其他電路元件連接的端點；二是在數(shù)學(xué)上它以電流或電壓的方式被描述；三是它不能再細分為其他的元件。我們用“理想”這個詞來暗示，一個基本的電路元件并不作為一個可實現(xiàn)的物理元件存在。我們使用“基本”來暗示，電路元件不能進一步簡化或細分為其他元件。因此，基本電路元件構(gòu)成了電路模型的基本構(gòu)件，但它們本身不能用任何其他類型的元件來建模。有五種理想的基本電路元件：電阻器、電感器、電容器、電壓源和電流源。電阻器、電容器和電感器在前面的部分中進行了描述。本文簡要介紹了理想電壓源和理想電流源。理想電壓源理想電壓源是一個二端理想元件，它輸出的端電壓總保持為給定的時間函數(shù)或某給定值，與流過它的電流無關(guān)。也就是說，電壓源的端電壓總是一定的，而流過它的電流可以是任何值。電流的大小和電壓源本身無關(guān)，它取決于與它相連接的外電路的情況。提供恒定電壓的電壓源稱為直流電壓源（也稱為時不變電壓源）。提供一定時間函數(shù)的電壓源稱為時變電源，如正弦電壓源、方波電壓源等。理想電流源理想電流源也是一個二端理想元件，它輸出的電流總保持為給定的時間函數(shù)或某給定值，與它的端電壓無關(guān)。也就是說，電流源的電流總是一定的，而它的端電壓可以是任何值。電壓的大小和電流源本身無關(guān)，它取決于與它相連接的外電路的情況。提供恒定電流的電流源稱為直流電流源（也稱為時不變電流源）。提供一定時間函數(shù)的電流源稱為時變電流源，如正弦電流源、方波電流源等?；鶢柣舴蚨扇我庖粋€元件中，當(dāng)兩端電壓和電流被確定時，就說電路被解開了。歐姆定律是求解電路的一個重要等式。在一個簡單的電路結(jié)構(gòu)中，歐姆定律可以用來計算任何元件的電壓降和電流。然而，對于更復(fù)雜的電路連接，我們需要用兩個更重要的代數(shù)關(guān)系，來求解所有的電壓和電流，被稱為基爾霍夫電路定律?；鶢柣舴螂娐范砂ɑ鶢柣舴螂娏鞫桑↘CL）和基爾霍夫電壓定律（KVL）。KCL是用來確定匯集在同一節(jié)點上各支路電流間的關(guān)系的。KCL的定義是：在集總參數(shù)電路中任何時刻，對任一節(jié)點，所有支路電流的代數(shù)和恒為零。使用KCL時，必須為節(jié)點上的每個電流（輸入或輸出）指定相對于參考方向的代數(shù)符號。如果指定的當(dāng)前流出節(jié)點為正，則當(dāng)前流入節(jié)點必須為負。相反，如果將當(dāng)前流出節(jié)點指定為負號，則當(dāng)前流入節(jié)點需要正號?；鶢柣舴螂妷憾桑↘VL）是用來確定電路任一回路中各支路電壓之間的關(guān)系的。KVL的定義是：在集總參數(shù)電路中，任何時刻，沿任一回路各支路電壓的代數(shù)和恒等于零。為了使用基爾霍夫電壓定律，我們必須給回路中的每個電壓分配一個代數(shù)符號(參考方向)。在電路中，如果電路是順時針方向的，支路電壓的參考方向與環(huán)路電壓的參考方向相同時電壓為正，相反時電壓為負。D．課外閱讀譯文電阻讀數(shù)和數(shù)字萬用表本文將向你們展示如何識別電阻讀數(shù)，并將使用萬用表測試電阻。前言每個萬用表都是不同的，所以我給你的指示可能和你的萬用表不完全一樣。因此，在嘗試這些技術(shù)之前，了解如何使用特定型號的萬用表是很重要的。如果不這樣做，可能會損壞您正在測試的部件。圖.1.4DT831圖.1.4DT831數(shù)字萬用表在測試一個電阻之前，你需要知道它的強度和誤差。電阻是用顏色標(biāo)記的。如果你觀察一個電阻，在一端應(yīng)該有金，銀或白色的帶子。把電阻轉(zhuǎn)到帶子的右邊。最右邊的帶子代表電阻的誤差。在討論誤差之前，你需要知道如何讀出電阻的值。首先把彩色帶子轉(zhuǎn)換成數(shù)字，然后記錄下這些數(shù)字。對于第一和第二色帶，值如下：黑色=0；棕色=1；紅色=2；橙色=3；黃色=4；綠色=5；藍色=6；紫色=7；灰色=8；白色=9。倍增帶一旦你獲得頭兩個（色）帶的值，寫下它們。例如，如果你有一個紅色帶和一個黑色帶，那么它們的值是2和0。把這兩個數(shù)字放在一起然后你得到數(shù)字20。第三帶是倍增環(huán)。你要乘上頭兩個帶所代表的數(shù)字，得到電阻值。第三環(huán)的顏色表示如下：黑色=1；棕色=10；紅色=100；橙色=1000（或1K）；黃色=10000（或10K）；綠色=100000（或100K0）；藍色=1000000（or1M）。假設(shè)一個電阻有紅、黑、黃和銀色色帶。前面部分我已經(jīng)解釋過紅色和黑色帶翻譯成2和0，加在一起讀作20。第三段黃色帶是一個倍增器。這個倍增值為10000（或10K）。現(xiàn)在，20×10000表示200K歐姆。電阻讀數(shù)現(xiàn)在我們回到200K歐姆的那個電阻。這個電阻有一個銀色的誤差帶，意思是它的精確度為額定值的±10%，200000的10%等于20000。如果20000+200000，我們確定電阻的實際測量可能是220000歐姆。同樣地，如果從200000減去20000，電阻值可能是180000歐姆。數(shù)字萬用表數(shù)字萬用表有許多有用的功能。數(shù)字萬用表的功能之一是能完成元器件的測試。詳細介紹DT831(圖1.4)數(shù)字萬用表，其參數(shù)見表1.1。表1.1DT831參數(shù)功能Range量程Accuracy精確度直流電壓200mV-500V±(0.5%+2dgt)交流電壓200-500V±(1.2%+10dgt)直流電流200uA-5A±(1.0%+2dgt)阻抗200Ω-2MΩ±(0.8%+2dgt)二極管測試Yes通斷蜂鳴器Yes電源9VBattery6F22顯示器尺寸16×48mm最大值1999產(chǎn)品尺寸126×70×24mm產(chǎn)品凈重150g顏色Yellow,Black標(biāo)準(zhǔn)配件TestLead,Battery,Manual包裝GiftBox一箱內(nèi)裝多少件100紙箱尺寸53*40*29cm毛重18kg測試電阻現(xiàn)在你知道了如何讀取電阻器的估計值，讓我們來看看如何用數(shù)字萬用表測量電阻值。一般來說，電阻器是非常耐用的，但它們可能會被過大的電流燒焦。通常，電阻器會過熱，然后開始冒煙，發(fā)出奇怪的尖叫聲。這里簡要介紹使用數(shù)字萬用表測試電阻值的步驟。(1)連接探針與數(shù)字萬用表。將黑色探針連接到com(公共)端口，將紅色探針連接到標(biāo)有歐姆符號的端口，該符號看起來像一個顛倒的馬蹄鐵。歐姆符號是希臘字母Ω。通常數(shù)字萬用表有香蕉插頭、螺絲接線端子或bnc插頭。這里萬用表用的是香蕉插頭。(2)用鱷魚夾夾住數(shù)字萬用表的探針。鱷魚夾能使人解放雙手，并給組件提供更好的連接。使用紅色和黑色的鱷魚夾來配合探針。(3)進行歐姆調(diào)零，即將兩個探針短接，讓刻度指在零刻度，確保測量值準(zhǔn)確。(4)估計電阻值。例如，電阻器為紅色(2)、紫色(7)、橙色(x1000)和金色(5%)。這個電阻理論上應(yīng)該是2700歐姆，誤差為5%。誤差值越小，電阻越好。電阻的估計值被用來選擇合適的歐姆檔。(5)將鱷魚夾連接到電阻器的每個端子上。(6)數(shù)字萬用表讀數(shù)。測試顯示的值是27.02k。因此電阻值是2702。這個數(shù)值在2700的5%誤差范圍內(nèi)。數(shù)字萬用表測試結(jié)果表明這是一個好的電阻器。(7)如果萬用表讀數(shù)是無窮大，則該電阻器斷路；如果萬用表讀數(shù)是零，則該電阻器是短路。

第二單元電路A．課文譯文電路電流的通路叫電路。電路是由各種電氣設(shè)備以某種方式連接，提供動力傳輸路徑。電路的作用是實現(xiàn)能量的傳輸和轉(zhuǎn)換，以及信號的傳遞和處理。電路通常由四部分組成：電源（如電池）、導(dǎo)體或?qū)Ь€、控制器件（如開關(guān)）和負載。負載是一個器件或一臺機器。實際的能量轉(zhuǎn)換發(fā)生在負載之內(nèi)。電燈、電阻器和馬達都是電負載的常見例子。連接到干電池上的燈就是一個簡單電路的例子。電流從電池的正極(+)通過燈流向負極(-);電池的作用是提供一個“再生”路徑，電子再次流過負極(-)端子。電路的狀態(tài)有三種：通路、開路和短路。有電流流過的電路就是通路。但是如果這條通路被切斷，它會立刻變成一個開路，并且沒有電流流動。開路通常不會對這個電路造成傷害。電源未經(jīng)過任何負載而直接由導(dǎo)線接通成閉合回路稱為短路。短路易造成電路損壞、電源瞬間損壞、如溫度過高燒壞導(dǎo)線和電源等。串聯(lián)電路和并聯(lián)電路電路是電路連接的兩種主要類型。串聯(lián)電路只有一條路徑，各處的電流相等。在串聯(lián)電路中，總電壓等于電路中各器件上的電壓之和。并聯(lián)電路中有多條路徑，每一條電路之間互相獨立，有一個電路元件短路則會造成電源短路。在并聯(lián)電路中，總電流等于流過電路中各支路的電流總和。事實上，在日常電工操作中，我們經(jīng)常涉及電流分成兩條或多條路徑的電路。例如，在普通的家庭照明中，燈是并聯(lián)的，每根燈絲代表一條從負主線到正線的獨立通道。