《卓越工程師培養計劃·電子信息:電子設計工程師之路》係統闡述瞭電子設計工程師認證考試大綱要求的基礎理論和分析方法。全書共13章,其中第1~4章詳細介紹瞭電路的基本理論、基本電路元件、電路基本定律、正弦交流電路、三相電路和暫態電路的分析方法;第5~7章從半導體器件入手詳細討論瞭放大電路的概念、組成和工作原理,集成運算放大器及應用,穩壓電源的組成和工作原理;第8~12章講述瞭數字電子技術涉及的邏輯函數及其化簡、邏輯門、組閤邏輯電路、時序邏輯電路、555定時器等的相關概念、分析和設計方法;第13章集中討論瞭信號與係統分析的有關理論和方法。
第1章 電路的基本概念和基本分析方法
1.1 電路和電路模型
1.1.1 電路
1.1.2 電路模型
1.2 電路的基本物理量
1.2.1 電流及其參考方嚮
1.2.2 電壓及其參考方嚮
1.2.3 電位
1.2.4 電動勢
1.2.5 功率
1.3 電路的工作狀態
1.3.1 開路狀態(空載狀態)
1.3.2 短路狀態
1.3.3 負載狀態
1.4 電阻元件、電感元件和電容元件
1.4.1 電阻元件
1.4.2 電感元件
1.4.3 電容元件
1.5 電壓源與電流源
1.5.1 理想電壓源和電流源
1.5.2 實際電源的模型
1.6 基爾霍夫定律
1.6.1 幾個相關的電路名詞
1.6.2 基爾霍夫電流定律(KCL)
1.6.3 基爾霍夫電壓定律(KVL)
1.7 電路的基本分析方法
1.7.1 支路電流法
1.7.2 迴路電流法
1.7.3 節點電壓法
1.8 電路的串聯、並聯與混聯
1.8.1 電阻的串聯
1.8.2 電阻的並聯
1.8.3 電阻的混聯
1.9 綫性電路的原理及應用
1.9.1 戴維南定理
1.9.2 戴維南定理的應用
1.9.3 疊加定理
1.9.4 疊加定理的應用
第2章 正弦交流電路
2.1 正弦交流電路的基本概念
2.1.1 正弦電流及其三要素
2.1.2 相位差
2.1.3 有效值
2.2 正弦量的相量錶示法
2.2.1 復數及其錶示形式
2.2.2 復數運算
2.2.3 正弦量的相量錶示法
2.3 電阻、電感和電容元件電壓與電流的相量關係
2.3.1 電阻元件
2.3.2 電感元件
2.3.3 電容元件
2.4 基爾霍夫定律的相量形式
2.5 正弦交流電路的相量分析
2.5.1 電阻、電感和電容串聯的電路及復阻抗
2.5.2 電阻、電感和電容並聯的電路及復導納
2.5.3 復阻抗與復導納的等效變換
2.5.4 阻抗的連接
2.6 用相量法分析復雜交流電路
2.7 正弦交流電路中的功率及功率因數的提高
2.7.1 有功功率、無功功率、視在功率和功率因數
2.7.2 功率因數的提高
2.8 正弦交流電路負載獲得最大功率的條件
第3章 三相電路
3.1 三相電源
3.1.1 對稱三相電源
3.1.2 相序
3.2 三相電源的連接
3.2.1 三相電源的星形連接
3.2.2 三相電源的三角形連接
3.3 對稱三相電路
3.3.1 負載為星形連接的對稱三相電路
3.3.2 負載為三角形連接的對稱三相電路
3.4 不對稱三相電路
3.5 三相電路的功率
3.6 安全用電
3.6.1 電流對人體的作用
3.6.2 常用的安全措施
第4章 電路的暫態過程
4.1 暫態過程概念與換路定則
4.1.1 暫態過程概念
4.1.2 換路定則
4.2 用微分方程分析RC電路的響應
4.2.1 RC電路的零輸入響應
4.2.2 RC電路的零狀態響應
4.3 用三要素法分析一階電路的暫態過程
4.3.1 一階電路概念
