本書為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材,繼承了作者已出版的《電工電子技術(上、下)》 (“十五”國家級規(guī)劃教材)、《電工電子技術基礎教程》的建設成果,編寫時力圖通俗易懂,大幅壓縮了電工電子技術各基礎理論,進一步強調了應用。全書共分為兩篇: 上篇為電工基礎,內容包括電路、變壓器、電動機及其控制;下篇為電子技術,內容包括模擬電子技術、數字電子技術。各章均備有較多的例題、習題、思考題,并對電路、數字電子技術嵌入了計算機仿真結果(程序或分析過程).
本書及其配套資源構成了全立體化的電工電子技術教材,包括文字、電子兩種形式。文字教材包括主教材(本書)、《電工電子實訓教程》、《電工電子技術全程輔導》三本書;電子教材的公開教學網站(http: //dgdz.ccee.cqu.edu.cn) ,有著比文字教材更豐富的內容,對讀者在較短時間內理解并掌握本教材內容有較大幫助。
本書編寫時參照了教育部最新制定的《高職高專教育電工電子技術課程教學基本要求》,可作為三年制機械類、計算機類及其他工程技術類相關專業(yè)《電工電子技術》課程教材,也可選作為本科少學時課程教材,還可供渴望快速學習電工電子技術的讀者自學使用。
本書為“普通高等教育‘十一五’國家級規(guī)劃教材”。
半導體器件的出現(xiàn)賦予了電子的流動以新的內涵,半導體器件的應用使這種能量的流動成為一種信號的傳遞,一種超強功能的集成信息的傳輸。集成電路的問世引起了電子技術領域一場新的革命,超大規(guī)模集成電路的誕生推動著一個新的時代的來臨。
在滾滾而來的硅片面前,對真主無比虔誠的伊拉克軍隊無法阻擋數字化師團的前進步伐。人們在驚嘆的同時深深地意識到,信息技術、網絡技術、多媒體技術正悄悄地影響著我們的觀念,改變著我們的生活,一個全新的時代--信息化時代已經來臨。在這個時代里,各種電氣設備在各個領域中均扮演著重要角色甚至關鍵角色,發(fā)揮著越來越重要的作用,掌握電工電子技術的初步知識成為非電類高職高專各專業(yè)學生的基本技能要求。
本書為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材,是作者編寫的第3套電工電子技術課程教材,繼承并發(fā)揚了作者已出版的《電工電子技術(上、下)》 (“十五”國家級規(guī)劃教材)、《電工電子技術基礎教程》的建設成果,編寫時力圖通俗易懂,大幅壓縮了電工電子技術各基礎理論,進一步強調了應用。2008年,本書及以上兩本教材、公開教學網絡共同構成的教學成果“電工電子層次化教學網絡及其配套教材”獲重慶大學教學成果一等獎。
全書共分為兩篇: 上篇為電工基礎,內容包括電路、變壓器、電動機及其控制;下篇為電子技術,內容包括模擬電子技術、數字電子技術。各章均備有較多的例題、習題、思考題,并對電路、數字電子技術嵌入了計算機仿真結果(程序或分析過程).
必須指出的是,“電工電子技術”是一個理論性、專業(yè)性、應用性均較強的課程,所涉及的教學內容廣,內容本身也較難掌握。因此,如何在規(guī)定的學時數內使學生掌握電工電子技術的初步知識,為非電類高職高專各專業(yè)學生在今后的學習和工作中更好地利用和發(fā)揮電器設備在工程中的作用打下堅實的基礎成為教學實施的難點。
本書及其配套資源構成了全立體化的電工電子技術教材,包括文字、電子兩種形式。文字教材包括主教材(本書)、《電工電子實訓教程》、《電工電子技術全程輔導》三本書;教學內容分為三個層次--公共部分、非公共部分(標有“”的小節(jié))、擴展部分(編寫在電子教材中).