許多實用電路是串并聯(lián)的，也稱為混合電路。該電路使串聯(lián)電路的不同電壓特性與并聯(lián)電路的不同電流特性在同一網(wǎng)絡(luò)中相結(jié)合成為可能。當(dāng)負載對同一電源需要不同的電壓和電流時，這種電路特別有用。為了分析電路，我們可以使用電路化簡方法，也可以使用電路分析方法。我們可以應(yīng)用歐姆定律和基爾霍夫定律，或者應(yīng)用戴維南定理和諾頓定理來化簡電路結(jié)構(gòu)，來分析相對簡單的阻性電路。但是當(dāng)電路結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的時候，這種直接求解的方法就變得很麻煩。此時，需要使用電路分析方法來求解電路。常用的電路分析方法有節(jié)點電壓法和網(wǎng)孔電流法兩種，它們是分析復(fù)雜電路的重要方法。節(jié)點電壓是指電路中任一非參考節(jié)點到參考節(jié)點之間的電壓；網(wǎng)孔電流是沿每個網(wǎng)孔邊界自行流動的閉合的假想電流。習(xí)題答案I．1.acircuitthatthecurrentcanflowthrough2.infact3.acircuitwhichisbroken4.minus5.plus6.becomposedof7.cellII.1.能量轉(zhuǎn)換2.正極3.串聯(lián)電路4.電路化簡方法5.電路分析方法6.阻性電路7.戴維南和諾頓等效電路8.節(jié)點電壓法9.網(wǎng)孔電流法10.參考節(jié)點III.但當(dāng)電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜時，這種直接求解方法就變得非常麻煩。在這一點上，我們需要用電路分析方法來解決電路。電路分析中常用的兩種方法是節(jié)點電壓法和網(wǎng)孔電流法，它們是分析復(fù)雜電路的重要方法。C．課內(nèi)閱讀譯文三相電路與單相交流電相比，三相交流電在發(fā)電、輸電和應(yīng)用方面有著顯著的特點。在發(fā)電方面，如果在輸送功率相同、電壓相同及距離、線路損失相等的情況下，采用三相交流電，發(fā)電機的體積可以更小、重量可以更輕，從而節(jié)省了材料。在動力傳輸方面，若采用橫截面積相同的輸電線，導(dǎo)線的條數(shù)可以減少三分之一甚至二分之一，極大地節(jié)省了輸電線的用銅（或者用鋁）量。在應(yīng)用方面，使用三相電源供電的三相電動機比單相電源供電的單相電動機，具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、機械振動小、性能平穩(wěn)、可靠性高等優(yōu)點。由于這些優(yōu)點，三相交流電路在國民經(jīng)濟中已獲得廣泛的應(yīng)用。由三相交流電源供電的電路就是三相交流電路，簡稱三相電路。三相電路由三相電源和三相負載電路組成。三相電源能同時產(chǎn)生3個頻率相同、峰值相同，但相位互差120°的正弦電壓。在三相電路中，負載的聯(lián)結(jié)通常也是三相的，如三相電動機。根據(jù)三相負載是否相等，則可分為三相對稱負載和三相不對稱負載。三相電路有星形（Y型）和三角形（型）兩種接法。電源端的三個電樞繞組有六個接線端，這些端子可以按某種方式聯(lián)結(jié)在一起。Y型聯(lián)結(jié)是將三個繞組的負極端連在一起，這個交點稱為中點（也稱為零點），引出線稱為中線；正極端分別引出端線，稱為相線或火線。在Y型連接中，線電流和相電流相同，線電壓的有效值是相電壓有效值的倍。型聯(lián)結(jié)是將三個繞組首尾相接連在一起，正極端引出端線，也稱為相線或火線。在型連接中，線電壓就是相電壓，但是線電流和相電流不一樣。根據(jù)三相電源與三相負載聯(lián)結(jié)方式分類，可分為Y-Y、Y-、-Y和-四種聯(lián)結(jié)方式。在Y-Y聯(lián)結(jié)方式中，根據(jù)有無中線，又可分為三相四線制和三相三線制。在安全要求較高的場合，還可以應(yīng)用三相五線制，它比三相四線制多了1根地線。我國高壓交流輸電采用的是三相三線制。在低壓配電網(wǎng)中，也就是我們平時用電，輸電線路一般采用三相四線制。三相四線制中有3根火線，1根零線。零線由變壓器中性點引出并接地，電壓為380/220V，取任意一根相線加零線構(gòu)成220V供電線路供一般家庭用；三根相線間電壓為380V，一般供電動機使用。D．課外閱讀譯文基本的整流電路概述Fig.2.1WaveofTwoDirections正如我們在討論電源原理時所注意到的，整流部分的作用是將來自變壓器或其他交流電源的交流電轉(zhuǎn)換成某種形式的脈動直流。即把圖2.1所示兩個方向的交流電，轉(zhuǎn)變成圖2.2及2.3所示的一個方向的脈動直流Fig.2.1WaveofTwoDirections可能只用一個二極管就可以達到整流目的，或者可能是個十分復(fù)雜的整流電路。不過所有的整流電路都可以被劃分為半波整流和全波整流兩種類型。半波整流半波整流是利用二極管的單向?qū)щ娦?，在輸入為?biāo)準(zhǔn)正弦波的情況下，輸出獲得正弦波的正半周，正弦波的負半周則損失掉。如圖2.2所示波形。全波整流全波整流電路中，在半個周期內(nèi)，電流流過一個整流器件(比如二極管)，而在另一個半周內(nèi)，電流流經(jīng)第二個整流器件，并且兩個整流器件的連接能使流經(jīng)它們的電流以同一方向流過負載。如圖2.3所示波形，全波整流中利用了交流的兩個半波，提高了整流器的效率，并使輸出的整流電流易于平滑。FigFig.2.3FullWaveofOutput下面介紹幾種實現(xiàn)半波整流和全波整流的裝置。Fig.2.4BasicHalf-waveRectifier半波整流器Fig.2.4BasicHalf-waveRectifier圖2.4是一個最簡單的半波整流器，只需要一個二極管和交流輸入串聯(lián)。因為二極管的單向?qū)щ娦裕荒芰鬟^交流輸入的正半周，因此輸出電壓包含一個正的直流成分。半波整流器雖然也能夠工作，但是它效率比較低。Fig.2.5Fig.2.5Full-waveRectifier為了提高工作效率，更希望能夠充分利用輸入交流電的兩個半波。圖2.5所示的電路中，將圖2.4中二次繞組的大小增加一倍，并提供與中心的連接。然后我們可以使用兩個獨立的半波整流器分別在正負半波時交替工作，從而實現(xiàn)全波整流。次級繞組上端輸出為正半波時，電流通過VD1流向負載；次級繞組下端輸出為正半波時，電流通過VD2流向負載。這樣在整個周期內(nèi)，充分利用兩個半波，來提供全波整流。全波橋式整流器Fig.2.6FullWaveBridgeRectifier圖2.6所示的整流器，由四個二極管互相接成橋式結(jié)構(gòu)，是一種全波整流電路。四個二極管的菱形結(jié)構(gòu)和惠斯登電橋的電阻器的結(jié)構(gòu)相同。在這種結(jié)構(gòu)中任何一組組件被確定為橋式，因此這種Fig.2.6FullWaveBridgeRectifier當(dāng)輸入正弦波為正半周時，二極管VD3和VD4導(dǎo)通，VD2和VD1截止，在負載上得到正電壓輸出；當(dāng)輸入正弦波為負半周時，VD2和VD1導(dǎo)通，VD3和VD4截止。由于VD2和VD1是反接的，所以輸出仍然可以得到正弦波的正半周。因此，利用變壓器的一個二次繞組和四個二極管，在交流電源的正、負半周內(nèi)，整流電路的負載上都有方向不變的脈動直流電壓和電流。

第三單元集成電路A．課文譯文集成電路我們的世界充滿了集成電路。你能在電腦中找到它們。例如，大部分人可能聽說過微處理器。微處理器是電腦中處理所有信息的一塊集成電路。如果鼠標(biāo)被移動過，它可以追蹤是什么鍵被按下了，它能計數(shù)，運行程序，游戲以及操作系統(tǒng)。在現(xiàn)代每個電子器件中幾乎都能找到集成電路的身影，比如汽車、電視機、CD播放機、手提電話等。但究竟什么是集成電路以及它的歷史又是什么呢？集成電路只不過是非常先進的電路。電路由不同的電子元器件組成，如晶體管、電阻、電容和二極管，這些元件以不同的方式連接在一起，它們有各自的行為特性。晶體管的行為類似開關(guān)，它對電信號有開關(guān)和放大的作用。在電腦中它被用來存儲信息，或在立體聲放大器中被用來放大聲音信號。電阻起限流的作用，它能控制允許通過的電流的大小。在電視機或收音機中電阻被用來控制音量。電容收集電荷并能在一瞬間釋放電荷，這就好比照相機中的小電池能為閃光燈提供足夠的能量。二極管在某些條件下能阻礙電流的流動，只有當(dāng)這些條件改變時才能使電流通過。例如，光電池中的光束打破觸發(fā)二極管來阻止電流流過。這些元器件就像在電結(jié)構(gòu)網(wǎng)中搭積木，視乎如何將元器件組合在一起從而建設(shè)電路，所有電路從一個防盜報警器，到計算機微處理器，均可以搭建。在以上所提到的元器件中，為現(xiàn)代計算機發(fā)展作出最重要貢獻的是晶體管。在晶體管發(fā)明以前，工程師們使用真空管。