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电路与电子学基础(第二版) 版权信息
- ISBN：9787030145758
- 条形码：9787030145758 ; 978-7-03-014575-8
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>>
电路与电子学基础(第二版) 内容简介
电路与电子学是计算机、电子、信息和自动控制等专业的一门理论性和实践性都较强的技术基础课程。本书涉及线性电路的基本分析方法和模拟电子技术的基础知识，主要内容包括：线性电路的一般分析方法和基本定理、一阶电路的时域分析法、正弦稳态电路的分析、半导体器件的工作特性及其应用、基本放大电路、模拟集成电路基础、集成运算放大器的应用电路、模拟电子线路的计算机辅助分析等。本书的特点是：内容简明、体系新颖、保证基础、立足实用。
电路与电子学基础(第二版) 目录
目录
前言
**章 直流电路 1
1.1 电路与电路模型 1
1.1.1 电路 1
1.1.2 电路模型 1
1.2 电路变量 2
1.2.1 电流和电流的参考方向 2
1.2.2 电压和电压的参考方向 3
1.2.3 电功率 4
1.3 电路基本元件 5
1.3.1 无源元件 5
1.3.2 理想有源元件 9
1.3.3 实际电源的模型 13
1.3.4 受控源 15
1.4 基尔霍夫定律 16
1.4.1 基尔霍夫电流定律 17
1.4.2 基尔霍夫电压定律 18
1.5 电路的系统分析法——节点电压法 19
1.6 叠加定理 23
1.7 等效电源定理 24
1.7.1 一端口网络 24
1.7.2 戴维南定理 26
1.7.3 诺顿定理 27
1.7.4 *大功率传输 29
1.8 用PSpice软件包分析直流电路 31
1.8.1 PSpice软件简介 31
1.8.2 PSpice8.0的基本操作 31
1.8.3 PSpice软件分析直流电路 34
习题 37
第二章 一阶电路的过渡过程 43
2.1 动态电路及初始条件 43
2.1.1 动态电路的过渡过程 43
2.1.2 动态电路的初始条件 43
2.2 一阶电路的时域分析 45
2.2.1 零输入响应 45
2.2.2 零状态响应 48
2.2.3 全响应 51
2.3 一阶电路的三要素法 52
2.4 积分电路和微分电路 55
2.4.1 积分电路 55
2.4.2 微分电路 56
2.5 用PSpice软件做暂态(过渡过程)分析 58
2.5.1 画开关分析法 58
2.5.2 无开关分析法 59
习题 60
第三章 正弦交流电路 65
3.1 正弦交流电路的基本概念 65
3.1.1 正弦交流电的瞬时值、幅值和有效值 65
3.1.2 正弦交流电的频率与周期 67
3.1.3 正弦交流电的初相和相位差 67
3.2 正弦量的相量表示法 69
3.2.1 正弦量的矢量表示 69
3.2.2 正弦量的相量表示法 69
3.2.3 相量图 71
3.2.4 基尔霍夫定律的相量形式 72
3.3 电阻、电感和电容单一元件的正弦交流电路 73
3.3.1 电阻电路 73
3.3.2 电感元件 75
3.3.3 电容元件 77
3.4 RLC串联与并联交流电路 79
3.4.1 RLC串联交流电路 79
3.4.2 RLC并联交流电路 82
3.5 复杂交流电路的分析与计算 84
3.6 正弦交流电路的功率 85
3.6.1 瞬时功率 85
3.6.2 有功功率和无功功率 86
3.6.3 视在功率和功率三角形 87
3.7 谐振电路 88
3.7.1 串联谐振 88
3.7.2 并联谐振 90
3.8 三相正弦交流电路 92
3.8.1 三相正弦交流电源 92
3.8.2 三相电源的连接方式 93
3.8.3 三相负载的连接方式 95
3.9 应用PSpice软件进行交流电路分析 97
习题 98
第四章 半导体器件 102
4.1 半导体二极管 102
4.1.1 半导体的物理特性 102
4.1.2 二极管的结构和分类 102
4.1.3 半导体二极管的伏安特性 103
4.1.4 二极管的主要参数 105
