本书为普通高等教育“十一五”国家级规划教材,继承了作者已出版的《电工电子技术(上、下)》 (“十五”国家级规划教材)、《电工电子技术基础教程》的建设成果,编写时力图通俗易懂,大幅压缩了电工电子技术各基础理论,进一步强调了应用。全书共分为两篇: 上篇为电工基础,内容包括电路、变压器、电动机及其控制;下篇为电子技术,内容包括模拟电子技术、数字电子技术。各章均备有较多的例题、习题、思考题,并对电路、数字电子技术嵌入了计算机仿真结果(程序或分析过程).
本书及其配套资源构成了全立体化的电工电子技术教材,包括文字、电子两种形式。文字教材包括主教材(本书)、《电工电子实训教程》、《电工电子技术全程辅导》三本书;电子教材的公开教学网站(http: //dgdz.ccee.cqu.edu.cn) ,有着比文字教材更丰富的内容,对读者在较短时间内理解并掌握本教材内容有较大帮助。
本书编写时参照了教育部最新制定的《高职高专教育电工电子技术课程教学基本要求》,可作为三年制机械类、计算机类及其他工程技术类相关专业《电工电子技术》课程教材,也可选作为本科少学时课程教材,还可供渴望快速学习电工电子技术的读者自学使用。
本书为“普通高等教育‘十一五’国家级规划教材”。
半导体器件的出现赋予了电子的流动以新的内涵,半导体器件的应用使这种能量的流动成为一种信号的传递,一种超强功能的集成信息的传输。集成电路的问世引起了电子技术领域一场新的革命,超大规模集成电路的诞生推动着一个新的时代的来临。
在滚滚而来的硅片面前,对真主无比虔诚的伊拉克军队无法阻挡数字化师团的前进步伐。人们在惊叹的同时深深地意识到,信息技术、网络技术、多媒体技术正悄悄地影响着我们的观念,改变着我们的生活,一个全新的时代--信息化时代已经来临。在这个时代里,各种电气设备在各个领域中均扮演着重要角色甚至关键角色,发挥着越来越重要的作用,掌握电工电子技术的初步知识成为非电类高职高专各专业学生的基本技能要求。
本书为普通高等教育“十一五”国家级规划教材,是作者编写的第3套电工电子技术课程教材,继承并发扬了作者已出版的《电工电子技术(上、下)》 (“十五”国家级规划教材)、《电工电子技术基础教程》的建设成果,编写时力图通俗易懂,大幅压缩了电工电子技术各基础理论,进一步强调了应用。2008年,本书及以上两本教材、公开教学网络共同构成的教学成果“电工电子层次化教学网络及其配套教材”获重庆大学教学成果一等奖。
全书共分为两篇: 上篇为电工基础,内容包括电路、变压器、电动机及其控制;下篇为电子技术,内容包括模拟电子技术、数字电子技术。各章均备有较多的例题、习题、思考题,并对电路、数字电子技术嵌入了计算机仿真结果(程序或分析过程).
必须指出的是,“电工电子技术”是一个理论性、专业性、应用性均较强的课程,所涉及的教学内容广,内容本身也较难掌握。因此,如何在规定的学时数内使学生掌握电工电子技术的初步知识,为非电类高职高专各专业学生在今后的学习和工作中更好地利用和发挥电器设备在工程中的作用打下坚实的基础成为教学实施的难点。
本书及其配套资源构成了全立体化的电工电子技术教材,包括文字、电子两种形式。文字教材包括主教材(本书)、《电工电子实训教程》、《电工电子技术全程辅导》三本书;教学内容分为三个层次--公共部分、非公共部分(标有“”的小节)、扩展部分(编写在电子教材中).