和晶體管的作用一樣，晶體管起開關(guān)和放大電流的作用。那么為什么真空管會被晶體管所替代？這里有幾個原因。真空管的外表和行為極像一個燈泡，它產(chǎn)生大量的熱量，并有燒壞的可能。此外，相對于晶體管，它是速度慢，大而且笨重。當(dāng)工程師試圖使用真空管建立復(fù)雜的電路，他們很快意識到它的局限性。舉例來說，世界上第一款數(shù)字計算機ENIAC，是一個龐然大物，它的重量超過30噸，消耗200千瓦的電力。它擁有大約18000個真空管，但由于真空管不斷燒毀，使得它非常不可靠。當(dāng)晶體管在1947年被發(fā)明時，它被認為是一場革命。由于它體積小，速度快，可靠性高和效率高，因此迅速取代了真空管。擺脫了真空管的種種限制，工程師們終于可以開始實現(xiàn)自己的夢想來進行電力建設(shè)。在1958年的夏天JackKilby在德州儀器公司找到了解決辦法。他是新雇用的，并已著手工作一個建設(shè)較小規(guī)模的電路的項目。然而，在JackKilby看來，德州儀器選擇的使電路小型化項目的方法似乎不是正確的。因為他是新聘的，Kilby和其余的工作人員不同，他沒有休假。當(dāng)他獨自在實驗室工作的時候，他發(fā)現(xiàn)了一個解決電路小型化問題的自己的方法。Kilby的想法是，使所有元件及晶片放在相同的一塊半導(dǎo)體材料上。當(dāng)其余的同事度假回來時，Kilby向他的上級介紹了他的新想法。于是他被允許建立他的電路的一個測試版本。在1958年9月，他的集成電路制作完畢，電路通過檢測，而且非常完美！雖然第一塊集成電路是相當(dāng)?shù)暮喡⒂幸恍﹩栴}，但它的構(gòu)想是具有開創(chuàng)性的。通過將所有的元器件加工在相同的材料上，并通過金屬絲將它們連接起來，因此不再需要單獨的分立元件。電線和元器件不再需要手工組裝。這種電路規(guī)?？稍阶鲈叫『筒⑶抑圃爝^程可自動進行。JackKilby，最有名的，就是他發(fā)明了集成電路，在2000年他憑此獲得了諾貝爾物理獎。成功發(fā)明集成電路之后，Kilby仍在德州儀器公司工作，他帶領(lǐng)的團隊發(fā)明了手提式計算器。從JackKilby的第一個原型開始，集成電路已走過了漫長的道路。他的構(gòu)思成立一個新的產(chǎn)業(yè)，并成為計算機化的社會背后的一個關(guān)鍵要素。如今大部分先進的電路包含數(shù)億個元器件，并且面積比指甲還小。這些在芯片上的晶體管尺寸約為90納米，即0.00009毫米，這意味著你可以將數(shù)百個這樣的晶體管放入一個紅細胞內(nèi)。計算機芯片每年都變得更加強大，但價格比前一年低很多。GordonMoore——早期集成電路的開創(chuàng)者和英特爾公司的奠基人曾經(jīng)說過：“如果汽車工業(yè)能和半導(dǎo)體行業(yè)的一樣發(fā)展迅速，那么如今任何人都可以擁有一輛勞斯萊斯，然后開上一季度就棄之如敝履，毫不可惜地丟掉它再換一輛新的”。習(xí)題答案amplifycurrentelectroniccomponentcomplexcircuitvacuumtubehand-heldcalculatorIntegratedCircuitchipsemiconductormaterialmicroprocessorTFTF從JackKilby發(fā)明的第一個原型開始，集成電路已走過了漫長的道路。他的構(gòu)思引發(fā)了一個新的產(chǎn)業(yè)，并成為計算機化社會背后的一個關(guān)鍵要素。如今大部分先進的電路包含數(shù)億個元器件，并且面積比指甲還小。這些在芯片上的晶體管尺寸約為90納米，即0.00009毫米，這意味著你可以將數(shù)百個這樣的晶體管放入一個紅細胞內(nèi)。C．課內(nèi)閱讀譯文集成電路封裝由于集成電路芯片面積很小，芯片材料比較脆弱，周圍環(huán)境容易對其產(chǎn)生破壞，以及集成電路使用者很難對它進行操作，因此，在制造過程中對集成電路芯片進行封裝是一個必要的步驟。圖3-1顯示了從硅晶圓片開始一個非常典型的集成電路封裝流程。封裝半導(dǎo)體器件所選擇的封裝類型需要考慮如下因素：尺寸，引腳數(shù)，功耗，現(xiàn)場操作條件，當(dāng)然，還有封裝成本。典型的集成電路封裝根據(jù)焊接的方式可以分為兩類：(如圖3-2所示)：引腳插入法表面貼裝技術(shù)引腳插入法意味著將元器件的引腳插入到印刷電路板上相應(yīng)的孔中，通過焊接將元器件的引腳與PCB板上的導(dǎo)線相連接。為了確定元器件的物理位置，在元器件引腳和PCB板孔之間通常會使用基座，焊接點起到位置的固定以及電路連接的作用。表面貼裝焊接直接焊在PCB板表面上而不是將元器件插入PCB板的孔中。與引腳插入法相比，表面貼裝技術(shù)顯著降低了封裝尺寸和封裝成本。目前，在半導(dǎo)體工業(yè)中所流行的封裝形式如下圖3-3所示。D．課外閱讀譯文第一個晶體管的發(fā)明1947年11月17日，WalterBrattain將他的整個實驗裝置扔進了水中。這個他制作的硅的新發(fā)明是他想用來幫助他學(xué)習(xí)電子在半導(dǎo)體表面是如何作用的，但是無論他們怎么做，都不可能制作成一個放大器。水汽凝結(jié)在硅表面使整個實驗一團糟。為了擺脫水汽凝結(jié)，Brattain原打算將硅放入真空中，但是他認為并不可行，于是他將整個實驗裝置放入水中——這肯定避免了水汽凝結(jié)。出乎意料，這個濕的器件產(chǎn)生了迄今為止他所看到的最大的功放。他和另外一位科學(xué)家RobertGibney吃驚地盯著這個實驗。他們開始亂動不同的旋鈕和按鈕：通過增加正電壓，這一效應(yīng)更加明顯，而加負電壓則會使這個現(xiàn)象完全消失?？磥恚瑹o論這些電子在表面上如何運動阻止功放已在某種程度上被取消，由水的最大障礙，建立一個放大器已經(jīng)被克服。當(dāng)JohnBardeen獲悉發(fā)生了什么事之后，他又想出一種新方法來制作放大器。11月21日，Bardeen建議給水中的硅加上一個金屬接觸點。水消除電子惡化問題就和這個接觸點一樣。這個粗糙的裝置中，接觸點不能接觸水，必須只能接觸硅。但一如以往，Brattain是一個天才，在實驗室中他可以制作任何東西。而當(dāng)該放大器建成，它很好地工作了。當(dāng)然，雖然只有較小的功放-但它是工作的。當(dāng)Bardeen和Brattain用一小滴水獲得微弱的放大之后，他們開始考慮做一些有實用價值的事情。他們嘗試著用不同材料，不同裝置，不同的電解液來代替水從而獲得更大的電流。12月8日，Bardeen建議用鍺來代替硅。他們得到了電流的跳轉(zhuǎn)——330倍的電流放大。電解液使得空穴運動起來，而不只是電子的運動。但是放大器仍然是放大器，這只是一個開始。很不幸的是這個大的放大功能只能放大頻率非常低的電流。它們不能使用在電話線中，因為人的聲音頻率相當(dāng)復(fù)雜。所以下一步就是使放大器能運用于所有的頻率范圍。Bardeen和Brattain認為液體可能是個問題，所以他們用氧化鍺也代替液體。Gibney準(zhǔn)備了一塊特殊的鍺片，鍺片的一面上有一層綠色的氧化層。12月12日，Brattain開始插入點接觸。事實上該器件工作和沒有氧化層是一樣的。當(dāng)Brattain反復(fù)地戳金接觸點時，他意識到氧化層不起作用。他是在一次偶然的清洗時發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)時他感到很迷惑，但仍然決定讓接觸點接觸鍺時，意外的事情發(fā)生了，他得到了放大的電壓——更重要的是，它能夠放大所有頻率的電壓。金點接觸在鍺表面留下小孔，這些小孔抵消了電子在表面的效用，這和用水的原理是一樣的。但是這個方法好于使用水做電解液，因為它能放大所有頻率下的電流。在過去的一個月里，Bardeen和Brattain已經(jīng)設(shè)法獲得了在一些特定頻率下的大的放大效果，以及適用于所有頻率的小的放大效果——現(xiàn)在他們只需要將這兩個效果合并起來。他們知道問題的關(guān)鍵是使鍺片和兩個金接觸點的距離在1毫米。WalterBrattain在塑料三角片上粘上金箔，在一個點上剪開金箔。通過三角片的點接觸到鍺上，他們看到了出乎尋常的效果——信號從一個金點流過，通過另一個金接觸點放大。這樣，第一個點接觸晶體管就這樣誕生了。