4.1.5 二极管的电路模型及应用 106
4.1.6 稳压二极管 110
4.1.7 变容二极管 112
4.2 双极型晶体管 114
4.2.1 晶体管的结构及电路组态 114
4.2.2 晶体管的特性曲线和工作状态 115
4.2.3 晶体管的主要参数 117
4.3 绝缘栅型场效应晶体管 120
4.3.1 MOS管的类型 120
4.3.2 MOS管的伏安特性曲线和工作状态 121
4.3.3 场效应管的主要参数 123
4.3.4 场效应管的工作特点 124
4.4 半导体元件的开关作用 125
4.4.1 三极管的开关特性 125
4.4.2 场效应管的开关特性 126
4.5 半导体元件构成的逻辑门电路 128
4.5.1 二极管逻辑门电路 128
4.5.2 晶体管非门 129
4.6 集成门电路 131
4.6.1 TTL集成门电路 131
4.6.2 MOS集成门电路 133
4.7 应用PSpice分析二极管电路 134
4.7.1 二极管限幅特性的分析 134
4.7.2 稳压管限幅特性的分析 136
习题 138
第五章 基本放大电路 142
5.1 放大电路的组成和工作原理 142
5.1.1 放大电路概述 142
5.1.2 共射极放大电路的组成 142
5.1.3 共射极放大电路的工作原理 143
5.2 放大电路的基本分析方法 146
5.2.1 估算法分析静态工作点 146
5.2.2 微变等效电路法分析交流通路 148
5.2.3 放大电路的非线性失真和动态范围 153
5.2.4 稳定静态工作点的放大电路 158
5.3 放大电路的三种接法 161
5.3.1 共集电极放大电路 161
5.3.2 共基极放大电路 165
5.3.3 三种基本放大电路的性能比较 167
5.4 多级放大电路 168
5.4.1 多级放大电路的耦合方式 168
5.4.2 多级放大电路的分析 171
5.5 场效应管放大电路 174
5.5.1 场效应管的直流偏置电路和静态分析 174
5.5.2 场效应管共源极放大电路 176
5.5.3 场效应管源极输出器 179
5.6 放大电路的频率特性 180
5.6.1 频率特性和频率失真 180
5.6.2 简单LC网络的频率特性 182
5.6.3 单级阻容耦合共射极放大电路的频率特性 184
5.6.4 多级放大电路的频率特性 188
5.7 输出级和功率放大器 190
5.7.1 功率放大电路的基本特点 190
5.7.2 互补对称功率放大电路 192
5.7.3 其他类型的互补功率放大电路 195
5.8 用PSpice分析放大电路 198
5.8.1 PSpice分析共射极放大电路 198
5.8.2 PSpice分析功率放大电路 203
习题 205
第六章 集成运算放大器 212
6.1 概述 212
6.2 零点漂移 213
6.3 差动放大电路 213
6.3.1 基本差动放大电路 213
6.3.2 长尾式差动放大电路 216
6.3.3 恒流源差动放大电路 220
6.3.4 共模抑制比 221
6.3.5 调零 221
6.3.6 差动放大电路四种接法 222
6.4 电流源电路 227
6.5 集成运算放大器 229
6.5.1 典型集成运算放大器介绍 229
6.5.2 集成运放的性能指标 231
6.5.3 集成运放的低频等效电路 234
6.6 PSpice分析差动放大电路 235
习题 236
第七章 负反馈放大器 240
7.1 反馈的基本概念 240
7.1.1 什么是反馈 240
7.1.2 反馈放大器的基本类型与判断 241
7.2 负反馈放大器的表示方法 244
7.3 负反馈对放大器性能的影响 245
7.3.1 提高放大倍数的稳定性 245
7.3.2 展宽通频带 246
7.3.3 减小非线性失真 247
7.3.4 对输入、输出电阻的影响 247
习题 249
第八章 集成运算放大器的应用 251
8.1 运算电路 251
8.1.1 比例运算电路 252
8.1.2 加减运算电路 253
8.1.3 积分电路和微分电路 255
8.1.4 对数和反对数电路 257
