內容簡介
《電子技術(非電類 第3版)》作者榮雅君對高等院校電工電子係列課程內容和課程體係進行瞭研究和實踐,針對普通高等院校非電類專業特點,編寫瞭“電子技術”教材。《電子技術(非電類 第3版)》被列為普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材。
《電子技術(非電類 第3版)》主要內容包括:緒論、半導體器件、放大電路基礎、集成運算放大器、放大電路中的反饋、直流穩壓電源、邏輯門電路及組閤邏輯電路、觸發器和時序邏輯電路、電子技術仿真軟件EWB及其應用等,主要適用於機械設計、機械製造、機械電子工程、汽車與交通等機械工程學科的各個專業方嚮,也適用於材料、化工、過程裝備等其他非電類專業,同時也是上述學科及其他相關學科工程技術人員很好的實用參考書。
內頁插圖
目錄
前言
第1章 緒論
1.1 電子技術的發展史
1.1.1 電子管階段
1.1.2 晶體管階段
1.1.3 集成電路階段
1.2 電子係統
1.3 信號
1.3.1 模擬信號
1.3.2 數字信號
1.3.3 電子電路
1.4 課程的學習方法
第2章 半導體器件
2.1 半導體二極管
2.1.1 半導體的導電特性
2.1.2 PN結
2.1.3 半導體二極管
2.1.4 特殊二極管
2.2 晶體管
2.2.1 基本結構
2.2.2 電流放大原理
2.2.3 晶體管的伏安特性麯綫
2.2.4 主要參數
2.2.5 晶體管電極的判彆
2.2.6 場效應晶體管簡介
2.3 晶閘管
2.3.1 基本結構
2.3.2 工作原理
2.3.3 伏安特性
2.3.4 主要參數
習題
第3章 放大電路基礎
3.1 放大電路的組態及其性能指標
3.1.1 放大電路的基本概念
3.1.2 放大電路的組態
3.1.3 放大電路的性能指標
3.2 共射極放大電路
3.2.1 電路的組成及各元件的作用
3.2.2 電路的靜態與動態
3.2.3 放大電路的靜態分析
3.2.4 放大電路的動態分析
3.3 共集電極放大電路
3.3.1 共集電極放大電路的組成
3.3.2 共集電極放大電路分析
3.3.3 共集電極電路的應用
3.4 多級放大電路
3.4.1 多級放大電路的級間耦閤方式
3.4.2 阻容耦閤多級放大電路的分析
3.4.3 直接耦閤放大電路及其存在的問題
3.5 差分放大電路
3.5.1 典型差分放大電路的工作原理
3.5.2 差分放大電路的輸入輸齣方式
3.6 功率放大電路
3.6.1 功率放大電路的特點和要求
3.6.2 功率放大電路提高效率的途徑
3.6.3 乙類互補對稱功率放大電路
3.6.4 甲乙類互補對稱功率放大電路
3.7 放大電路的頻率特性
3.8 晶體管應用舉例
習題
第4章 集成運算放大器
4.1 集成運算放大器的組成及參數
4.1.1 集成運算放大器電路的組成
4.1.2 集成運算放大器的引腳與符號
4.1.3 集成運算放大器的主要參數
4.1.4 理想集成運放的技術指標及符號
4.1.5 集成運算放大器的電壓傳輸特性和分析依據
4.2 模擬信號運算電路
4.2.1 比例運算電路
4.2.2 加法運算電路
4.2.3 減法運算電路
4.2.4 積分運算電路
4.2.5 微分運算電路
4.3 電壓比較電路
4.3.1 單門限電壓比較電路
4.3.2 雙門限電壓比較電路
*4.4 信號産生電路
4.4.1 方波産生電路
4.4.2 矩形波發生器
*4.4.3 三角波發生電路
*4.4.4 鋸齒波産生電路
*4.5 集成運放的應用
4.5.1 集成運放類型的選擇
4.5.2 集成運算放大電路的設計舉例
4.5.3 模擬集成電路應用實例
習題
第5章 放大電路中的反饋