第四單元放大器A．課文譯文運算放大器運算放大器的名字來源于它最初的用途之一。在早期的模擬計算機中，它被用來進行加、減等數(shù)學(xué)運算。運算放大器通?？s寫為OPA。運算放大器是一種高放大率的電路單元，既可以在分立器件中也可以在半導(dǎo)體芯片中實現(xiàn)。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，大多數(shù)運算放大器都以單芯片的形式存在。運算放大器種類繁多，在電子工業(yè)中應(yīng)用廣泛。運算放大器是一個高增益的多級直接耦合放大器。因為它的高增益，所以通常使用外部元件將增益降低到所需的水平。因為它是直接耦合的，所以它既能放大直流輸入信號，也能放大交流輸入信號。集成運算放大器的符號如圖4.1a所示。它有兩個輸入端和一個輸出端。一個輸入端是同相輸入端，用“+”表示，一個輸入端是反相輸入端，用“-”表示。在圖4.1a中，“∞”表示運算放大器是一個理想化的設(shè)備。“”表示信號傳輸?shù)姆较?。提供給運算放大器的電力通常來自雙電源(圖4.1b)。這使得輸出在零伏上下擺動(圖4.1c)。Fig.4.1運算放大器符號OPA通常由三級放大器級聯(lián)組成，每一級都是一個獨特的放大器。三個放大器分別是差動放大器、中間放大器和輸出放大器。還有輔助電路，如偏置電路(為放大器的每個級別提供靜態(tài)偏置)。運算放大器框圖見圖4.2。Fig.4.2運算放大器組成框圖輸入是一個差動放大器，有兩個浮動輸入V1和V2。這個差動放大器，放大了兩個輸入(V1和V2)之間的電壓差。這種電路的輸入阻抗很高。它還提供高共模抑制。中間級是高增益放大器，可以由一個或多個級組成。運算放大器的總收益主要由中間級提供。第三級是輸出放大器，它提供低輸出阻抗。它可以輸出較大的輸出信號電流或電壓，為負載提供一定的功率。輸出電壓可以在正負電源的幾伏范圍內(nèi)波動。偏置電路作用是為各級放大電路提供合適的靜態(tài)工作電流，它由各種電流源電路組成。所有這些級結(jié)合起來產(chǎn)生非常高的增益，這就是所謂的“開環(huán)”增益。在實際電路中，一小部分輸出電壓以相反的極性反饋到一個輸入端，以降低整體增益。這就是所謂的“負反饋”。應(yīng)用負反饋，增益降低，運算放大器被稱為有一個“閉環(huán)”增益。理想的運算放大器應(yīng)具備以下特點。一個是兩個輸入端之間的輸入阻抗是無限的。其次，輸出阻抗應(yīng)該為零。這保證了放大器可以提供一個開環(huán)增益的輸出功率沒有任何限制。第三，在使用負反饋前，放大器的增益應(yīng)該是無窮大。另外，我們認為理想運放的開環(huán)帶寬是無限的，沒有偏移。在實踐中，OPA可能無法實現(xiàn)這些理想。不過，我們通常假定它們是理想的，以便更容易使用它們。習(xí)題答案I．1.operationalamplifier2.direct-coupled3.differentialamplifier4.auxiliarycircuit5.negativefeedback6.biascircuit7.zerooutputimpedance8.commonmoderejectionII.在實際電路中，一小部分輸出電壓以相反的極性反饋到一個輸入端，以降低整體增益。這就是所謂的“負反饋”。C．課內(nèi)閱讀譯文反饋放大器理想化反饋放大器的信號流程框圖如圖4.3所示。輸入信號xi和輸出信號xo可以是相量電壓，或者它們可以是相量電流，或者一個是電壓，一個是電流。正如我們將看到的，它們的定義是根據(jù)特定類型的反饋配置來選擇的。方框圖上的箭頭表明，在理想系統(tǒng)中，從輸入到輸出的前向傳輸是通過基本放大器完成的，而反向傳輸是通過反饋網(wǎng)絡(luò)完成的。Fig.4.3理想反饋放大器框圖讓我們假設(shè)工作在中頻區(qū)域電阻性網(wǎng)絡(luò)。通過B網(wǎng)絡(luò)反饋的輸入信號xi和信號Bxo具有相同的物理特性，也就是說，它們都是電壓或者都是電流。對于負反饋，它們處于時間階段xi大于Bxo。求和網(wǎng)絡(luò)的輸出是它們的差分xi-Bxo，比xi小。放大器輸出xo是這個差的A倍，A表示基本放大器的增益。因為A也是反饋回路斷開時系統(tǒng)的增益，使Bxo為零，A被稱為開環(huán)增益。相反，反饋放大器的xo/xi比為閉環(huán)增益Af，帶下標(biāo)f表示反饋增益。對于這個討論，我們假設(shè)A僅僅依賴于基本放大器內(nèi)部的元件，包括效負載，而反饋因子（反饋系數(shù)）B僅僅依賴于反饋網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)。所述采樣網(wǎng)絡(luò)對所需的輸出量（輸出電壓或電流）進行采樣，并將該信號提供給所述反饋網(wǎng)絡(luò)。有四種不同的組合，每一種都很重要。其中一種情況就是xi和xo都是電壓。開環(huán)增益A、閉環(huán)Af和反饋因子B都是電壓比，系統(tǒng)通常稱為電壓采樣，電壓求和。如果xi和xo都是電流，量A，Af和B都是電流比，這個系統(tǒng)被稱為電流采樣，電流求和。第三種可能是xi表示電流，xo表示電壓。A和Af都是跨阻抗，每一個都是電壓和電流的比值，B是跨導(dǎo)納。這就是所謂的電壓采樣，電流求和。最后一種，如果xi是電壓，xo是電流，A和Af是跨導(dǎo)納，B是跨阻抗，則這個反饋是電流采樣，電壓求和。D．課外閱讀譯文積分器、微分器和對數(shù)放大器積分器正如我們已經(jīng)說過的，運算放大器反饋元件的選擇與電路的行為有很大關(guān)系。因此，我們應(yīng)該探索，如果我們使用不同類型的反饋組件會發(fā)生什么。在這個例子中，我們將用電容替換反饋電阻，并記錄結(jié)果。在圖4.4所示的電路中，我們用一個電容器代替了反饋電阻。因此，任何反饋電流都必須基于輸出電壓的變化。當(dāng)反饋電流流過時，電容器將獲得一個電荷，該電荷將根據(jù)輸出信號的累積效應(yīng)而變化。如果輸入電壓為零，則輸入電流不會流動。因此，沒有反饋電流可以流動，那么輸出電壓將保持不變。如果輸入電壓為非零，則輸出電壓的基本方程為，其中R是輸入電阻，單位是歐姆。C是反饋電容，單位是法拉茲。而K是一個固定常數(shù)，表示過去的累積電壓。如果輸入電壓不斷變化，任一時刻的輸出電壓將是過去所有輸入電壓值的積分。例如，一個雙極正弦波的輸入實際上會產(chǎn)生另一個正弦波作為其輸出，與輸入正弦波成90°的相位角。準(zhǔn)確地說，輸出是反余弦波。有幾個因素與這些電路有關(guān)：如果輸入是一個恒定的正直流電壓，輸出將是一個負的線性斜坡。OPA積分器中沒有指數(shù)因子。斜坡的方程式是，式中，t是以秒為單位的時間。在模擬計算機中，“初始條件”可以在積分過程開始時作為電容器的起始電壓。積分器具有自動和自然的傾向，以消除可能出現(xiàn)在輸入信號的任何高頻噪聲。必須避免輸入電壓中的任何長期直流偏移；如果存在這樣的偏移，將導(dǎo)致輸出電壓逐漸偏移到一個極端或另一個極端，并停留在那里。在模擬計算機中，通過限制允許積分過程繼續(xù)的時間來避免這種偏移問題。在這段時間結(jié)束時，電路復(fù)位到初始狀態(tài)，然后才允許重復(fù)操作。微分器為了得到一個OPA積分器，我們用一個電容器代替了反饋電阻。如果我們保留反饋電阻而使用輸入電容器呢？我們能得到一個不同的結(jié)論嗎？圖4.5的電路顯示了一個作為微分器連接的OPA。由于輸入電路元件是一個電容器，因此該電路只會隨著輸入電壓的變化而經(jīng)歷輸入電流——輸入電壓的變化越快、越大，輸入電流就越大，因此輸出電壓的響應(yīng)也就越大。因為輸出電壓會反映輸入的變化率，所以這個電路確實會執(zhí)行微分。輸出電壓的一般公式為：“d/dt”表示與時間有關(guān)的微分。如果你不熟悉微分計算，不要在這里擔(dān)心，你不會需要它在這些頁面。OPA微分器不用于任何模擬計算機應(yīng)用，實際上也一般不用。其基本原因是高頻噪聲信號不會被該電路抑制，而是被放大到遠遠超出所需信號的放大范圍。在某些應(yīng)用中，可以加串聯(lián)輸入電阻，如圖4.6的示意圖所示。這就限制了電路的高頻增益到rf/rin的比值。低頻增益仍然是由Rin和C設(shè)置的，和以前一樣。根據(jù)表達式:fco=1/2πRinC,這兩種效應(yīng)達到的截止頻率由Rin和C決定。高頻信號仍然比低頻信號放大得多，因此電路中存在的任何噪聲仍然比所需信號放大得多。如果一個應(yīng)用程序能夠抑制這種噪聲，并且不需要更高頻率的元件，這種改進的電路可以滿足需要。在其他情況下，如果絕對需要微分，則通常使用無源RC電路代替，并且隨后補償不可避免的信號損失。對數(shù)放大器有時我們不希望OPA電路產(chǎn)生線性響應(yīng)。例如，如果我們想讓輸出電壓代表輸入電壓的自然對數(shù)呢？我們可以為反饋元素做些什么來實現(xiàn)這一點？答案是使用一個電子元件，施加在它上面的電壓和流過它的電流之間有對數(shù)關(guān)系。這種元件是半導(dǎo)體二極管，它可用作反饋元件，如圖4.7所示。半導(dǎo)體二極管的特性是，通過它的電流隨著外加電壓的線性增加而指數(shù)增加。一般情況下，這意味著硅二極管在合理的電路電流范圍內(nèi)會經(jīng)歷大約0.65到0.7伏的內(nèi)部電壓降。（對于鍺二極管，電壓約為0.3伏。）然而，這也意味著如果我們控制施加的電流而不是電壓，電壓將以對數(shù)增長。這是運算放大器的正常行為，所以這是一種非常實用的產(chǎn)生對數(shù)的方法。在所示的電路中，施加的輸入電壓必須是正的，而輸出電壓將是負對數(shù)表示。這在數(shù)學(xué)上是合適的；你找不到負數(shù)的對數(shù)。然而，有時你需要一個任意極性的對數(shù)響應(yīng)。在這種情況下，可以將第二個二極管與所示二極管并聯(lián)，但方向相反。簡單二極管的一個實際問題是任何半導(dǎo)體材料的固有內(nèi)阻。這種電阻也會隨著溫度的變化而變化，在某些應(yīng)用中可能會導(dǎo)致內(nèi)部發(fā)熱。為了減少問題，可以用晶體管代替二極管，如圖4.8所示。在這個電路中，晶體管相對較高的基極電阻被旁路，因為大部分發(fā)射極電流將流過集電極區(qū)。盡管如此，發(fā)射極-基極結(jié)的對數(shù)電壓/電流特性仍然有效，因此該電路的性能相當(dāng)好，可以作為對數(shù)放大器。使用二極管電路，如果將PNP晶體管與所示NPN晶體管并聯(lián)，則可以獲得雙極性行為。