4.3.2 三要素法
4.4 多電阻RC電路的暫態過程
4.4.1 雙電阻RC電路充電
4.4.2 雙電阻RC電路放電
4.4.3 三電阻RC電路充電
4.4.4 電流源作用下的RC電路的暫態過程
4.4.5 多電阻RC電路充、放電的總結
4.5 RL電路的暫態過程
4.5.1 RL電路的電流從0開始過渡
4.5.2 RL電路的電流衰減到0
4.6 暫態過程的計算要點
4.6.1 計算時間常數的兩個要點
4.6.2 如何求電容電流和電感電壓
4.6.3 RL電路暫態過程與RC暫態過程的區彆
4.7 微分電路與積分電路
4.7.1 微分電路
4.7.2 積分電路
第5章 放大電路基礎
5.1 常用半導體器件
5.1.1 PN結
5.1.2 二極管
5.1.3 三極管
5.1.4 場效應晶體管
5.2 放大電路的基本概念
5.2.1 放大的概念
5.2.2 放大電路的主要性能指標
5.3 基本放大電路的工作原理
5.3.1 基本共射放大電路的組成及元件的作用
5.3.2 三極管放大電路及分析方法
5.3.3 場效應管放大電路及分析方法
5.4 多級放大電路
5.4.1 多級放大電路的耦閤方式
5.4.2 多級放大電路的動態分析
5.4.3 阻容耦閤放大電路的頻率特性和頻率失真
5.5 差動放大電路
5.5.1 電路結構
5.5.2 差動放大電路的信號輸入
5.5.3 差動放大電路的輸入/輸齣方式
5.6 互補對稱功率放大電路
5.6.1 功率放大電路的概念
5.6.2 互補對稱功率放大電路
5.7 放大電路中的負反饋
5.7.1 什麼是反饋
5.7.2 反饋的類型及其判斷
5.7.3 負反饋對放大電路性能的影響
第6章 集成運算放大器及應用
6.1 概述
6.1.1 集成運算放大器的組成
6.1.2 常用運算放大器的分類
6.1.3 集成運算放大器的主要參數
6.1.4 理想集成運算放大器
6.1.5 集成運放的選用原則
6.1.6 集成運放的封裝及命名方法
6.2 基本運算電路
6.2.1 反相輸入比例運算電路
6.2.2 加、減運算電路
6.2.3 儀用放大電路
6.2.4 積分電路
6.2.5 微分電路
6.2.6 對數運算電路
6.2.7 指數運算電路
6.2.8復雜集成運放電路的分析與設計實例
6.3 信號産生電路
6.3.1 矩形波産生電路
6.3.2 正弦波産生電路
6.3.3 三角波産生電路
6.3.4 鋸齒波發生器
第7章 直流穩壓電源
7.1 直流穩壓電源的組成及技術指標
7.1.1 直流穩壓電源的組成
7.1.2 直流穩壓電源的主要技術指標
7.1.3 單相橋式整流電路
7.1.4 濾波電路
7.1.5 穩壓二極管及其穩壓電路
7.2 三極管串聯型穩壓電路
7.2.1 基本原理
7.2.2 三端固定式集成穩壓器
7.2.3 三端可調式集成穩壓器
7.3 開關電源
7.3.1 開關穩壓電源的組成
7.3.2 穩壓控製電路的工作原理
第8章 數字邏輯基礎
8.1 數字電路的基本概念
8.1.1 模擬信號和數字信號
8.1.2 數字信號的主要參數
8.1.3 數字電路
8.1.4 數製
8.1.5 碼製
8.2 基本邏輯運算
8.2.1 與運算
8.2.2 或運算
8.2.3 非運算
8.2.4 其他常用邏輯運算
8.3 邏輯函數及其錶示方法
8.3.1 邏輯函數的建立
8.3.2 邏輯函數的錶示方法
8.4 邏輯函數的化簡
8.4.1 邏輯函數的基本公式
8.4.2 邏輯函數的基本規則
8.4.3 邏輯函數的代數化簡法
8.4.4 邏輯函數的卡諾圖化簡法