8.1.5 乘法和除法电路 258
8.2 电压比较器 259
8.2.1 简单电压比较器 260
8.2.2 滞回比较器 261
8.3 波形发生器 263
8.3.1 正弦波信号发生器 263
8.3.2 矩形波发生器 265
8.3.3 三角波发生器 267
8.3.4 锯齿波发生器 268
8.4 PSpice分析运放电路 269
习题 271
第九章 直流稳压电源 275
9.1 概述 275
9.2 桥式整流电容滤波电路 275
9.3 串联反馈型稳压电路 278
9.3.1 串联反馈型稳压电路 278
9.3.2 集成三端稳压器 280
9.4 串联开关型稳压电路 283
9.4.1 基本工作原理 284
9.4.2 串联开关型稳压电路 284
习题 286
第十章 在系统可编程模拟器件原理及其应用 290
10.1 概述 290
10.2 在系统可编程模拟器件的结构和原理 291
10.2.1 ispPAC10的结构和工作原理 291
10.2.2 ispPAC20的结构和工作原理 293
10.3 在系统可编程模拟器件的应用 294
10.3.1 放大电路设计 294
10.3.2 有源滤波电路设计 298
10.4 PAC-Designer软件开发实例 300
10.4.1 设计步骤 300
10.4.2 PAC-Designer软件的几个重要功能 303
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电路与电子学基础(第二版) 节选
**章直流电路 本章结合直流电路介绍了一般电路的基本物理量，讨论了电路的基本定律、基本定理和电路的基本分析方法。 1.1电路与电路模型 1.1.1电路 电路（circuit）是由电器元件、设备按一定方式连接起来的电流通路。电路有两个主要的作用：一是实现电能的产生、传输和分配，如电力系统；二是对信号进行处理，如计算机对输入数据进行指定的计算等。 实际电路是由各种器件组成的，电路器件按其电特性可分为三类：**类是向电路提供电能或电信号的器件，称为电源（electricsource）；第二类是在电路中吸收电能或接受电信号的器件，称为负载（load）；第三类是电路中的连接导线和开关，称为传输控制器件。由于在电源的作用下，电路中的各部分将产生电压（voltage）、电流（cur-rent），故通常又将电源称为激励（excitation），电路中各部分的电压、电流称为响应（response）。 1.1.2电路模型 1.电路元件 实际中的电器元件和设备的种类很多，且电路结构复杂。为了便于分析、设计，就必须对实际电路进行科学的抽象，即用电路模型来代替实际的电路。构成电路模型的*小单元称为理想电路元件（element，简称元件），它是根据实际电器元件的电磁特征所设想的具有某种单一电磁性质的元件，有严格的文字描述和数学定义。基本的电路元件包括： 耗能元件：电阻（resistance）； 储能元件：储存电场能的电容（capacitance）、储存磁场能的电感（inductance）； 电源元件：电压源（voltagesource）、电流源（currentsource）； 受控源（controlledsource）。 2.电路模型 将理想电路元件组合起来就构成了电路模型，它反映了实际电器元件和设备在一定条件下的主要电磁特征。将实际电路抽象为电路模型的过程称为建模，建模时必须考虑器件的工作条件和建模精度，同一个实际器件，在不同的工作条件和精度要求下，可能要用不同的电路模型来表示。例如，一个电感线圈工作在直流时，只需考虑其能量的损耗，因此电路模型仅用一个电阻表示，如图1-1（a）所示；当工作在较低的频率下时，考虑到电感效应，电路模型要用电阻和电感的串联组合表示，如图1-1（b）所示；当工作在较高的频率下时，除了反映线圈中的能量损耗及储存磁场能外，还应考虑到导体表面的电荷作用，即线圈的绕线之间的电容效应，因此，较精确的电路模型还应当包含电容元件，如图1-1（c）所示。 图1-1电感线圈不同的电路模型 本课程所研究的对象都属于集总参数电路，其特点是实际电路的尺寸远远小于电路工作频率下的电磁波波长。