第五單元振蕩器和射頻A．課文譯文振蕩器振蕩器是用來產(chǎn)生重復(fù)信號的裝置。它們在沒有輸入信號的情況下產(chǎn)生輸出信號。振蕩器是一個自然和預(yù)期的電子場景的一部分。它們出現(xiàn)在許多應(yīng)用中，使電路和子系統(tǒng)能夠執(zhí)行非常有用的功能。振蕩器幾乎用于所有擴頻、射頻和無線系統(tǒng)，因此設(shè)計者應(yīng)該對它們有所了解。振蕩器有時甚至在我們不需要的時候也會出現(xiàn)——如果存在雜散反饋路徑，放大器也會振蕩。如果沒有振蕩器，我們可能會生活在一個非常沉悶的世界里！當(dāng)放大器配備有滿足兩個條件的反饋路徑時，就會發(fā)生振蕩：振幅條件——通過放大器/反饋網(wǎng)絡(luò)的級聯(lián)增益和損耗必須大于1！相位條件——振蕩頻率將在環(huán)路相移總計360度（或零度）處！在大多數(shù)振蕩器電路中，在線性電路操作下，當(dāng)首次通電時，振蕩從零開始建立。然而，限制放大器飽和和其他非線性效應(yīng)最終會阻止振蕩器的振幅無限增大。因此，振蕩器不是世界上精確設(shè)計、模擬或建模的最簡單設(shè)備。好的、穩(wěn)定的振蕩器設(shè)計是一門真正的藝術(shù)。隨著你對振蕩器的了解越來越多，你一定會越來越欣賞它們！有兩種主要類型的電子振蕩器：諧波振蕩器和弛張振蕩器。諧波振蕩器產(chǎn)生正弦波輸出。弛張振蕩器產(chǎn)生非正弦波輸出，如方波、矩形波和鋸齒波輸出。諧振子是最簡單的模型，也是最重要的振動系統(tǒng)之一。它在工程系統(tǒng)中經(jīng)常遇到，通常由旋轉(zhuǎn)機械、隔震、地震、橋梁、建筑物、控制和自動化裝置中的不平衡引起，僅舉幾個例子。盡管通過任意類型的激勵作用，純諧波振蕩比一般周期性振蕩更不可能發(fā)生，但了解發(fā)生諧波振蕩的系統(tǒng)的行為對于理解系統(tǒng)將如何響應(yīng)更一般類型的激勵是至關(guān)重要的。此類諧波振蕩可能是以自由振動的形式，或通過在系統(tǒng)某個點施加激振力的作用，我們將在后面看到。事實上，諧振子是一個單自由度系統(tǒng)（就像一個振動模塊），它是由一個理想彈簧和一個理想（但不是保守的）粘滯阻尼器并聯(lián)而成的，兩者一端連接一個物體上，另一端接地。弛張振蕩器是一種振蕩器，其中電容器逐漸充電，然后迅速放電。它通常由一個電阻器或電流源、一個電容器和一個“閾值”裝置（如霓虹燈、diac、單結(jié)晶體管或耿氏二極管）來實現(xiàn)。為了下面的簡化，單個“閾值”設(shè)備將被一組比較器和RS鎖存器所取代。電容器通過電阻器充電，使電容器兩端的電壓接近指數(shù)曲線上的充電電壓。與電容器并聯(lián)的是閾值裝置。這種裝置在電壓達到某個閾值（觸發(fā)）電壓之前根本不導(dǎo)電。然后，它們進行大量導(dǎo)電，迅速放電電容器。當(dāng)電容器兩端的電壓降到某個較低的閾值電壓時，設(shè)備停止傳導(dǎo)，電容器可以重新開始充電，重復(fù)這個循環(huán)。如果閾值元件是一個霓虹燈，電路還提供了一個閃光與每次放電的電容器。習(xí)題答案I.1.spreadspectrum2.harmonicoscillator3.rectangularwave4.singledegreeoffreedomsystem5.\o"Neonlamp"neonlamp6.viscousdamper7.\o"Unijunctiontransistor"unijunctiontransistor8.\o"Exponentialdecay"exponentialcurveII.弛豫振蕩器是一種振蕩器，其中電容器逐漸充電，然后迅速放電。它通常由一個電阻器或電流源、一個電容器和一個“閾值”裝置（如霓虹燈、diac、單結(jié)晶體管或耿氏二極管）來實現(xiàn)。為了下面的簡化，單個“閾值”設(shè)備將被一組比較器和RS鎖存器所取代。C．課內(nèi)閱讀譯文射頻頻譜和分貝術(shù)語射頻（縮寫為RF）是指當(dāng)交流電輸入天線時產(chǎn)生的電磁場。該場也稱為射頻場或無線電波，可用于電磁輻射頻譜相當(dāng)大一部分的無線廣播和通信——從大約9千赫茲（kHz）到數(shù)千千兆赫茲（GHz）。這部分被稱為射頻頻譜。隨著頻率的增加，電磁能量以紅外線、可見光、紫外線（UV）、X射線和γ射線的形式存在。許多類型的無線設(shè)備利用射頻場——無線電、電視、無繩電話和蜂窩電話、衛(wèi)星通信系統(tǒng)以及制造業(yè)中使用的許多測量和儀表系統(tǒng)。一些無線設(shè)備，如遙控箱和無繩鼠標(biāo)，在紅外或可見光頻率下工作。射頻頻譜分為幾個范圍或波段。除最低頻率段外，這些頻帶中的每一個表示對應(yīng)于一個數(shù)量級（10的冪）的頻率增加。下圖描述了射頻頻譜中的八個波段（圖5.1），顯示了頻率和帶寬范圍。Fig.5.1EightBandsintheRFSpectrum從圖5.1中可以看出，這八個頻帶分別是甚低頻、低頻、中頻、高頻、甚高頻、特高頻、超高頻和極高頻。其對應(yīng)的波段名稱分別是特長波、甚長波、長波、中波、短波、米波、分米波和厘米波。國際上，射頻頻譜由國際電信聯(lián)盟（ITU）根據(jù)世界不同地區(qū)的不同業(yè)務(wù)類別分配。在我國，國家無線電監(jiān)測中心承擔(dān)國家無線電頻譜管理，將頻譜資源分配給中國電信、中國移動、中國聯(lián)通三大運營商。根據(jù)《中華人民共和國民法典》，無線電頻譜資源屬于國家所有，實行有償使用。和所有科學(xué)學(xué)科一樣，射頻工程涉及相當(dāng)多的專業(yè)術(shù)語。在射頻領(lǐng)域工作時，需要使用的最重要的單詞是分貝（dB）。分貝是用來表示信號強度相對差異的單位。它表示為兩個信號功率比的10進制對數(shù)：可見，dB表示一個相對值。當(dāng)計算A的功率P1相比于B的功率P2大或小多少個dB時，可按上面公式計算。信號幅度也可以用分貝（dB）表示，如電壓或電流的幅值，由于功率與信號振幅的平方成正比（例如，100的功率比等于10的振幅比），dB表示如下：還需要知道一個表示功率絕對值的單位——dBm，其定義的是miliwatt(毫瓦特)。計算公式為：10lg功率值/1mW。例如：如果發(fā)射功率為1mW，按dBm單位進行折算后的值應(yīng)為：10lg1mW/1mW=0dBm。您一定要熟悉dBm的概念，因為這是現(xiàn)實生活中的射頻系統(tǒng)開發(fā)中使用的標(biāo)準(zhǔn)單位。為什么要用dB？不使用dB的情況下也可以設(shè)計和測試射頻系統(tǒng)。但是實際工程中到處應(yīng)用dB。主要是因為dB允許我們不用很大的數(shù)字就能表達非常大的比率，另外就是dB標(biāo)度很方便。D．課外閱讀譯文DS1000E,DS1000D系列數(shù)字示波器產(chǎn)品綜述DS1000EDS1000D系是一款高性能指標(biāo)、經(jīng)濟型的數(shù)字示波器其中DS1000E系列為雙通道加一個外部觸發(fā)輸入通道的數(shù)字示波器。D10D系列為雙通道加一個外部觸發(fā)輸入通道以及帶16通邏輯分析儀的混合信號示波器。圖5.2DS1000E,DS1000D系列數(shù)字示波器應(yīng)用領(lǐng)域電子線路的測試電路功能測試信號邏輯關(guān)系驗證混合信號電路測量教育培訓(xùn)和技術(shù)培訓(xùn)主要特色提供雙模擬通道和16道邏輯分析儀，最大100MHz帶1GSa/s時采樣率25GSa/s等效采樣率5.6英寸4色TFTCD，波形顯示更加清晰具有豐富的觸發(fā)功能：邊沿、脈寬、視頻、斜率、交替、碼型、持續(xù)時間觸發(fā)獨一無二的可調(diào)觸發(fā)靈敏度，適合不同場合的需求自動測量20種波形參數(shù)，具有自動光標(biāo)跟蹤測量功能人性化設(shè)計嵌入式幫助菜單，方便信息獲取多國語言菜單顯示，支持中英文輸入支持U盤及本地存儲器的文件存儲模擬通道波形亮度可調(diào)波形顯示可以自動設(shè)置（UO）彈出式菜單顯示，方便操作功能精細的延遲掃描功能內(nèi)嵌FFT功能，擁有實用的數(shù)字濾波器ass/ail檢測功能，可輸出檢測結(jié)果多重波形數(shù)學(xué)運算功能功能強大的上位機應(yīng)用軟件UltaScope標(biāo)準(zhǔn)配置接口：USBDevice，USBHost，R-22，持U盤存儲和PictBridge印標(biāo)準(zhǔn)獨特的鎖鍵盤功能，滿足工業(yè)生產(chǎn)需要支持遠程命令控制自動測量種波形參數(shù)DS1000E,DS1000D系列數(shù)字示波提供20種自動測量的波形參數(shù)，包括10種電壓參數(shù)和10種時間參數(shù)。