第9章 邏輯門及組閤邏輯電路
9.1 數字電路的二極管和三極管
9.1.1 二極管的開關特性
9.1.2 三極管的開關特性
9.2 基本邏輯門電路
9.2.1 二極管與門和或門電路
9.2.2 三極管非門電路
9.2.3 DTL與非門電路
9.3 TTL邏輯門電路
9.3.1 TTL與非門的基本結構及工作原理
9.3.2 TTL與非門的電壓傳輸特性及抗乾擾能力
9.3.3 TTL與非門的帶負載能力
9.3.4 TTL門電路的其他類型
9.4 組閤邏輯電路的分析與設計方法
9.4.1 組閤邏輯電路的特點
9.4.2 組閤邏輯電路的分析方法
9.4.3 組閤邏輯電路的設計方法
9.5 組閤邏輯電路中的競爭-冒險
9.5.1 産生競爭-冒險的原因
9.5.2 冒險現象的識彆
9.5.3 冒險現象的消除方法
9.6 編碼器
9.6.1 編碼器的基本概念及工作原理
9.6.2 二進製編碼器
9.6.3 優先編碼器
9.6.4 編碼器的應用
9.7 譯碼器
9.7.1 譯碼器的基本概念及工作原理
9.7.2 集成二進製譯碼器74138
9.7.3 數字顯示譯碼器
9.7.4 譯碼器的應用
9.8數據選擇器
9.8.1 數據選擇器的基本概念及工作原理
9.8.2 集成數據選擇器
9.8.3 數據選擇器的應用
9.9數值比較器
9.9.1 數值比較器的基本概念及工作原理
9.9.2 集成數值比較器及其應用
9.10 加法器
9.10.1 加法器的基本概念及工作原理
9.10.2 多位數加法器
9.10.3 快速進位集成4位加法器74283
9.10.4 集成加法器的應用
第10章 觸發器及時序邏輯電路
10.1 基本觸發器
10.1.1 基本RS觸發器
10.1.2 同步RS觸發器
10.2 主從觸發器
10.2.1 主從RS觸發器
10.2.2 主從JK觸發器
10.2.3 主從T觸發器和T′觸發器
10.2.4 主從JK觸發器存在的問題——一次變化現象
10.3 邊沿觸發器
10.3.1 維持—阻塞邊沿D觸發器
10.3.2 CMOS主從結構的邊沿觸發器
10.4 集成觸發器
10.4.1 常用集成觸發器
10.4.2 觸發器功能的轉換
10.5 觸發器的應用
10.5.1 觸發器的觸發方式及使用中注意的問題
10.5.2 觸發器的應用實例
10.6 時序邏輯電路的基本概念
10.6.1 時序邏輯電路的結構及特點
10.6.2 時序邏輯電路的分類
10.7 時序邏輯電路的一般分析方法
10.7.1 分析時序邏輯電路的一般步驟
10.7.2 同步時序邏輯電路的分析舉例
10.7.3 異步時序邏輯電路的分析舉例
10.8 計數器
10.8.1 二進製計數器
10.8.2 非二進製計數器
10.8.3 集成十進製計數器
10.9 數碼寄存器與移位寄存器
10.9.1 數碼寄存器
10.9.2 移位寄存器
10.9.3 移位寄存器構成的移位型計數器
10.10 時序邏輯電路的設計方法
10.10.1 同步時序邏輯電路的設計方法
10.10.2 異步時序邏輯電路的設計方法
第11章 555定時器及應用
11.1 集成555定時器
11.1.1 555定時器的電路結構與工作原理
11.1.2 555定時器的功能錶
11.2 施密特觸發器
11.2.1 用555定時器構成的施密特觸發器
11.2.2 集成施密特觸發器
11.2.3 施密特觸發器的應用舉例
11.3 多諧振蕩器
11.3.1 用555定時器構成的多諧振蕩器
11.3.2 占空比可調的多諧振蕩器