本书电子教材在公开教学网站http://dgdz.ccee.cqu.edu.cn上,曾获“第六届全国多媒体教育软件大奖赛”二等奖、“第五届全国多媒体课件大赛”优秀奖,有着比文字教材更丰富的内容,支持智能教学、顺序教学、查询教学、阶段复习、课余练习、网络自测等多种教学段,对读者在较短时间内理解并掌握本教材内容有较大帮助,可在较大程度上解决“电工电子技术”课程教学内容广、学时数相对不足的矛盾,非常有利于电工电子技术课程教学活动的开展。
本书文字教材的第1、3章及全书的计算机仿真由胡国庆整理编写,其余章节由陈新龙整理编写。在本教材的建设过程中,有许多老师及同学提出了宝贵的、建设性的意见与建议,并参与了本教材及电工电子技术远程网站建设的许多工作,在此谨表示感谢。
由于编者水平有限、见解不多,不妥之处在所难免,敬请读者批评指正。
编 者2007年10月
第1章 直流电路分析3
1.1 电路的组成及其模型3
1.1.1 电路的组成3
1.1.2 电路模型4
1.1.3 电路的基本物理量--电压和电流5
思考题6
1.2 组成直流电路元件的定义约束与联接约束6
1.2.1 电阻元件及其约束6
1.2.2 电源元件及其约束7
1.2.3 元件相互联接的回路约束7
1.2.4 元件相互联接的结点约束9
思考题10
1.3 电阻元件的联接方法及其特点10
1.3.1 电阻元件的串联联接11
1.3.2 电阻元件的并联联接12
1.3.3 通过合并串并联电阻简化电路13
1.3.4 电阻元件的其他联接形式15
思考题15
1.4 电源元件及其应用16
1.4.1 实际电源的电压源模型16
1.4.2 实际电源的电流源模型17
1.4.3 开路与短路17
1.4.4 额定值与实际值18
1.4.5 电源元件相互联接的特点19
1.4.6 实际电源两种模型的转换及其应用20
1.4.7 受控电源21
思考题23
1.5 电路分析基本方法--支路电流法与结点电压法23
1.5.1 支路电流法24
1.5.2 结点电压法24
1.5.3 电位的引入26
思考题27
1.6 电路定理28
1.6.1 叠加定理28
1.6.2 戴维宁定理29
习题32
电工电子技术目 录
第2章 正弦交流电路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 两个同频率正弦量的相位差40
2.1.3 正弦量的相量表示41
思考题44
2.2 三种基本元件及其交流特性44
2.2.1 电阻元件45
2.2.2 电容元件46
2.2.3 电感元件47
2.2.4 含有动态元件直流电路的暂态特性49
思考题51
2.3 三种基本元件的相量模型51
2.3.1 电阻元件的相量模型51
2.3.2 电容元件的相量模型52
2.3.3 电感元件的相量模型54
2.3.4 利用相量模型分析正弦交流电路55
思考题56
2.4 RLC串联电路57
2.4.1 RLC串联电路各元件的电压响应特点57
2.4.2 RLC串联电路中的功率分析59
2.4.3 RLC串联电路中的谐振问题61
思考题64
2.5 功率因数的提高64
思考题67
习题67
第3章 三相电路及其应用74
3.1 三相电压74
3. 1. 1 三相电压的形式及其特点74
3.1. 2 三相绕组的联接方式75
思考题77
3.2 对称三相电路的特点77
3.2.1 对称Y-Y联接三相电路的特点77
3.2.2 对称△-△联接三相电路的特点79
3.2.3 对称三相电路的平均功率80
思考题80
*3.3 三相电路的计算81
思考题84
3.4 发电、输电及工业、企业配电84
3.4.1 发电与输电概述84
3.4.2 工业、企业配电的基本知识85
思考题86
3.5 安全用电86
3.5.1 触电86
3.5.2 接地87
3.5.3 保护接零88
思考题89
习题89
第4章 变压器92
4.1 磁路的概念及其简单计算92
4.1.1 磁路及其相关的几个概念92
4.1.2 磁路的计算94
思考题94
4.2 变压器的工作原理及特性95
4.2.1 理想变压器 95
4.2.2 实际变压器96
4.2.3 变压器的额定值、外特性及效率97
思考题 100
4.3 变压器绕组的极性及其联接100
4.3.1 变压器绕组的极性 100
4.3.2 变压器绕组的联接101
思考题102
4.4 三相变压器和特殊变压器102
4.4.1 三相变压器102
4.4.2 特殊用途变压器103
思考题105
习题105
第5章 三相异步电动机的原理及其应用108
5.1 感应电动机108
5.1.1 感应电动机的运转原理108
5.1.2 旋转磁场的产生109
5.1.3 电动机的分类110
思考题110
5.2 三相异步电动机的结构、主要特性及铭牌数据111
5.2.1 三相异步电动机的结构111
5.2.2 三相异步电动机的主要特性112
5.2.3 三相异步电动机转矩计算的实用公式118
5.2.4 三相异步电动机的铭牌数据119
思考题120
5.3 三相异步电动机的使用120
5.3.1 三相异步电动机的启动120