光標(biāo)模式允許用戶通過移動光標(biāo)進行測量操作。光標(biāo)測量有3種方式：自動測量方式、手動測量方式和追蹤測量方式。豐富的觸發(fā)功能DS1000E,DS1000D系列數(shù)字示波器擁有豐富的觸發(fā)功能，包括：邊沿、脈寬、視頻、斜率、交替、碼型、持續(xù)時間觸發(fā)。其中持續(xù)時間觸發(fā)是碼型觸發(fā)和脈寬觸發(fā)完美結(jié)合的新型觸發(fā)方式。DS1000E,DS1000D系列獨特的可調(diào)觸發(fā)靈敏度功能，可以有效濾除有可能疊加在觸發(fā)信號上的噪聲，防止誤觸發(fā)。16通道邏輯分析儀DS1000D系列混合信號示波器（MSO）配備16通道邏輯分析儀，可配合2路模擬通道，實現(xiàn)混合信號測量。您可以打開（或關(guān)閉）單個通道或以8個為一組（D7-D0和D15-D8）接通或關(guān)閉，還可以設(shè)置波形大小，改變數(shù)字通道在屏幕上的顯示位置以及選擇門限類型。波形錄制DS1000E,DS1000D系列數(shù)字示波器的波形錄制功能不僅可以錄制2個通道的輸入波形，還可以錄制Pass/Fail檢測輸出的波形。最大可以錄制1000幀，并可通過回放和保存功能達到更好的波形分析效果。通過/失敗檢測功能通過/失敗檢測功能通過判斷輸入信號是否在創(chuàng)建規(guī)則范圍內(nèi)來監(jiān)測信號變化情況。其檢測結(jié)果可以通過屏幕顯示或通過光電隔離的Pass/Fail端口進行輸出，用戶也可打開系統(tǒng)聲音設(shè)置，對結(jié)果進行報警提示。上位機軟件應(yīng)用RIGOL為用戶提供功能強大的上位機應(yīng)用軟件UltraScope。該軟件提供的控制和分析功能，以.bmp格式保存波形，以.txt或.xls形式保存文件，打印波形。鎖鍵盤功能鎖鍵盤功能可廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)中。該模式下除菜單鍵F1-F5及MENUON/OFF鍵外全部被鎖定。鍵盤鎖定使用菜單操作；解鎖則需要密碼，并且密碼可以重設(shè)。

第六單元半導(dǎo)體A．課文譯文半導(dǎo)體半導(dǎo)體是一種固體材料，它的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和半導(dǎo)體之間。在現(xiàn)代電子器件中，半導(dǎo)體器件，半導(dǎo)體材料做的元器件在科技運用中發(fā)揮著相當(dāng)大的作用，例如計算機、手機及數(shù)字音頻播放器等。硅是使用最廣泛的半導(dǎo)體材料，但數(shù)十種其他材料也使用。硅和鍺是元素半導(dǎo)體，砷化鎵，磷化銦是化合物半導(dǎo)體，而鍺硅、砷化鎵鋁則是合金半導(dǎo)體。有三種常用方式可以描述晶體的電子結(jié)構(gòu)。第一種是單原子描述法。對一孤立原子而言，電子的能級是分離的。當(dāng)兩個原子相互靠近時，它們的能級離開原位會分裂成一個較高的能級和一個較低的能級。當(dāng)有很多原子聚集在一起，能級會形成能帶。半導(dǎo)體含有很多能帶。如果在最高能態(tài)和最低能態(tài)之間存在很大的距離，那么即使在能帶形成之后在占有能帶和非占有能帶之間仍然可能存在間隙。第二種方式是自由電子波描述法。第三種方式是兩個原子的描述法。在兩個原子之間電子自旋向上和自旋向下，分裂的能態(tài)形成共價鍵。當(dāng)越來越多的原子在一起時，并不會導(dǎo)致能帶分裂，而是形成更多的共價鍵。這是硅形成的典型方式。通過使一個電子從較低能級移動到較高能級，從而形成帶隙。這種方式稱為反鍵結(jié)，但是大量的硅并不容易失去電子。同樣這種方式不適合描述異質(zhì)結(jié)的帶隙形成。和其他固體一樣，半導(dǎo)體中的電子只在基態(tài)能帶和自由電子能帶之間的特定能帶上具有能量，基態(tài)能是指電子緊緊束縛于原子核上能量，而自由電子能是指電子脫離整個原子所需要的能量。每個能帶對應(yīng)了大量的電子離散量子態(tài)，在較低能帶的所有能態(tài)將被電子填滿，這一特別的能帶稱為價帶。半導(dǎo)體和絕緣體與導(dǎo)體的區(qū)別在于，在一般的操作條件下，半導(dǎo)體材料中的價帶填滿電子，這樣才有可能使電子運動至導(dǎo)帶。半導(dǎo)體和絕緣體十分相似，這兩種固體的主要區(qū)別在于絕緣體的帶隙更大。半導(dǎo)體在室溫下和絕緣體一樣，幾乎沒有電子能夠獲得足夠的熱能從價帶遷移到導(dǎo)帶，從而形成電流?；谶@個原因，在無外加電場的情況下，純凈半導(dǎo)體和絕緣體有相似的電阻值。但是，半導(dǎo)體的帶隙相對較小，除了溫度條件以外，還有其他方式可以控制它的電特性。半導(dǎo)體的本征電特性通常是通過摻雜的方式摻入雜質(zhì)而得到永久的改變。通常，雜質(zhì)原子多一個電子或空穴，這樣就能在半導(dǎo)體中自由流動。由于雜質(zhì)摻雜的這種特性，使得半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性接近金屬。取決于雜質(zhì)的不同類型，如果半導(dǎo)體摻雜區(qū)電子多，則該材料稱為N型半導(dǎo)體材料，反之，如果空穴較多，則稱為P型半導(dǎo)體材料。N型和P型半導(dǎo)體之間的結(jié)能產(chǎn)生電場，導(dǎo)致電子和空穴能夠在該電場中流動，這種效應(yīng)是半導(dǎo)體器件工作的重要方式。同樣，摻雜物質(zhì)的密度差也會產(chǎn)生小的電場，從而使非平衡態(tài)的電子和空穴加速運動。除了摻雜永久改變半導(dǎo)體特性之外，半導(dǎo)體的電阻值通常隨著所施加的電場動態(tài)地改變大小。這種能夠通過電場動態(tài)控制半導(dǎo)體材料的電阻或?qū)щ娦缘奶匦允沟冒雽?dǎo)體材料相當(dāng)有用，從而產(chǎn)生了一系列的半導(dǎo)體器件，如晶體管和二極管。晶體管能構(gòu)成微處理器這樣的集成電路器件。這些有源半導(dǎo)體器件(晶體管)和用半導(dǎo)體材料做成的無源器件，如電容和電阻，可以制作完整的電子電路。習(xí)題答案I.1.電導(dǎo)性2.磷化銦3.自由電子波4.異質(zhì)結(jié)5.靜電勢6.半導(dǎo)體器件7.導(dǎo)帶8.價帶9.發(fā)光二極管II．impuritydopantssemiconductordeviceN-typesemiconductorbandgapcovalentbondatroomtemperatureIII.半導(dǎo)體是一種固體材料，它的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和半導(dǎo)體之間。在現(xiàn)代電子器件中，半導(dǎo)體器件，半導(dǎo)體材料做的元器件在科技運用中發(fā)揮著相當(dāng)大的作用，例如計算機、手機及數(shù)字音頻播放器等。硅是使用最廣泛的半導(dǎo)體材料，但數(shù)十種其他材料也使用。C．課內(nèi)閱讀譯文如何制造芯片如今，到處都是芯片。芯片是由一些最復(fù)雜的設(shè)備所制造，需要先進的制造技術(shù)。當(dāng)走進一個現(xiàn)代化的制造工廠時，你會發(fā)現(xiàn)在這個近一百萬平方英尺的空間中進行著一系列復(fù)雜的工藝流程。設(shè)計如何設(shè)計芯片的晶體管和柵極以及芯片的最終使用效果是設(shè)計最重要的部分。設(shè)計規(guī)范包括了芯片尺寸，晶體管的數(shù)量，測試，和生產(chǎn)要素，這些規(guī)范被用來創(chuàng)建晶體管和控制芯片電流連線的電路圖和符號圖。設(shè)計者將這種模型板稱之為掩膜板。設(shè)計者使用計算機輔助設(shè)計工作站來執(zhí)行芯片功能的仿真測試。為了使設(shè)計的芯片可用于制造，需要上百名相關(guān)的工程師來設(shè)計、測試及微調(diào)芯片。制造及測試制造芯片的秘訣取決于芯片的使用目的。芯片制造是一個復(fù)雜的過程，需要數(shù)百步精確控制的步驟使每一層材料制造在另一層材料之上。光刻“印刷”過程用于形成在一塊硅晶圓上芯片的多層晶體管和互連（電路）。相同的處理器上是建立在一個單一的硅晶圓批次。在一塊硅晶圓上可以制造數(shù)百塊相同的處理器芯片。一旦所有的層都制造完成后，計算機將執(zhí)行晶圓測試，該測試確保所制造的芯片執(zhí)行設(shè)計規(guī)范。高性能封裝制造完成后，就開始芯片的封裝。晶圓被切割成單個的小塊稱為裸芯片。裸芯片在封裝基板和散熱器之間進行封裝，形成一個完整的處理器。