本書電子教材在公開教學網站http://dgdz.ccee.cqu.edu.cn上,曾獲“第六屆全國多媒體教育軟件大獎賽”二等獎、“第五屆全國多媒體課件大賽”優(yōu)秀獎,有著比文字教材更豐富的內容,支持智能教學、順序教學、查詢教學、階段復習、課余練習、網絡自測等多種教學段,對讀者在較短時間內理解并掌握本教材內容有較大幫助,可在較大程度上解決“電工電子技術”課程教學內容廣、學時數相對不足的矛盾,非常有利于電工電子技術課程教學活動的開展。
本書文字教材的第1、3章及全書的計算機仿真由胡國慶整理編寫,其余章節(jié)由陳新龍整理編寫。在本教材的建設過程中,有許多老師及同學提出了寶貴的、建設性的意見與建議,并參與了本教材及電工電子技術遠程網站建設的許多工作,在此謹表示感謝。
由于編者水平有限、見解不多,不妥之處在所難免,敬請讀者批評指正。
編 者2007年10月
第1章 直流電路分析3
1.1 電路的組成及其模型3
1.1.1 電路的組成3
1.1.2 電路模型4
1.1.3 電路的基本物理量--電壓和電流5
思考題6
1.2 組成直流電路元件的定義約束與聯(lián)接約束6
1.2.1 電阻元件及其約束6
1.2.2 電源元件及其約束7
1.2.3 元件相互聯(lián)接的回路約束7
1.2.4 元件相互聯(lián)接的結點約束9
思考題10
1.3 電阻元件的聯(lián)接方法及其特點10
1.3.1 電阻元件的串聯(lián)聯(lián)接11
1.3.2 電阻元件的并聯(lián)聯(lián)接12
1.3.3 通過合并串并聯(lián)電阻簡化電路13
1.3.4 電阻元件的其他聯(lián)接形式15
思考題15
1.4 電源元件及其應用16
1.4.1 實際電源的電壓源模型16
1.4.2 實際電源的電流源模型17
1.4.3 開路與短路17
1.4.4 額定值與實際值18
1.4.5 電源元件相互聯(lián)接的特點19
1.4.6 實際電源兩種模型的轉換及其應用20
1.4.7 受控電源21
思考題23
1.5 電路分析基本方法--支路電流法與結點電壓法23
1.5.1 支路電流法24
1.5.2 結點電壓法24
1.5.3 電位的引入26
思考題27
1.6 電路定理28
1.6.1 疊加定理28
1.6.2 戴維寧定理29
習題32
電工電子技術目 錄
第2章 正弦交流電路37
2.1 正弦量及其相量表示37
2.1.1 正弦量的三要素37
2.1.2 兩個同頻率正弦量的相位差40
2.1.3 正弦量的相量表示41
思考題44
2.2 三種基本元件及其交流特性44
2.2.1 電阻元件45
2.2.2 電容元件46
2.2.3 電感元件47
2.2.4 含有動態(tài)元件直流電路的暫態(tài)特性49
思考題51
2.3 三種基本元件的相量模型51
2.3.1 電阻元件的相量模型51
2.3.2 電容元件的相量模型52
2.3.3 電感元件的相量模型54
2.3.4 利用相量模型分析正弦交流電路55
思考題56
2.4 RLC串聯(lián)電路57
2.4.1 RLC串聯(lián)電路各元件的電壓響應特點57
2.4.2 RLC串聯(lián)電路中的功率分析59
2.4.3 RLC串聯(lián)電路中的諧振問題61
思考題64
2.5 功率因數的提高64
思考題67
習題67
第3章 三相電路及其應用74
3.1 三相電壓74
3. 1. 1 三相電壓的形式及其特點74
3.1. 2 三相繞組的聯(lián)接方式75
思考題77
3.2 對稱三相電路的特點77
3.2.1 對稱Y-Y聯(lián)接三相電路的特點77
3.2.2 對稱△-△聯(lián)接三相電路的特點79
3.2.3 對稱三相電路的平均功率80
思考題80
*3.3 三相電路的計算81
思考題84
3.4 發(fā)電、輸電及工業(yè)、企業(yè)配電84
3.4.1 發(fā)電與輸電概述84
3.4.2 工業(yè)、企業(yè)配電的基本知識85
思考題86
3.5 安全用電86
3.5.1 觸電86
3.5.2 接地87
3.5.3 保護接零88
思考題89
習題89
第4章 變壓器92
4.1 磁路的概念及其簡單計算92
4.1.1 磁路及其相關的幾個概念92
4.1.2 磁路的計算94
思考題94
4.2 變壓器的工作原理及特性95
4.2.1 理想變壓器 95
4.2.2 實際變壓器96
4.2.3 變壓器的額定值、外特性及效率97
思考題 100
4.3 變壓器繞組的極性及其聯(lián)接100
4.3.1 變壓器繞組的極性 100
4.3.2 變壓器繞組的聯(lián)接101
思考題102
4.4 三相變壓器和特殊變壓器102
4.4.1 三相變壓器102
4.4.2 特殊用途變壓器103
思考題105
習題105
第5章 三相異步電動機的原理及其應用108
5.1 感應電動機108
5.1.1 感應電動機的運轉原理108
5.1.2 旋轉磁場的產生109
5.1.3 電動機的分類110
思考題110
5.2 三相異步電動機的結構、主要特性及銘牌數據111
5.2.1 三相異步電動機的結構111
5.2.2 三相異步電動機的主要特性112
5.2.3 三相異步電動機轉矩計算的實用公式118
5.2.4 三相異步電動機的銘牌數據119
思考題120
5.3 三相異步電動機的使用120
5.3.1 三相異步電動機的啟動120
