本書對基本的電氣和電子概念、工程電路及應(yīng)用、故障排查進(jìn)行了闡述，分為直流電路、交流電路和元器件三個部分。本書提供大量的應(yīng)用案例，故障排查與計算機仿真貫穿始終，步驟詳細(xì)的例題、形式多樣的練習(xí)便于讀者自學(xué)。
※理論簡明，實例豐富，既有詳細(xì)的解答步驟還輔以啟發(fā)式的問題，加強讀者的系統(tǒng)思考和工程能力。
※內(nèi)容闡述與大量精美的工程電路圖緊密結(jié)合，讀者可以按圖索驥 ，直接獲得實際電路的解答。
※仿真設(shè)計貫穿全書，包含大量Multisim和LTspice仿真電路練習(xí)。
※全書大量詳實且實用的技術(shù)小貼士，幫助讀者拓展工程能力。
前 言
2018年4月，我們得知湯姆·弗洛伊德去世的消息，深感悲痛。在過去的幾十年里，他出版的圖書為電子技術(shù)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。他在電子學(xué)領(lǐng)域具有深邃而清晰的思維力、洞察力和創(chuàng)新力，他的卓越和不懈追求將被人們深深懷念。
本書作者有幸與他共事了30多年，因此本版繼承了以前版本的電氣和電子學(xué)基本概念、應(yīng)用案例和故障排查方面的傳統(tǒng)，除了保留第8版介紹的內(nèi)容外，還進(jìn)行了擴展，更新了原書中的材料并加入了一些新內(nèi)容，如新的電池技術(shù)和可再生能源技術(shù)等。
本書分為3個主要部分：第1～7章為直流電路部分，第8～15章為交流電路部分，第16～21章為元器件部分。直流電路和交流電路部分涵蓋了電阻、電容和電感的直/交流電路的內(nèi)容。元器件部分介紹了電子元器件和電路的基本類型。
與上一版相比，本書增加了許多新的示例，以支持修訂和擴展的主題，所有示例都經(jīng)過了全面且準(zhǔn)確的審閱。許多例子用計算器符號（）進(jìn)行標(biāo)記，給出了兩種科學(xué)計算器（TI-84 Plus CE和HP Prime）的使用計算說明。許多例題都提供了LTspice和Multisim兩種電路仿真文件。與以往版本一樣，故障排查仍然是本版的重要組成部分，大部分章都有一節(jié)專門討論該內(nèi)容。另外，除第1章外的各章最后都提供了一個與該章內(nèi)容相關(guān)的實際應(yīng)用案例。
與之前的版本一樣，本書將電子運動的方向作為電流方向。為了分析電路，一般有兩種假定電流方向的方式，即電子流動方向和傳統(tǒng)電流方向。就電路分析而言，這兩種方法沒有太大區(qū)別。電子流動方向是從電壓源的負(fù)極通過負(fù)載，然后回到電壓源的正極，它是電子通過導(dǎo)體的實際方向。傳統(tǒng)電流方向是從電壓源的正極通過負(fù)載，然后回到電壓源的負(fù)極。雖然電流的影響是可以觀察到的，但電流本身是看不到的，所以只要保持使用同種假設(shè)，這些假設(shè)方向不影響電路的分析。本書使用電子流動方向，即將電子的運動方向規(guī)定為電流的方向。
新增內(nèi)容
增加了電子技術(shù)的最新發(fā)展和應(yīng)用，如電池、SMD組件、LED應(yīng)用、光電耦合器和光隔離器、霍爾效應(yīng)傳感器、多層PCB等。
修訂了第20章，用新的儀表放大器、新的隔離放大器、新的施密特觸發(fā)電路等替換舊的儀表放大器。增加了使用集成電路（IC）的電動機監(jiān)控系統(tǒng)的多層PCB的制作。
增加了量綱分析、電氣安全知識、綠色環(huán)保技術(shù)的RoHS指令、WEEE指令的介紹和新的插圖。
針對電磁兼容（EMC）問題，增加了在實際電路設(shè)計中的討論。
增加了新的儀器和使用介紹，包括熱成像儀，高斯計，任意函數(shù)、波形發(fā)生器和示波器（包括混合信號示波器）等。
針對無源元件，增加了磁阻隨機存取存儲器（MRAM）、平面磁器件、脈沖變壓器、峰值變壓器、聚合物電解電容器、超級電容器、鐵氧體磁珠、熱敏電阻、熱電偶和熱電偶信號調(diào)節(jié)器等討論。