當(dāng)把芯片放入電腦電路板或移動設(shè)備，如智能手機或平板電腦等設(shè)備中時，封裝起到保護裸芯片和提供關(guān)鍵電源和電氣連接的作用。一些公司制造的芯片有很多不同的應(yīng)用場合，他們使用各種不同的封裝技術(shù)。封裝必須經(jīng)過最后的功能，性能和功率測試。芯片完成打碼，目視檢查和外部的保護性包裝后，通過海運運送給客戶和零售商。D．課外閱讀譯文半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)半導(dǎo)體材料如此有用的主要原因是由于半導(dǎo)體可以通過摻雜的方式改變其特性。通過曝光，加壓和加熱的方式，產(chǎn)生的電場可以控制半導(dǎo)體的導(dǎo)電性，因此，半導(dǎo)體可以制作傳感器。半導(dǎo)體的導(dǎo)電性取決于自由電子和空穴，也就是電荷載流子。在硅中摻入少量的雜質(zhì)原子，如磷或硼，可以極大地增加半導(dǎo)體中自由電子或空穴的數(shù)量。當(dāng)摻雜半導(dǎo)體中空穴多，則把它稱為p型，反之，如果自由電子多則稱為n型，p型和n型是載流子電性的標(biāo)志。n型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體結(jié)合在一起，它們之間形成的結(jié)稱為p-n結(jié)。二極管p-n結(jié)能形成p-n結(jié)二極管器件。p型和n型半導(dǎo)體形成結(jié)的區(qū)域稱為耗盡區(qū)，耗盡區(qū)阻止電流從n型區(qū)流如p型區(qū)，但是允許電流從p型區(qū)流至n型區(qū)。當(dāng)二極管器件正偏時，p區(qū)電勢較高，二極管能夠很容易的導(dǎo)電；當(dāng)二極管器件反偏時，電流就會變得很小。將半導(dǎo)體曝光時，能產(chǎn)生電子-空穴對，這會增加自由載流子和導(dǎo)電性，利用這種現(xiàn)象制作而成的二極管稱為光電二極管。化合物半導(dǎo)體二極管也可以制作成發(fā)光二極管和激光二極管。晶體管雙極型晶體管由兩個p-n結(jié)構(gòu)成，可形成n-p-n型或p-n-p型。結(jié)之間的中間的區(qū)域或稱為基區(qū)較窄，另外兩個區(qū)域的終端稱為發(fā)射極和集電極。當(dāng)一小電流注入結(jié)之間的基區(qū)和發(fā)射區(qū)時會改變基集結(jié)的特性，這樣即使基集結(jié)反偏，仍然能夠傳導(dǎo)電流。受到基極和發(fā)射極電流的控制，將在集電極和發(fā)射極之間產(chǎn)生一個更大的電流。另一種晶體管的類型稱為場效應(yīng)晶體管，它的工作原理是半導(dǎo)體的導(dǎo)電性由電場控制。半導(dǎo)體中的電場能增加自由電子和空穴的數(shù)量，從而改變其導(dǎo)電性。若電場由反偏p-n結(jié)控制則形成結(jié)場效應(yīng)管，若由絕緣氧化層控制則形成金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管。

第七單元人工智能A．課文譯文人工智能人工智能是由機器展示的智能，不同于人類和動物展示的自然智能，它涉及意識和情感。前一類和后一類之間的區(qū)別通常通過所選的首字母縮略詞來體現(xiàn)。強人工智能通常被稱為AGI（通用人工智能），而模仿自然智能的人工智能被稱為ABI（人工生物智能）。主流的人工智能教科書將這一領(lǐng)域定義為“智能代理”的研究：任何感知其環(huán)境并采取行動，最大化成功實現(xiàn)目標(biāo)的設(shè)備。通俗地說，“人工智能”一詞通常用來描述機器（或計算機）模仿人類及人類思維的“認知”功能，例如“學(xué)習(xí)”和“解決問題”。由于機器的能力越來越強，被認為需要“智能”的任務(wù)常常從人工智能的定義中刪除，這種現(xiàn)象被稱為人工智能效應(yīng)。特斯勒定理（Tesler'sTheorem）中的一句妙語說：“人工智能是尚未完成的事情?！崩?，光學(xué)字符識別經(jīng)常被排除在人工智能之外，已經(jīng)成為一種常規(guī)技術(shù)?，F(xiàn)代機器能力通常被歸類為人工智能，包括成功理解人類語言，在策略游戲系統(tǒng)（如象棋和圍棋）中處于最高水平的競爭，自主駕駛汽車、內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（CDN）中的智能路由以及軍事模擬。人工智能作為一門學(xué)科創(chuàng)立于1955年，此后的幾年經(jīng)歷了幾次樂觀的浪潮，接著是失望和資金的流失（被稱為“人工智能的冬天”），再接著是新的方法、取得的成功和資金的重新注入。繼AlphaGo在2015年成功擊敗職業(yè)圍棋選手后，人工智能再次引發(fā)全球廣泛關(guān)注。在其歷史的大部分時間里，人工智能研究一直被劃分為許多子領(lǐng)域，這些子領(lǐng)域之間往往無法相互溝通。這些子領(lǐng)域是基于技術(shù)考慮的，如特定目標(biāo)（如“機器人學(xué)”或“機器學(xué)習(xí)”），特定工具的使用（如“邏輯”或人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)），或深刻的哲學(xué)差異。子領(lǐng)域也基于社會因素（特定機構(gòu)或特定研究人員的工作）。人工智能研究的傳統(tǒng)問題（或目標(biāo)）包括推理、知識表示、規(guī)劃、學(xué)習(xí)、自然語言處理（NLP）、感知以及移動和操縱物體的能力。實現(xiàn)通用智能是人工智能領(lǐng)域的長期目標(biāo)之一。方法包括統(tǒng)計方法、計算智能和傳統(tǒng)的符號人工智能。人工智能中使用了許多工具，包括搜索和數(shù)學(xué)優(yōu)化、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）以及基于統(tǒng)計學(xué)、概率論和經(jīng)濟學(xué)的方法。人工智能領(lǐng)域涉及計算機科學(xué)、信息工程、數(shù)學(xué)、心理學(xué)、語言學(xué)、哲學(xué)和許多其他領(lǐng)域。這個領(lǐng)域建立在這樣一個假設(shè)上：人類的智能“可以如此精確地描述，以至于可以讓一臺機器來模擬它”。這引發(fā)了關(guān)于創(chuàng)造具有類似人類智能的人造生物的思想和倫理的哲學(xué)爭論。這些問題自古以來就被神話、小說和哲學(xué)所探討。有些人還認為，如果人工智能的發(fā)展有增無減，它將對人類構(gòu)成威脅。還有些人認為，人工智能不同于以往的技術(shù)革命，它將造成大規(guī)模失業(yè)的風(fēng)險。二十一世紀，隨著計算機能力、大數(shù)據(jù)和理論認識的同步發(fā)展，人工智能技術(shù)重新興起；人工智能技術(shù)已成為科技產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，有助于解決計算機科學(xué)、軟件工程和運籌學(xué)中許多具有挑戰(zhàn)性的問題。習(xí)題答案I.FFTTII.ArtificialIntelligence 人工智能ArtificialGeneralIntelligence 通用人工智能ArtificialBiologicalIntelligence 人工生物智能NaturalLanguageProcessing 自然語言處理ArtificialNeuralNetworks 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)MachineLearning 機器學(xué)習(xí)III．二十一世紀，隨著計算機能力、大數(shù)據(jù)和理論認識的同步發(fā)展，人工智能技術(shù)重新興起；人工智能技術(shù)已成為科技產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，有助于解決計算機科學(xué)、軟件工程和運籌學(xué)中許多具有挑戰(zhàn)性的問題。C．課內(nèi)閱讀譯文自然語言處理自然語言就是人類所說的語言。與之不同的是編程語言，如java或C++。自然語言處理（NLP）或語音識別處理計算機程序，使機器能夠理解人類的語言，包括口頭和書面。這是自動模式識別的一種特殊形式，稱為語言智能。自然語言處理分為以下幾種應(yīng)用類型：?文本到語音（TTS）這個應(yīng)用程序基于數(shù)字文檔創(chuàng)建文本的口語版本。電子郵件、短信和其他內(nèi)容可以通過這種方式“大聲朗讀”。語音對話系統(tǒng)中的聲學(xué)公告也屬于這一類。這個功能對視障人士特別有用，因為他們可以“閱讀”屏幕信息。?文本到文本（TTT）在TTT應(yīng)用程序中，一個電子文本被轉(zhuǎn)換成另一種語言，也可以使用一個翻譯程序，比如DeepL或GoogleTranslate（谷歌翻譯）。