5.1 反饋的基本概念及判斷方法
5.1.1 放大電路中的反饋
5.1.2 反饋極性的判斷
5.1.3 直流反饋與交流反饋的判斷
5.2 負反饋放大電路的組態
5.2.1 交流負反饋的組態
5.2.2 交流負反饋組態的判斷
5.3 負反饋對放大電路性能的影響
5.3.1 負反饋放大電路的框圖及一般錶達式
5.3.2 負反饋對放大電路性能的影響
5.4 正弦波振蕩電路
5.4.1 自激振蕩的條件
5.4.2 振蕩的建立及其穩定
5.4.3 RC正弦波振蕩電路
習題
第6章 直流穩壓電源
6.1 概述
6.2 單相橋式整流電路
6.3 單相晶閘管可控整流電路
6.3.1 單相半波可控整流電路
6.3.2 單相半控橋式整流電路
6.4 濾波電路
6.4.1 電容濾波電路
6.4.2 RCП形濾波電路
6.5 直流穩壓電源
6.5.1 穩壓二極管穩壓電路
6.5.2 串聯型集成穩壓電路
6.5.3 W78××係列三端固定式集成穩壓電路
習題
第7章 邏輯門電路及組閤邏輯電路
7.1 數字信號和常用數製
7.1.1 數字信號和脈衝信號
7.1.2 常用數製
7.1.3 邏輯電平
7.2 邏輯代數及邏輯門電路
7.2.1 邏輯代數及邏輯函數
7.2.2 邏輯運算及邏輯門
7.3 邏輯代數運算及邏輯函數化簡
7.3.1 基本運算法則
7.3.2 基本定律
7.3.3 邏輯函數的化簡
*7.4 集成邏輯門電路的參數及使用
7.4.1 TTL門電路與CMOS門電路
7.4.2 集成門電路的使用
7.5 組閤邏輯電路
7.5.1 組閤電路的分析
7.5.2 組閤電路的設計
7.5.3 常用的組閤電路
習題
第8章 觸發器和時序邏輯電路
8.1 RS觸發器
8.1.1 基本RS觸發器
8.1.2 同步RS觸發器
8.2 JK觸發器
8.3 D觸發器
8.4 T、T′觸發器及各種觸發器邏輯功能的相互轉換
8.4.1 T觸發器和T′觸發器
8.4.2 觸發器邏輯功能的轉換
8.5 時序邏輯電路
8.5.1 寄存器
8.5.2 計數器
8.6 555時基電路及其應用
8.6.1 555定時器芯片簡介
8.6.2 CC7555組成的單穩態觸發器
8.6.3 CC7555組成的多諧振蕩器
8.6.4 應用舉例
習題
*
第9章 電子技術仿真軟件EWB及其應用
9.1 EWB概述
9.2 EWB5.0的基本界麵
9.2.1 EWB5.0的主要窗口
9.2.2 EWB5.0的工具條
9.3 EWB5.0的元器件庫和儀器儀錶庫
9.3.1 EWB5.0的元器件庫
9.3.2 EWB5.0的儀器儀錶庫
9.4 EWB5.0的菜單
9.5 EWB5.0的電路分析方法
9.5.1 分析參數的設置
9.5.2 EWB5.0的分析方法
9.6 EWB 5.0 電路圖的繪製
9.7 EWB 5.0 電路仿真設計實例
9.7.1 模擬電路的仿真
9.7.2 數字電路的仿真
部分習題參考答案
附錄
附錄A 半導體分立器件型號命名方法
附錄B 常用半導體器件的參數
附錄C 集成電路型號命名
附錄D 國內外部分集成運算放大器同類産品型號對照錶
附錄E 幾種國産集成運算放大器參數規範錶
附錄F 音頻功率器件D810電路主要技術指標的典型值
附錄G 三端式集成穩壓器性能參數
附錄H 功率場控器件的主要參數
參考文獻
前言/序言
在現代化機械設計與製造中,機器的品質與性能幾乎無一例外地與電氣電子學相關。機械學與電子學貫通交叉的程度往往代錶著機械工程師的設計水平。與以往不同,當今的機械工程師對電子學或電工學掌握的程度,已經不再是僅僅停留在能夠使用某些專用電氣設備,或泛泛地瞭解一些電子學一般常識的水平上瞭。一個優秀的機械工程師必須具備這樣的條件:不僅能夠嚮電氣工程師提齣具體的可實現的電氣設計技術指標,而且也能夠自行設計齣基本滿足工程需要的電氣圖。為瞭獲得這樣的綜閤素質,就需要有一本能夠完成這種任務的電子學教科書,本書的編寫就是以此為宗旨的。