11.3.3 石英晶體多諧振蕩器
11.3.4 多諧振蕩器的應用實例
11.4 單穩態觸發器
11.4.1 用555定時器構成的單穩態觸發器
11.4.2 集成單穩態觸發器
11.4.3 單穩態觸發器的應用
第12章 CMOS數字集成電路
12.1 CMOS集成電路簡介
……
本書既是教育部“卓越工程師培養計劃”中電子信息類課程群中的重要一環,也是作者多年來從事電子技術係列課程教學內容與體係改革,以及傳感探測學科領域科學研究的經驗總結。
本書在內容選取上遵循電子設計工程師認證考試的指導思想,以培養認證學員的實際動手能力為落腳點,努力縮小院校教學與市場需求的差距。
全書由陸軍軍官學院張金教授統稿,共分13章:第1章介紹電路的基本概念、元件、定律和分析方法;第2章介紹正弦交流電路的分析方法;第3章介紹三相電路的分析方法和安全用電的有關知識;第4章介紹電路的暫態過程及三要素法;第5章介紹常用半導體器件及放大電路的基本知識;第6章介紹集成運算放大器及應用;第7章介紹直流穩壓電源的組成、原理及三端穩壓電源;第8章介紹數字電路的基本分析工具,邏輯函數的化簡方法;第9章介紹TTL邏輯門電路及組閤邏輯電路的分析、設計方法和常用組閤邏輯器件;第10章介紹雙穩態觸發器及時序邏輯電路的分析、設計方法和常用時序邏輯器件;第11章介紹555集成器件及由此構成的多諧振蕩器、單穩態觸發器和施密特觸發器;第12章介紹CMOS數字集成電路及半導體存儲器的相關內容;第13章介紹信號與係統的相關概念,連續綫性時不變係統、離散綫性時不變係統的分析。
參加本書編寫的還有陸軍軍官學院的左修偉講師、黃國銳講師、周生講師。
在本書的編寫過程中,參考瞭許多專傢同行們的著作,無法一一列齣,在此錶示衷心的感謝。
由於作者水平有限,書中紕漏、不妥之處在所難免,懇切希望讀者批評指正。
編著者
2013年4月於閤肥
看到這本書的名字,我就知道這是我一直在找的。我本身就從事電子相關工作,但總感覺自己的技術體係還不夠完善,尤其是在一些高級的設計理念和工程實踐方麵,還有很大的提升空間。這本書的定位“卓越工程師培養計劃”,非常符閤我的職業發展目標。我希望書中能夠深入剖析電子設計工程師在不同階段需要掌握的關鍵技能,比如如何進行係統級的設計,如何優化電路的性能和功耗,如何應對復雜的電磁兼容問題等等。我尤其關注書中是否會包含一些關於研發管理和團隊協作的內容,因為一個優秀的工程師不僅要技術過硬,還需要具備良好的溝通和領導能力。我希望這本書能夠提供一些行業內的最佳實踐和案例分析,讓我能夠學習到不同領域的設計方法論,並且能夠從中獲得一些啓發,將這些知識應用到我實際工作中,提升我的設計水平和解決問題的能力。這本書的齣現,對於我這樣想要在電子設計領域不斷突破和追求卓越的工程師來說,無疑是一劑強心針,讓我對未來的職業發展充滿瞭信心和動力。
評分我一直對電子領域充滿好奇,尤其喜歡動手搭建一些簡單電路。但隨著興趣的加深,我發現自己麵臨著理論知識不足的睏境,很多時候隻能停留在錶麵。這本書的名字《卓越工程師培養計劃·電子信息:電子設計工程師之路》讓我眼前一亮,它聽起來不僅僅是一本講解技術知識的書,更像是一條通往職業發展的清晰路徑。我希望書中能夠深入淺齣地講解電子設計的基礎理論,比如模擬電路和數字電路的核心概念,各種元器件的工作原理以及它們在實際電路中的作用。我還特彆希望能夠學習到如何進行電路仿真和調試,這對我來說是提升設計能力的關鍵環節。這本書如果能提供一些實際的電路設計案例,並詳細解析設計思路和遇到的挑戰,那就太棒瞭。我希望通過閱讀這本書,能夠建立起紮實的電子設計知識體係,掌握解決復雜工程問題的能力,最終能夠獨立完成一些有意義的電子産品設計。這本書的齣現,對於我這樣想要係統學習並投身電子設計行業的初學者來說,無疑是一份寶貴的學習資源,讓我對未來充滿期待。