對人工智能系統(tǒng)來說，處理這類數(shù)據(jù)是一種特殊的挑戰(zhàn)。究其原因，是因為每個人都有各自的口頭和書面表達形式。這包括方言、口音、詞匯、音位學(xué)、形態(tài)學(xué)、句法、語義和語用學(xué)。自然語言處理應(yīng)用程序必須能夠理解一句話的“真實”含義，就像人腦一樣，盡管在這些方面存在差異。如果在交流中使用了機智、反語、諷刺、雙關(guān)語和修辭短語，那么對于許多人工智能系統(tǒng)來說，仍然無法正確翻譯。人工智能處理口語的過程稱為自然語言理解（NLU）。特別的挑戰(zhàn)不僅在于一個句子的單純含義，而在于與之相關(guān)的多層含義。這里可以用所謂的四邊形模型的例子來說明。每個口頭信息可以包含四種不同的信息：?事實信息這是關(guān)于具體的，“純粹”的信息的一種說法。?自我啟示通過一條消息，發(fā)送者同時有意或無意地傳遞關(guān)于他自己的信息，這些信息他（她）想或不想與另一個人分享。?情感關(guān)系通過我們使用的術(shù)語和強調(diào)的類型，我們還“揭示”了我們對另一個人的看法以及我們與那個人的關(guān)系。?感染力通常，一條消息還包含著一個發(fā)送給另一個人的請求或邀請。因此，沒有明確定義收件人如何處理我們的信息。我們的談話伙伴可能會用四只耳朵傾聽，并下意識或有意識地決定他或她（想要）從信息中聽到哪個維度。D．課外閱讀譯文機器學(xué)習(xí)機器學(xué)習(xí)的概念最早出現(xiàn)在20世紀50年代，這是人工智能時代的先驅(qū)。1950年，艾倫·圖靈發(fā)表了《機器能思考嗎》論文，提出了著名的人工智能評估測試，我們今天稱之為圖靈測試。1959年，亞瑟·塞繆爾創(chuàng)造了“機器學(xué)習(xí)”這個詞。機器學(xué)習(xí)（ML）可以廣義地定義為利用經(jīng)驗來提高性能或做出準(zhǔn)確預(yù)測的計算方法。我們將機器學(xué)習(xí)定義為對重要數(shù)據(jù)進行的一系列數(shù)學(xué)操作，以獲得有價值的見解。它是從實例和經(jīng)驗中學(xué)習(xí)的算法，而不是硬編碼的規(guī)則。通常，機器學(xué)習(xí)問題主要有三種類型：有監(jiān)督學(xué)習(xí)、無監(jiān)督學(xué)習(xí)和強化學(xué)習(xí)。?有監(jiān)督機器學(xué)習(xí)問題是我們希望基于一組例子進行預(yù)測的問題。?無監(jiān)督機器學(xué)習(xí)問題是這樣的問題：我們的數(shù)據(jù)沒有一組定義的類別，相反，我們正在尋找機器學(xué)習(xí)算法來幫助我們組織數(shù)據(jù)。也就是說，有監(jiān)督機器學(xué)習(xí)問題是有一組我們想用來預(yù)測未來的歷史數(shù)據(jù)點，無監(jiān)督機器學(xué)習(xí)問題是有一組我們想用機器學(xué)習(xí)來幫助我們組織或理解的數(shù)據(jù)點。強化學(xué)習(xí)包括系統(tǒng)必須完成的特定任務(wù)或目標(biāo)。在整個過程中，它接收反饋學(xué)習(xí)所需要的行為。例如，系統(tǒng)在執(zhí)行操作時遇到錯誤或獲得最有利結(jié)果的獎勵。因此，程序能夠通過強化信號學(xué)習(xí)最有效的方法。雖然數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)（KDD）似乎只解決了數(shù)據(jù)科學(xué)的主要問題，但機器學(xué)習(xí)提高了它的業(yè)務(wù)效率。機器學(xué)習(xí)技術(shù)大致可以分為四個不同的領(lǐng)域：分類、聚類、關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)和數(shù)值預(yù)測。應(yīng)用于文本的分類是文本分類的主題，它是將一組文檔從預(yù)定義的集合自動分類為類別（或類或主題）的任務(wù)。文檔的直接分類被用于信息檢索系統(tǒng)的文檔索引、文本過濾（包括防止電子郵件是垃圾郵件）、網(wǎng)頁分類和許多其他應(yīng)用程序。根據(jù)具體應(yīng)用，分類也可以用于文本的較小部分（段落、句子、單詞），如文檔分割、主題跟蹤或詞義消歧。在機器學(xué)習(xí)方法中，對看不見的文本進行分類之前，分類算法（分類器）是在預(yù)先分類的標(biāo)記數(shù)據(jù)上進行訓(xùn)練的。文本聚類技術(shù)的使用可以在兩個層次上實現(xiàn)。通過識別相似的聚類來分析文檔集合只需要使用已知的聚類算法和文檔相似性度量。在文檔內(nèi)聚類可能更具挑戰(zhàn)性，因為它需要對文本進行預(yù)處理，并隔離要聚類的對象，如句子、單詞或某些需要派生的結(jié)構(gòu)。關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)本質(zhì)上是分類的一種推廣，其目的是捕捉數(shù)據(jù)集中實例的任意特征（也稱為屬性）之間的關(guān)系。從這個意義上說，分類只捕獲所有特征與指定類別的一個特征之間的關(guān)系。直接將關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)應(yīng)用于文本是不太可行的，因為文檔表示具有高維性，即相當(dāng)多的特征（其中許多特征可能不是很有用）。對從文本中提取的信息使用關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)（例如，使用分類和/或聚類）是另一回事，可以產(chǎn)生許多有用的見解。數(shù)值預(yù)測（廣義上也叫回歸）是分類的另一種推廣，分類特征不是離散的而是連續(xù)的。這種定義上的微小變化導(dǎo)致了分類和回歸算法內(nèi)部的巨大差異。然而，通過將預(yù)測的數(shù)字特征劃分為有限個區(qū)間，每個回歸算法也可以用于分類。相反的情況通常是不可能的。同樣，與關(guān)聯(lián)學(xué)習(xí)一樣，除了用于分類（特別是當(dāng)需要信念度量時，但這也可以通過大多數(shù)分類算法實現(xiàn)），在文本上簡單地應(yīng)用回歸并不是特別有用。數(shù)據(jù)挖掘和非常流行的機器學(xué)習(xí)是有區(qū)別的。盡管如此，機器學(xué)習(xí)仍然是關(guān)于創(chuàng)建算法以提取有價值的見解，它非常注重在動態(tài)變化環(huán)境中的持續(xù)使用，并強調(diào)根據(jù)以前的經(jīng)驗對算法進行調(diào)整、再培訓(xùn)和更新。機器學(xué)習(xí)的目標(biāo)是不斷地適應(yīng)新的數(shù)據(jù)，并在其中發(fā)現(xiàn)新的模式或規(guī)則。有時，它可以實現(xiàn)沒有人類的指導(dǎo)和明確的重新編程。由于最近一些理論和技術(shù)的突破，機器學(xué)習(xí)是當(dāng)今數(shù)據(jù)科學(xué)中發(fā)展最為活躍的領(lǐng)域。它們引發(fā)了自然語言處理、圖像識別，甚至機器產(chǎn)生新的圖像、音樂和文本。機器學(xué)習(xí)仍然是構(gòu)建人工智能的主要“工具”。要將機器學(xué)習(xí)應(yīng)用于實際，甚至學(xué)習(xí)機器學(xué)習(xí)，有兩種方法。首先，學(xué)習(xí)如何使用提供不同功能的黑盒子。其次，學(xué)習(xí)如何編寫算法和找到系數(shù)，擬合模型，找到優(yōu)化點等等，這樣你就可以根據(jù)你的需求來管理應(yīng)用程序。但是，如果你只是想配合使用，那么有一些庫和應(yīng)用程序編程接口可以幫助你完成工作。企業(yè)正在使用機器學(xué)習(xí)技術(shù)來分析客戶的購買歷史，并為下一次購買提供個性化的產(chǎn)品建議。這種捕獲、分析和使用客戶數(shù)據(jù)以提供個性化購物體驗的能力是銷售和營銷的未來。在運輸部門，基于旅行歷史和跨各種路線旅行的模式，機器學(xué)習(xí)可以幫助運輸公司預(yù)測某些路線上可能出現(xiàn)的潛在問題，并據(jù)此建議客戶選擇不同的路線。運輸公司和物流公司正逐漸利用機器學(xué)習(xí)技術(shù)進行數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)建模，以做出明智的決策，幫助客戶在出行時做出明智的決策。

第八單元處理器A．課文譯文AT89C51（單片機）AT89C51是一種低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，帶有4KB可編程、可擦除的只讀閃存（PEROM）。把通用的8位CPU與Flash內(nèi)存集成在了一塊單獨的芯片上，AT89C51是一種功能強大的微控制器，它為許多嵌入式控制應(yīng)用提供了具有高度靈活性和成本效益的解決方案。AT89C51具有以下標(biāo)準(zhǔn)特點：4KB閃