增加了固態(tài)器件介紹和設(shè)計考慮因素，包括肖特基二極管、新LED 技術(shù)、新運算放大器和穩(wěn)壓器穩(wěn)定性等。
在科學(xué)計算器的示例中，增加了計算器圖形顯示功能、方法和示例。
在故障排查的討論中，增加了啟發(fā)式解決問題方法，以及使用熱成像儀檢測熱等內(nèi)容。
增加了在線文件，包括故障電路排查、各章節(jié)電路的Multisim 14仿真文件，以及LTspice Ⅳ視頻教程文件等。
特色
僅要求讀者具備基礎(chǔ)代數(shù)和幾何、三角的數(shù)學(xué)知識。
插圖豐富。
每章開篇大多數(shù)包括學(xué)習(xí)目標(biāo)、應(yīng)用案例概述、引言等。
每章都有大量的例題，每個例題都包含問題和答案。大多數(shù)問題的解答都給出了詳細(xì)計算步驟。
許多例題都給出了Multisim和LTspice仿真練習(xí)。
每小節(jié)的末尾基本都有學(xué)習(xí)效果檢測題目，并在每章的末尾給出答案。
多數(shù)章包含故障排查方面的內(nèi)容。
除第1章外，各章都有應(yīng)用案例。
充實的安全小貼士、人物小貼士和技術(shù)小貼士。
每章末尾都有本章總結(jié)。
每章末尾都有對/錯判斷、自我檢測的題目，答案在每章的末尾給出。
在大多數(shù)章的末尾，有練習(xí)故障排查的習(xí)題，答案在每章的末尾給出。
每章都有按節(jié)設(shè)計的習(xí)題，習(xí)題分成基本和較難兩類，較難的習(xí)題用星號加以標(biāo)注，本書末尾給出了奇數(shù)序號習(xí)題的答案。
本書使用標(biāo)準(zhǔn)的電阻和電容值。
讀者資源
本書的配套網(wǎng)站（網(wǎng)址：www.pearsonhighered.com/careersresources）包括Multisim電路仿真文件、LTspice Ⅳ的入門教程、科學(xué)計算器的簡介等，其中具有前綴E的文件指的是本書相關(guān)章節(jié)例題中的仿真電路，前綴為P的文件指的是本書相關(guān)章節(jié)習(xí)題中的仿真電路。所有電路均使用Multisim和LTspice軟件創(chuàng)建。在配套網(wǎng)站上還有多項選擇題、對/錯題、填空題和電路分析測試，這些可以用來加強讀者對本書內(nèi)容的理解。
若要使用Multisim電路仿真文件，必須在計算機上安裝Multisim軟件，但這對于掌握本書的內(nèi)容并非必不可少。
本書中計算器的使用
復(fù)雜數(shù)學(xué)問題的解答離不開計算設(shè)備。
托馬斯·L. 弗洛伊德（Thomas L. Floyd） 1964年獲得美國佛羅里達(dá)大學(xué)電氣工程學(xué)士學(xué)位，同年在德州儀器公司開始職業(yè)生涯，1968年獲得南衛(wèi)理公會大學(xué)電氣工程碩士學(xué)位，之后在馬丁·瑪麗埃塔公司任職高級工程師，從事導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)的研發(fā)。
譯者序
前言
第一部分 直流電路
第1章 數(shù)值與單位 2
1.1 科學(xué)與工程記數(shù)法 2
1.2 國際單位制單位與詞頭 6
1.3 國際單位制詞頭之間的轉(zhuǎn)換 7
1.4 測量數(shù)值 9
1.5 電氣安全 11
第2章 電壓、電流與電阻 19
2.1 原子 19
2.2 電荷 22
2.3 電壓 25
2.4 電流 33
2.5 電阻 36
2.6 電路 45
2.7 基本電路測量 54
2.8 綠色技術(shù) 60
應(yīng)用案例 62
第3章 歐姆定律、能量和功率 72
3.1 歐姆定律 72
3.2 歐姆定律的應(yīng)用 76
3.3 能量與功率 80
3.4 電路的功率 83
3.5 電阻的額定功率 86
3.6 電阻中的能量轉(zhuǎn)換和電壓降 89
3.7 穩(wěn)壓電源與電池 90
3.8 故障排查方法 94
應(yīng)用案例 97
第4章 串聯(lián)電路 109