對於許多機械設計者來說,學習電子學似乎存在著一些難題:電,手摸不到,眼看不著,耳聽不見,難以理解等。事實上確有一些教科書存在理論過深、解說太淺的毛玻本書在此方麵做瞭大膽的嘗試。為瞭掃除學習障礙,書中盡量避免深奧的理論論述,力求使用淺顯易懂的科普語言形象地解說重要的基本電路原理,使學習者在定性地瞭解電子電路原理的基礎上,能夠深入地加以定量地研究,並且於機械設計中靈活地使用現成的電子器件。本書為設計者提供瞭簡單易學的電子電路仿真軟件EWB的詳細應用說明,為設計電路提供瞭強有力的基礎實踐手段。本書共分9章,主要內容包括半導體器件、放大電路基礎、集成運算放大器、放大電路中的反饋、直流穩壓電源、邏輯門電路及組閤邏輯電路、觸發器和時序邏輯電路、電子技術仿真軟件EWB及其應用等。為便於自學和工程應用,各章選擇瞭一些電子電路的應用實例,每章後均附有相應的習題,並附有部分習題參考答案。以使讀者加深對教材內容的理解。書中加*的內容可以根據實際需要刪減。
本書的第1、2、3、9章由榮雅君老師編寫,第4、7章由楊麗君老師編寫,第5章由楊鞦霞老師編寫,第6章由董傑老師編寫,第8章由王雲靜老師編寫。殷桂梁、王珺、楊鞦霞老師參加瞭電子課件的製作工作。全書由榮雅君任主編,完成統稿,楊麗君任副主編。在本書的編寫過程中,得到瞭燕山大學電力工程係全體同仁的幫助,也得到兄弟院校同行的大力支持,在此錶示衷心的感謝。由於編者水平有限,缺點和錯誤在所難免,敬請讀者批評指正。
編者
電子技術(非電類 第3版) [Electrotechnology] 內容概述 本書旨在為非電子類專業的讀者,如機械工程、材料科學、化學工程、工業自動化、甚至部分管理類等專業的學生及從業人員,提供一套係統、深入且實用的電子技術基礎知識。不同於麵嚮電子工程專業讀者的專業教材,本書的編寫重點在於揭示電子技術的核心原理如何滲透並賦能於各個領域,以及如何利用電子技術解決非電類專業中的實際問題。本書第三版在內容上進行瞭全麵的更新與優化,引入瞭近年來電子技術發展的最新動態,並更加強調瞭跨學科的應用前景。 本書特色與亮點 1. “非電”視角下的電子技術: 本書的齣發點與眾不同,它不從復雜的電路理論和器件模型開始,而是從“我需要用電子技術做什麼?”這一實際需求齣發。例如,在機械設計中,如何通過傳感器精確測量位移、力,如何通過控製器實現精確的運動控製;在化學過程中,如何利用電子技術進行實時監測、數據采集與分析,優化反應條件;在工業自動化中,如何構建智能化的生産綫,實現遠程監控與故障診斷。本書將抽象的電子概念轉化為具象的應用場景,讓非電類讀者更容易理解其價值和可行性。 2. 精選核心概念,化繁為簡: 電子技術涉及麵廣,內容龐雜。本書嚴格篩選瞭對非電類專業至關重要的核心概念,例如: 信號的獲取與處理: 傳感器的工作原理、信號的綫性與非綫性轉換、模擬信號與數字信號的區彆與聯係、信號的放大、濾波等基本處理技術。 能量的轉換與控製: 電源的類型與選擇、DC-DC(直流-直流)和AC-DC(交流-直流)轉換的基本原理、功率電子器件(如MOSFET、IGBT)在能量控製中的作用、電機驅動的基本方法。 信息(數據)的存儲與傳輸: 基本的存儲原理(如RAM、ROM)、數據編碼與解碼、通信接口(如UART、SPI、I2C)的工作方式、有綫與無綫通信的基本概念。 嵌入式係統的構建與應用: 微控製器(MCU)的體係結構與開發流程、外設接口的使用、簡單的嵌入式程序設計、人機交互界麵的設計。 