評分最近一直在尋找一本能夠係統梳理電子設計脈絡的書籍,終於讓我找到瞭這本《卓越工程師培養計劃·電子信息:電子設計工程師之路》。我平時工作就和電子設計打交道,但總覺得自己的知識體係不夠完整,有時候會遇到一些瓶頸。這本書的書名就很有吸引力,“卓越工程師”這四個字,正是我的追求目標。我希望能通過這本書,學習到成為一名優秀電子設計工程師所必需的那些“軟技能”和“硬實力”。我最想瞭解的是書中如何講解“從概念到産品”的完整設計流程,包括需求分析、方案設計、原理圖繪製、PCB布局布綫、樣機製作、調試測試以及最終的産品化過程。我希望它能教會我如何高效地利用各種設計工具,比如EDA軟件、仿真軟件,並且能夠提供一些實用的技巧和經驗,幫助我規避常見的錯誤。此外,我非常看重書中對於“工程思維”的培養,如何將理論知識轉化為解決實際問題的能力,如何進行成本控製和風險管理,這些都是一個成熟工程師必備的素質。這本書的齣現,就像一個經驗豐富的導師,在我前行的道路上指點迷津,讓我能少走彎路,更快地成長。
評分我是在一個工程師技術論壇上看到有人推薦這本書的,當時大傢討論得非常熱烈,很多人都說這本書對於初學者或者想要係統提升電子設計能力的工程師來說,非常有價值。我正好是那種想要深入瞭解行業內幕、學習前輩經驗的人,所以毫不猶豫地入手瞭。這本書的排版我挺喜歡的,雖然是技術類書籍,但並沒有顯得枯燥乏味。字裏行間透露齣的專業性和嚴謹性讓我感到非常安心。我特彆好奇書中會如何講解那些看似復雜但又至關重要的電子元器件的原理和應用,比如各種類型的晶體管、運放、傳感器等等,它們各自的優缺點是什麼?在什麼場景下應該如何選擇?這些細節對於做齣優秀的設計至關重要。我希望這本書能提供大量的案例分析,讓我能夠將理論知識與實際應用相結閤,理解設計決策背後的邏輯。同時,我也期待它能涵蓋一些現代電子設計的前沿技術,比如嵌入式係統、FPGA、物聯網相關技術等等,畢竟技術更新迭代的速度太快瞭,跟不上時代可不行。這本書的齣現,仿佛為我打開瞭一扇通往電子設計世界的大門,讓我能夠以更係統、更深入的視角去理解這個充滿挑戰和機遇的領域。
評分這本書我是在網上偶然看到的,當時正好對電子設計這方麵特彆感興趣,而且名字聽起來就很“硬核”,感覺能學到真東西。我平常就喜歡自己搗鼓一些小玩意兒,但總覺得理論基礎不夠紮實,遇到問題也隻能瞎摸索。這本書的封麵設計也很簡潔大氣,黑白為主,點綴著一些電路圖的元素,整體感覺很專業。我最期待的是它能係統地講解電子設計工程師需要掌握的核心知識和技能,比如電路原理、器件選型、PCB設計、軟件仿真等等。畢竟,要成為一名“卓越”的工程師,可不是靠“三天打魚兩天曬網”就能實現的。我希望這本書能像一本武林秘籍一樣,把那些高深莫測的電子設計“招式”都一一拆解,並且提供詳細的實踐指導,讓我能夠循序漸進地掌握。我尤其關注那些能幫助我提升實操能力的內容,比如如何快速定位和解決實際項目中的技術難題,以及在設計過程中需要注意的細節和規範。這本書的齣版,對我來說,就像是在迷霧中看到瞭燈塔,讓我對未來的學習方嚮更加清晰和充滿信心。我迫不及待地想翻開它,開始我的電子設計工程師進階之旅,希望能從中汲取養分,蛻變成一個真正的“卓越”工程師。
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