4.1 串聯(lián)電阻 109
4.2 串聯(lián)電路的總電阻 111
4.3 串聯(lián)電路的電流 115
4.4 歐姆定律的應(yīng)用 116
4.5 電壓源的串聯(lián) 120
4.6 基爾霍夫電壓定律 122
4.7 分壓器 127
4.8 串聯(lián)電路的功率 133
4.9 電壓的測量 135
4.10 故障排查 138
應(yīng)用案例 143
第5章 并聯(lián)電路 158
5.1 并聯(lián)電阻 158
5.2 并聯(lián)電路的總電阻 161
5.3 并聯(lián)電路的電壓 165
5.4 歐姆定律的應(yīng)用 167
5.5 基爾霍夫電流定律 170
5.6 分流器 175
5.7 并聯(lián)電路的功率 178
5.8 故障排查 180
應(yīng)用案例 185
第6章 串-并聯(lián)電路 202
6.1 識別串-并聯(lián)關(guān)系 202
6.2 串-并聯(lián)電路的分析 207
6.3 有載分壓器 214
6.4 電壓表的負(fù)載效應(yīng) 219
6.5 惠斯通電橋 221
6.6 戴維南定理 225
6.7 最大功率傳輸定理 233
6.8 疊加定理 236
6.9 故障排查 240
應(yīng)用案例 244
第7章 磁和電磁 260
7.1 磁場 260
7.2 電流的磁效應(yīng) 268
7.3 電磁設(shè)備 273
7.4 磁滯 279
7.5 電磁感應(yīng) 281
7.6 直流發(fā)電機 286
7.7 直流電動機 291
應(yīng)用案例 294
第二部分 交流電路
第8章 交流電流與電壓概述 301
8.1 正弦波形 301
8.2 正弦電壓和電流 307
8.3 正弦波相位角的度量 310
8.4 正弦波表達(dá)式 314
8.5 交流電路分析 317
8.6 交流發(fā)電機 321
8.7 交流電動機 325
8.8 非正弦波 328
8.9 示波器 334
應(yīng)用案例 341
第9章 電容 354
9.1 基本電容器 354
9.2 電容的類型 360
9.3 電容串聯(lián) 367
9.4 電容并聯(lián) 371
9.5 直流電路中的電容 373
9.6 正弦交流電路中的電容 381
9.7 電容的應(yīng)用 388
應(yīng)用案例 392
第10章 RC正弦交流電路 404
10.1 RC串聯(lián)電路的正弦響應(yīng) 404
10.2 RC串聯(lián)電路的阻抗和相位角 405
10.3 RC串聯(lián)電路的分析 407
10.4 RC并聯(lián)電路的阻抗和相位角 416
10.5 RC并聯(lián)電路的分析 419
10.6 RC串-并聯(lián)電路的分析 423
10.7 RC電路的功率 427
10.8 RC電路的基本應(yīng)用 431
10.9 故障排查 437
應(yīng)用案例 441
第11章 電感 453
11.1 基本電感 453
11.2 電感的類型 458
11.3 電感的串聯(lián)與并聯(lián) 460
11.4 直流電路中的電感 462
11.5 正弦交流電路中的電感 470
11.6 電感的應(yīng)用 476
應(yīng)用案例 478
第12章 RL正弦交流電路 486
12.1 RL串聯(lián)電路的正弦響應(yīng) 486
12.2 RL串聯(lián)電路的阻抗和相位角 487
12.3 RL串聯(lián)電路的分析 489
12.4 RL并聯(lián)電路的阻抗和相位角 496
12.5 RL并聯(lián)電路的分析 499
12.6 RL串-并聯(lián)電路的分析 502
12.7 RL電路的功率 506
12.8 RL電路的基本應(yīng)用 508
12.9 故障排查 512
應(yīng)用案例 516
第13章 RLC正弦交流電路及
諧振 526
13.1 RLC串聯(lián)電路的阻抗和相位角 526