例如电力网的工作频率为50Hz，对应的波长为6000km，这对于实验室中的设备来说，其尺寸与这一波长相比可以忽略不计，因而可用集总的概念进行分析。但对于远距离的电力传输线来说，由于线路长度可与波长比拟，所以必须考虑电流、电压的空间分布，也就是说，传输线不能用集总概念来分析，而必须用“分布参数”的概念。 本书只讨论集总电路，后述电路的基本定律都是在集总假设前提下才能使用。 1.2电路变量 描述电路中电磁现象的基本物理量是电压、电流、电荷（electriccharge）和磁通链（fluxlinkage），在线性电路中所讨论的电路变量是电压、电流。此外，电路在实际使用中还经常用到由基本变量派生出的电功率（power）等物理量。 1.2.1电流和电流的参考方向 在电场的作用下，电荷的定向移动形成电流。电流强度（简称电流）是衡量电流大小的物理量，它定义为单位时间内通过导体横截面的电荷量，即 （1-1） 式中，电流i的单位是安培（A）；电荷q的单位是库仑（C）；时间t的单位是秒（s）。 习惯上规定正电荷的移动方向为电流的正方向或实际方向。但在电路分析时，电流往往是一个需要求解的未知量，其实际方向无法预知，特别是在有些情况下，电流的实际方向会随时间变化。因此，在分析计算电路时，首先必须人为设定电流方向，在此假定的方向下再对电路进行分析，这个假定的方向称为参考方向（referencedirection）。在电路图中电流的参考方向用箭头表示，如图1-2所示。参考方向可以任意假设，若电流的*终计算结果是正值（i>0），则说明实际方向与假设的参考方向相同；反之，若电流为负值（i0，则表示电压的实际方向与参考方向相同；u0，则说明这段电路确实为吸收功率（消耗电能），它相当于一个负载；若计算出p0，说明这段电路实际发出功率；若p<0时，实际上是吸收功率。 例1-1电路如图1-7所示，图中的方框表示电路元件，电流与电压的参考方向如图示。已知I=2A，U1=28V，U2=16V，U3=-12V，试计算各元件的功率。 解电流I与电压U1为非关联参考方向，因此元件1发出的功率为 P1=U1I=28×2=56（W） 元件2上的电流I与电压U2为关联参考方向，故它吸收的功率为 P2=U2I=16×2=32（W） 电流I与电压U3为非关联方向，因此元件3发出的功率为 P3=U3I=-12×2=-24（W） 由于元件3发出的功率是负值，因此它实际上是吸收功率。显然，整个电路中总的吸收功率等于发出的功率，满足功率守恒。 1.3电路基本元件 电路元件是电路模型的基本单元，每个元件反映电路中的一种物理现象。电路元件分为以下几种类型： （1）线性元件和非线性元件：元件参数与元件中的电流或电压无关，则称为线性元件，否则为非线性元件。 （2）无源元件和有源元件：能够对外提供能量的元件称为有源元件，如电压源、电流源，而电阻、电感、电容则是无源元件。 （3）二端元件和多端元件：电路元件通过其端钮与外电路相联，有二个端钮的元件称为二端元件，其余都称为多端元件。 1.3.1无源元件 1.电阻元件 电阻是消耗电能的无源二端元件。如果电阻的伏安特性是通过坐标原点的直线，即端电压与其电流成正比，如图1-8（a）所示，则称为线性电阻，否则称为非线性电阻，其伏安特性如图1-8（b）所示。电阻器、灯泡、电炉等在一定条件下都可以用电阻元件作为其电路模型。 线性电阻有以下特点： （1）端电压u与通过的电流i成正比，满足欧姆定律。当u与i取关联方向时，有 u=R i（1-4） 式（1-4）不仅给出了电压与电流在数值上的约束关系，而且包含了方向上的约束关系。 图1-8电阻符号及伏安特性 若u与i为非关联方向，则欧姆定律表示为 u=-R i 线性电阻还可用电导来表示，它与电阻互为倒数，即 在国际单位制中，电阻的单位是欧姆（Ω），电导的单位是西门子（S）。 （2）双向性。线性电阻的伏安特性曲线以原点对称，因此对于不同方向的电流、电压，其伏安特性完全相同，即元件的两个端钮没有区别，可任意连接。 （3）耗能性。在关联参考方向下，线性电阻吸收的功率为 P=ui=Ri2=u2G 上式表明，无论u、i的正负，功率P始终大于0，即线性电阻在任何时刻都吸收功率。
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