可編程邏輯控製器(PLC)基礎: PLC在工業自動化中的核心地位,指令集、輸入/輸齣模塊、基本編程梯形圖邏輯。 這些概念被用通俗易懂的語言進行解釋,並輔以大量貼近實際的案例,避免瞭深奧的數學推導和理論細節,讓讀者能夠快速掌握關鍵知識點。 3. 案例驅動,應用導嚮: 本書的最大特點在於其豐富的案例研究。這些案例並非憑空捏造,而是來源於真實的工業生産、科學研究和日常生活中的應用。例如: 機械領域: 智能機器人末端執行器的位置反饋與閉環控製;高精度測量設備的信號調理與數據采集;工業機器人視覺引導的路徑規劃。 材料領域: 電子顯微鏡的信號處理與圖像增強;電化學傳感器在材料性能監測中的應用;電子阻抗譜在材料特性分析中的原理。 化工領域: 反應釜溫度、壓力、流量的在綫監測與PID控製;色譜儀、質譜儀的數據采集與分析係統;危險品氣體泄漏檢測與報警係統。 生物醫學領域(部分): 生物電信號的采集與放大(如心電圖、腦電圖的基礎);非侵入式傳感器在生理參數監測中的應用。 每個案例都詳細闡述瞭應用場景、遇到的電子技術挑戰、解決方案的設計思路、關鍵元器件的選擇以及最終達成的效果。通過這些案例,讀者可以直觀地感受到電子技術在不同領域的強大支撐作用,激發自身運用電子技術解決專業問題的靈感。 4. 實用技能培養: 本書不僅傳授理論知識,更注重培養讀者的實際動手能力和解決問題的能力。 元器件選型指導: 針對不同應用場景,提供選擇閤適傳感器、驅動器、控製器、通信模塊等的實用建議。 基本電路分析與調試: 教授如何識彆和分析簡單的電子電路,以及使用萬用錶、示波器等基本儀器進行故障排查。 嵌入式開發入門: 通過簡單的實例,引導讀者體驗微控製器編程,理解程序控製硬件的邏輯。 數據分析與處理初步: 介紹如何對采集到的電子信號進行初步的數據處理和分析,提取有用的信息。 5. 麵嚮未來的視野: 第三版特彆關注瞭當前電子技術發展的前沿方嚮,並展望瞭其在未來非電類專業中的潛力。 物聯網(IoT)技術: 介紹傳感器網絡、無綫通信協議(如Wi-Fi, Bluetooth, LoRa)以及數據雲平颱在實現設備互聯互通中的作用,如何將傳統設備智能化。 人工智能(AI)與機器學習(ML)在信號處理中的應用: 簡要介紹如何利用AI/ML對傳感器數據進行模式識彆、預測性維護,以及實現更高級的智能控製。 新能源與儲能技術的基礎電子知識: 簡要涉及太陽能逆變器、電池管理係統(BMS)等與新能源相關的電子原理。 工業4.0與智能製造: 電子技術在構建智能工廠、柔性生産綫、數字孿生等方麵的作用。 適用讀者 在校大學生: 機械工程、材料科學、化學工程、環境工程、食品科學、生物工程、工業設計、自動化(偏工藝控製)、物理(實驗方嚮)、地質學、以及部分生命科學等專業的學生,需要在其專業領域內理解和應用電子技術。 在職工程師與研究人員: 需要將電子技術應用於産品開發、工藝改進、實驗研究等非電類領域的專業人士。 技術愛好者: 對跨學科技術融閤感興趣,希望瞭解電子技術如何賦能其他科學技術領域。 閱讀本書,您將能夠: 理解電子技術的“語言”: 掌握電子技術中常用的基本概念、術語和工作原理。 識彆應用機會: 能夠從自身專業領域的需求齣發,發現電子技術可以發揮作用的環節。 進行初步方案設計: 針對具體問題,能夠構思齣可行的電子技術解決方案,並對關鍵元器件有基本的選型能力。 有效溝通: 能夠與電子工程師進行更有效的溝通,清晰地錶達技術需求。 拓展技術視野: 瞭解電子技術的前沿發展,為個人和團隊的技術創新提供新的思路。 本書不僅僅是一本教材,更是一本連接不同學科的橋梁,它將幫助非電類專業的讀者跨越技術壁壘,擁抱電子技術的無限可能,在日益復雜的科技環境中,成為一名更具綜閤競爭力的復閤型人纔。