13.2 RLC串聯(lián)電路的分析 528
13.3 RLC串聯(lián)電路的諧振 532
13.4 串聯(lián)諧振濾波器 538
13.5 RLC并聯(lián)電路的分析 546
13.6 RLC并聯(lián)電路的諧振 551
13.7 并聯(lián)諧振濾波器 558
13.8 諧振電路的基本應(yīng)用 563
應(yīng)用案例 566
第14章 變壓器 573
14.1 互感 573
14.2 基本變壓器 575
14.3 升壓變壓器和降壓變壓器 578
14.4 二次負(fù)載 581
14.5 反射電阻 582
14.6 阻抗匹配 584
14.7 變壓器額定值和特性參數(shù) 586
14.8 抽頭、多繞組和脈沖變壓器 589
14.9 故障排查 593
應(yīng)用案例 594
第15章 積分器與微分器對脈沖輸入的
響應(yīng) 603
15.1 RC積分器 603
15.2 RC積分器對單個脈沖輸入的
響應(yīng) 605
15.3 RC積分器對周期性脈沖輸入的
響應(yīng) 608
15.4 RC微分器對單個脈沖輸入的
響應(yīng) 612
15.5 RC 微分器對周期性脈沖輸入的
響應(yīng) 616
15.6 RL積分器對脈沖輸入的響應(yīng) 618
15.7 RL微分器對脈沖輸入的響應(yīng) 622
15.8 積分器和微分器的應(yīng)用 625
15.9 故障排查 628
應(yīng)用案例 629
第三部分 元器件
第16章 二極管及其應(yīng)用 639
16.1 半導(dǎo)體導(dǎo)論 639
16.2 二極管 644
16.3 二極管特性 648
16.4 二極管整流電路 651
16.5 二極管保護電路 660
16.6 穩(wěn)壓電源 662
16.7 專用二極管 668
16.8 故障排查 677
應(yīng)用案例 680
第17章 晶體管及其應(yīng)用 692
17.1 雙極型晶體管的工作原理 692
17.2 BJT A類放大器 696
17.3 BJT B類放大器 709
17.4 BJT開關(guān) 713
17.5 場效應(yīng)晶體管的工作原理 715
17.6 FET放大器 723
17.7 反饋振蕩器 728
17.8 故障排查 734
應(yīng)用案例 737
第18章 運算放大器 749
18.1 運算放大器概述 749
18.2 差分放大器 751
18.3 運算放大器參數(shù) 757
18.4 負(fù)反饋 762
18.5 負(fù)反饋運算放大器 764
18.6 運算放大器電阻 769
18.7 故障排查 772
應(yīng)用案例 774
第19章 基本運算放大器 783
19.1 比較器 783
19.2 求和放大器 788
19.3 積分器和微分器 792
19.4 振蕩器 797
19.5 有源濾波器 803
19.6 電壓穩(wěn)壓器 810
應(yīng)用案例 817
第20章 專用運算放大器電路 825
20.1 儀表放大器 825
20.2 隔離放大器 830
20.3 運算跨導(dǎo)放大器 834
20.4 有源二極管電路 841
20.5 電流源和轉(zhuǎn)換器 846
應(yīng)用案例 847
第21章 測量、轉(zhuǎn)換和控制 857
21.1 溫度檢測 857
21.2 應(yīng)變、壓力和流速測量 867
21.3 運動測量 871
21.4 采樣-保持電路 873
21.5 模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換 876
21.6 功率控制電路 879
應(yīng)用案例 882
附錄
附錄A 標(biāo)準(zhǔn)電阻值表 891
附錄B 電容的顏色標(biāo)識和
代碼標(biāo)識 893
附錄C 諾頓定理和彌爾曼定理 897
附錄D 奇數(shù)序號習(xí)題答案 903
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