5.3.2 三相異步電動機的調速125
5.3.3 三相異步電動機的制動127
思考題128
5.4 三相異步電動機的控制128
5.4.1 常用控制電器128
5.4.2 順序控制的基本電路131
5.4.3 三相異步電動機的常見控制電路135
5.4.4 三相異步電動機的PLC控制系統(tǒng)簡介139
思考題144
習題144
下篇 電 子 技 術
第6章 放大器基礎153
6.1 半導體二極管及其模型153
6.1.1 什么是PN結153
6.1.2 PN結的伏安特性154
6.1.3 二極管的伏安特性及其主要參數155
6.1.4 二極管的簡化電路模型156
6.1.5 二極管的應用157
6.1.6 晶閘管157
思考題158
6.2 半導體三極管及其模型159
6.2.1 三極管的電流控制特性159
6.2.2 三極管的伏安特性160
6.2.3 三極管的主要參數 161
6.2.4 三極管電路模型162
6.2.5 三極管電路的分析方法163
思考題167
6.3 用三極管構成小信號放大器的一般原則167
6.3.1 小信號放大器的一般結構167
6.3.2 放大器的基本性能指標167
6.3.3 基本放大器的工作原理及組成原則169
思考題170
6.4 放大器的3種組態(tài)及其典型電路170
6.4.1 放大器3種組態(tài)的基本電路170
6.4.2 放大器3種組態(tài)的典型電路171
6.5 場效應管放大電路174
6.5.1 場效應管的種類174
6.5.2 場效應管的特性174
6.5.3 場效應管的主要參數176
6.5.4 場效應管的模型177
6.5.5 場效應管放大器的構成179
6.5.6 自給偏壓放大電路179
6.5.7 分壓式偏置電路181
思考題182
習題182
第7章 集成運算放大器及其他模擬集成電路188
7.1 集成運算放大器簡介188
7.1.1 集成運算放大器的組成框圖188
7.1.2 集成運算放大器的符號、類型及主要參數190
7.1.3 集成運算放大器的理想化條件191
7.1.4 什么是反饋192
7.1.5 集成運放的兩種工作狀態(tài)及相應結論193
思考題194
7.2 用集成運放構成放大電路195
思考題198
7.3 用集成運放構成信號運算電路199
7.3.1 用集成運放實現(xiàn)信號的加、減199
7.3.2 用集成運放實現(xiàn)信號的微分與積分200
7.3.3 其他常用集成運算放大器應用電路203
思考題206
7.4 運放電路中的負反饋206
思考題210
7.5 其他常用模擬集成電路210
7.5.1 音頻放大器211
7.5.2 模擬乘法器211
7.5.3 三端穩(wěn)壓器211
習題215
第8章 門電路和組合邏輯電路221
8.1 邏輯代數基礎知識221
8.1.1 概述221
8.1.2 基本邏輯運算225
8.1.3 導出邏輯運算226
8.1.4 集成邏輯門電路228
8.1.5 邏輯代數的公理、公式231
8.1.6 邏輯函數的最小項表達式232
8.1.7 邏輯函數的化簡233
8.1.8 利用任意項化簡邏輯函數239
思考題240
8.2 組合邏輯電路的分析與設計241
8.2.1 概述241
8.2.2 組合邏輯電路的分析241
8.2.3 用小規(guī)模器件實現(xiàn)組合邏輯電路(SSI設計)243
思考題244
8.3 常見中規(guī)模組合邏輯電路芯片原理及其應用245
8.3.1 編碼器245
8.3.2 譯碼器250
8.3.3 數據選擇器253
8.3.4 利用中規(guī)模器件實現(xiàn)組合邏輯電路(MSI設計)255
思考題258
習題259
第9章 觸發(fā)器和時序邏輯電路265
9.1 觸發(fā)器265
9.1.1 什么是觸發(fā)器 265
9.1.2 觸發(fā)器的邏輯功能描述266
9.1.3 常見觸發(fā)器的邏輯功能269
9.1.4 觸發(fā)器的動作特點271
思考題273
9.2 時序邏輯電路的分析273
9.2.1 概述273
9.2.2 時序電路的分析方法275
思考題278
9.3 寄存器與計數器的電路特點279
9.3.1 寄存器279
9.3.2 同步計數器280
9.3.3 異步計數器283
思考題285
9.4 常用中規(guī)模時序邏輯電路芯片的特點及其應用285
9.4.1 集成二進制同步計數器285
9.4.2 集成二進制異步計數器288
9.4.3 集成十進制同步計數器289
9.4.4 集成十進制異步計數器290
9.4.5 用中規(guī)模集成計數器實現(xiàn)N進制計數器291
9.4.6 集成移位寄存器及其應用294
思考題297
9.5 555定時器及其應用297
思考題302
9.6 大規(guī)模集成電路302
9.6.1 數/模轉換器303
9.6.2 模/數轉換器304
9.6.3 存儲器305
9.6.4 用ROM實現(xiàn)組合邏輯電路307
9.6.5 可編程邏輯器件310
習題311
附錄A 用MATLAB分析【例2-1-2】并畫出相量圖319
附錄B 常用導電材料的電阻率和溫度系數322
附錄C MAX+plus II的簡要說明323
附錄D 【例8-2-1】仿真實現(xiàn)327
附錄E 部分習題、思考題答案330
附錄F 本書中所介紹的芯片331
主要參考書335