本书作为电工电子类课程改革的系列教材之一,将传统的“模拟电子技术”和“数字电子技术”的公共基础部分与基本电工原理、基本电路理论有机地融合在一起,为学习后续的“集成数字电子技术”和“集成模拟电子技术”等课程打下必要的电工原理、基本电路分析、半导体器件和基于半导体器件的基本逻辑门、基本组态放大器等基础。因而属于集成电子技术的先导性课程教材。
本书作为各级各类高等学校理工科专业的本科生、专科生的教材,最好与同系列教材的另外几本书配套使用;但也可作为非理工科专业和少数对电知识要求不高的理工科专业的电工电子技术入门性教材而单独使用;还可作为社会上一切电子技术业余爱好者的启蒙读物。
第1章 电路模型和电路定律
1.1 电路与电路模型
1.1.1 电路
1.1.2 电路模型与集总假设
1.2 电路的基本物理量及参考方向
1.2.1 电流
1.2.2 电位、电压和电动势
1.2.3 电压、电流的参考方向
1.2.4 电路的功、功率和额定值
1.3 无源电路元件
1.3.1 电阻元件
1.3.2 电容元件
1.3.3 电感元件
1.4 有源电路元件
1.4.1 电压源
1.4.2 电流源
1.4.3 实际电源的两种模型及其等效变换
1.4.4 受控源
1.5 基尔霍夫定律
1.5.1 基尔霍夫电流定律
1.5.2 基尔霍夫电压定律
1.6 电路的基本状态
思考题与习题
第2章 电路的分析方法
2.1 支路电流法
2.2 结点电压法
2.3 叠加原理
2.3.1 线性系统及其性质
2.3.2 叠加原理
2.4 二端网络的等效变换
2.5 戴维南定理与诺顿定理
2.6 含受控源电路的分析方法
2.7 非线性电阻电路分析
思考题与习题
第3章 正弦交流电路
3.1 正弦量的基本概念
3.2 正弦量的相量表示法
3.3 元件约束和基尔霍夫定律的相量形式
3.4 复阻抗和复导纳
3.4.1 复阻抗
3.4.2 复导纳
3.5 正弦交流电路分析方法
3.6 正弦交流电路的功率
3.6.1 功率
3.6.2 功率因数的提高
3.7 正弦交流电路的频率特性
3.7.1 RC串联电路的频率特性
3.7.2 谐振电路
3.8 非正弦周期信号电路
3.8.1 周期信号的傅里叶级数
3.8.2 非正弦周期信号
3.8.3 非正弦周期信号电路的谐波分析法
3.9 三相电路
3.9.1 三相电源
3.9.2 三相电源和负载的连接方式
3.9.3 三相电路的计算
3.9.4 三相电路的功率
3.10 安全用电常识
思考题与习题
第4章 电路的暂态分析
4.1 换路原则与电压和电流的初始值的计算
4.2 一阶电路的零输入响应
4.2.1 RC串联电路的零输入响应
4.2.2 RC电路的时间常数
4.2.3 RL电路的零输入响应
4.3 一阶电路的零状态响应
4.3.1 RC电路的零状态响应
4.3.2 RL电路的零状态响应
4.4 一阶电路的全响应和三要素法
4.4.1 一阶电路的全响应
4.4.2 一阶电路的三要素法
4.5 一阶电路对矩形脉冲的响应
4.5.1 RC微分电路
4.5.2 RC积分电路
4.6 二阶电路的零输入响应
思考题与习题
第5章 半导体器件基础
5.1 P型、N型半导体与PN结
5.1.1 本征半导体
5.1.2 P型半导体
5.1.3 N型半导体
5.1.4 PN结
5.2 半导体二极管及其伏安特性
5.2.1 二极管的结构
5.2.2 二极管的伏安特性
5.2.3 二极管的电路模型
5.2.4 二极管的主要参数
5.2.5 二极管应用实例
5.3 半导体三极管及其放大与开关特性
5.3.1 半导体三极管的结构和分类
5.3.2 半导体三极管的电流放大原理
5.3.3 半导体三极管的特征曲线
5.3.4 半导体三极管的主要参数
5.4 场效应管及其放大与开关特性
5.4.1 N沟道增强型场效应管
5.4.2 N沟道耗尽型场效应管
5.4.3 各种MOS场效应管的比较及其参数
5.4.4 VMOS功率管
思考题与习题
第6章 基本逻辑运算与逻辑门
6.1 算术运算与逻辑运算
6.2 三种基本逻辑运算与逻辑门
6.2.1 “与”运算和“与”门
6.2.2 “或”运算和“或”门
6.2.3 “非”运算和“非”门
6.3 逻辑门电路与正、负逻辑门概念
6.4 分立元件门电路
6.4.1 二极管与门电路
6.4.2 二极管或门电路
6.4.3 三极管非门(反相器)电路
6.4.4 二极管—三极管复合门电路
6.5 TTL门电路典型结构与工作原理
6.5.1 TTL与非门电路
6.5.2 其他功能的TTL门电路
6.6 TTL门电路主要参数和外部特性曲线
6.7 CMOS门电路及其使用特点
6.7.1 CMOS反相器