5.3.2 三相异步电动机的调速125
5.3.3 三相异步电动机的制动127
思考题128
5.4 三相异步电动机的控制128
5.4.1 常用控制电器128
5.4.2 顺序控制的基本电路131
5.4.3 三相异步电动机的常见控制电路135
5.4.4 三相异步电动机的PLC控制系统简介139
思考题144
习题144
下篇 电 子 技 术
第6章 放大器基础153
6.1 半导体二极管及其模型153
6.1.1 什么是PN结153
6.1.2 PN结的伏安特性154
6.1.3 二极管的伏安特性及其主要参数155
6.1.4 二极管的简化电路模型156
6.1.5 二极管的应用157
6.1.6 晶闸管157
思考题158
6.2 半导体三极管及其模型159
6.2.1 三极管的电流控制特性159
6.2.2 三极管的伏安特性160
6.2.3 三极管的主要参数 161
6.2.4 三极管电路模型162
6.2.5 三极管电路的分析方法163
思考题167
6.3 用三极管构成小信号放大器的一般原则167
6.3.1 小信号放大器的一般结构167
6.3.2 放大器的基本性能指标167
6.3.3 基本放大器的工作原理及组成原则169
思考题170
6.4 放大器的3种组态及其典型电路170
6.4.1 放大器3种组态的基本电路170
6.4.2 放大器3种组态的典型电路171
6.5 场效应管放大电路174
6.5.1 场效应管的种类174
6.5.2 场效应管的特性174
6.5.3 场效应管的主要参数176
6.5.4 场效应管的模型177
6.5.5 场效应管放大器的构成179
6.5.6 自给偏压放大电路179
6.5.7 分压式偏置电路181
思考题182
习题182
第7章 集成运算放大器及其他模拟集成电路188
7.1 集成运算放大器简介188
7.1.1 集成运算放大器的组成框图188
7.1.2 集成运算放大器的符号、类型及主要参数190
7.1.3 集成运算放大器的理想化条件191
7.1.4 什么是反馈192
7.1.5 集成运放的两种工作状态及相应结论193
思考题194
7.2 用集成运放构成放大电路195
思考题198
7.3 用集成运放构成信号运算电路199
7.3.1 用集成运放实现信号的加、减199
7.3.2 用集成运放实现信号的微分与积分200
7.3.3 其他常用集成运算放大器应用电路203
思考题206
7.4 运放电路中的负反馈206
思考题210
7.5 其他常用模拟集成电路210
7.5.1 音频放大器211
7.5.2 模拟乘法器211
7.5.3 三端稳压器211
习题215
第8章 门电路和组合逻辑电路221
8.1 逻辑代数基础知识221
8.1.1 概述221
8.1.2 基本逻辑运算225
8.1.3 导出逻辑运算226
8.1.4 集成逻辑门电路228
8.1.5 逻辑代数的公理、公式231
8.1.6 逻辑函数的最小项表达式232
8.1.7 逻辑函数的化简233
8.1.8 利用任意项化简逻辑函数239
思考题240
8.2 组合逻辑电路的分析与设计241
8.2.1 概述241
8.2.2 组合逻辑电路的分析241
8.2.3 用小规模器件实现组合逻辑电路(SSI设计)243
思考题244
8.3 常见中规模组合逻辑电路芯片原理及其应用245
8.3.1 编码器245
8.3.2 译码器250
8.3.3 数据选择器253
8.3.4 利用中规模器件实现组合逻辑电路(MSI设计)255
思考题258
习题259
第9章 触发器和时序逻辑电路265
9.1 触发器265
9.1.1 什么是触发器 265
9.1.2 触发器的逻辑功能描述266
9.1.3 常见触发器的逻辑功能269
9.1.4 触发器的动作特点271
思考题273
9.2 时序逻辑电路的分析273
9.2.1 概述273
9.2.2 时序电路的分析方法275
思考题278
9.3 寄存器与计数器的电路特点279
9.3.1 寄存器279
9.3.2 同步计数器280
9.3.3 异步计数器283
思考题285
9.4 常用中规模时序逻辑电路芯片的特点及其应用285
9.4.1 集成二进制同步计数器285
9.4.2 集成二进制异步计数器288
9.4.3 集成十进制同步计数器289
9.4.4 集成十进制异步计数器290
9.4.5 用中规模集成计数器实现N进制计数器291
9.4.6 集成移位寄存器及其应用294
思考题297
9.5 555定时器及其应用297
思考题302
9.6 大规模集成电路302
9.6.1 数/模转换器303
9.6.2 模/数转换器304
9.6.3 存储器305
9.6.4 用ROM实现组合逻辑电路307
9.6.5 可编程逻辑器件310
习题311
附录A 用MATLAB分析【例2-1-2】并画出相量图319
附录B 常用导电材料的电阻率和温度系数322
附录C MAX+plus II的简要说明323
附录D 【例8-2-1】仿真实现327
附录E 部分习题、思考题答案330
附录F 本书中所介绍的芯片331
主要参考书335