6.7.2 CMOS门电路的其他输出形式
6.7.3 CMOS门电路的外部特性
6.8 TTL电路与CMOS电路的接口
6.8.1 连接规则
6.8.2 用TTL电路驱动CMOS电路
6.8.3 用CMOS电路驱动TTL电路
思考题与习题
第7章 基本组态放大电路
7.1 概述
7.2 三极管共射极放大电路及其静态、动态分析
7.2.1 基本电路
7.2.2 电路的静态分析
7.2.3 电路的动态分析
7.2.4 工作点稳定的共发射极放大电路
7.3 三极管共集电极放大电路及其分析
7.3.1 静态工作点确定
7.3.2 动态特性参数计算
7.3.3 主要特点和应用
7.4 三极管共基极放大电路及其分析
7.4.1 静态工作点确定
7.4.2 动态特性参数计算
7.4.3 主要特点和应用
7.5 场效应管基本放大电路
7.5.1 共源极放大电路
7.5.2 共漏极放大电路
7.5.3 恒流源电路
思考题与习题
第8章 数制和码制
8.1 常用数制及其相互转换
8.1.1 常用数制
8.1.2 常用数制间数的转换
8.2 常用码制
8.2.1 二—十进制码(BCD码)
8.2.2 格雷码
8.2.3 奇偶校验码
思考题与习题
参考文献
本书和《集成数字电子技术》、《集成模拟电子技术》、《EDA技术与设计实践》三本书一起,构成一套电工电子类课程改革系列教材。该系列教材所体现的教学内容及其组织体系思想,是作者及所在单位多年来对电工电子类课程从体系上到内容上进行教学研究和教学改革的结晶。有关改革思想不仅在本单位教学实践中收到良好效果,而且在各级各类教学学术研讨会上得到国内同行的广泛认同,并应邀在《高等教育研究》、《当代教育》等多种教研学术杂志上撰文交流,受到好评和鼓励。尤其值得一提的是,该系列教材还得到我国著名电子学专家、原国家教委电子技术课程教学指导小组组长、华中科技大学教授康华光老先生的褒扬赞赏和“湖南省高等教育21世纪教材”计划的立项支持,康老并专门为系列教材的出版作序。对此,我们深感荣幸和深表谢意。
在该系列教材中,我们根据多年的教学实践体会,以及电子技术和电子设计技术的发展,一改几十年一贯制的“电路分析基础+模电基础+数电基础”的电工电子类课程模式,把这几门课作为一个有机的整体,按学科发展内涵和教育、教学规律,尽量从内容到体系上对它们作出优化处理和改造。我们将“模电”和“数电”的公共基础部分与基本电路理论、基本电工原理融合到一起,构成一门“电工电子技术导论”课,而将原来的“模电”和“数电”改为以导论课为基础,只讲基于集成电路的数字/模拟电路分析与设计,而且从SSI到MSI、再到LSI,集成规模越大,越把它作为课程的重点,最后都归结到基于LSI的数字/模拟EDA,并在其后单开一门“EDA技术与设计实践”的设计实践性为主的课程。这样形成一个新的电工电子系列课程体系,既可保持内容上的科学性、基础性、完整性,又可体现先进性、实用性,较好地反映和适应电子技术与电子设计技术发展的现状和趋势,还可以用相对较少的学时数实现上述“五性”的统一。
本系列教材的主编和编者,全部是从事相关基础课和专业基础课教学多年,且有多课程教学经验的专业教师,不仅有较丰富的教学实践经验,而且有较丰富的电子技术与计算机应用方面的科研实践经验,对这几门课程的内涵、特点、相关性、应用等都有较深刻的认识和切身体验,其中多数人还有较丰富的写书、出书经验。我认为,由这样一批教师来统一策划、主编和编写相关性很强的同一系列课程的教材,不仅有利于统一写作风格、优化内容衔接、加强课程间相关内容的联系和融合,而且非常有利于从继承与发展的结合上来准确把握(取舍)内容,从理论与实践的结合上来合理组织内容,按人的认知规律和创新教育需要来科学阐释内容,从而编写出一套特色鲜明、模式新颖、适于创新能力培养,具有较高质量的新型系列教材。这也正是本人策划、主编这套教材的初衷和出发点。当然,能否如愿以偿,有待使用实践的检验。
本书包括8章内容。从第1章到第8章分别为:电路模型和电路定律,电路的分析方法,正弦交流电路,电路的暂态分析,半导体器件基础,基本逻辑运算与逻辑门,基本组态放大电路,数制和码制。其中第1~4章由刘国福编写,第5~8章由刁节涛编写。邹逢兴作为主编,策划、提出了全书内容及组织结构,并对书稿从内容上到文字上进行了仔细修改。
国防科技大学刘少克教授、张玘教授、谢克彬副教授、李云钢副教授、李杰副教授、史美萍副教授、翁飞兵副教授等参加了对本书内容和结构的讨论,提出过许多很好的建议,在此谨向他们表示衷心的感谢!
本书作为课程改革的系列教材之一,内容取舍和结构模式都具有探索性,加之作者水平有限,一定存在不足、不当之处,敬请专家、同行老师和广大读者提出宝贵意见。
邹逢兴
2004年3月于国防科大