内容简介
《模拟电路及其应用(第3版)》结合应用型人才培养目标和教学特点,在选材上强化基础,精选内容,能够有效激发学生的学习兴趣。《模拟电路及其应用(第3版)》新版修订过程中,吸收了作者近年的教学实践和广大读者的建议,在内容上做了一定调整。
《模拟电路及其应用(第3版)》共10章,以电子元器件及其应用为主线,简单介绍元器件的结构和工作原理,着重介绍元器件的参数及意义、元器件的选型方法,详细介绍了各类元器件组成电路的应用领域、电路的分析方法、实际应用电路举例;《模拟电路及其应用(第3版)》还从应用角度出发,介绍了部分常用电子电路的设计方法。
修订后的《模拟电路及其应用(第3版)》更符合当前工程型院校电子技术课程教学的需要,可作为普通高校电类专业和部分非电类专业的教科书,也可作为工程技术人员的参考书。
内页插图
目录
第1章 绪论
1.1 信号
1.2 电子系统
1.2.1 电子系统的组成原理
1.2.2 电子系统应用举例
1.2.3 电子系统的设计原则
1.2.4 电子系统的分析方法
习题
第2章 模拟电路常用元器件
2.1 普通半导体二极管
2.1.1 结构类型及符号
2.1.2 伏安特性
2.1.3 主要参数
2.2 特殊半导体二极管
2.2.1 稳压二极管
2.2.2 变容二极管
2.2.3 光电二极管
2.2.4 发光二极管
2.2.5 激光二极管
2.3 半导体三极管
2.3.1 结构类型及符号
2.3.2 特性曲线
2.3.3 主要参数
2.4 场效应管
2.4.1 结构类型及符号
2.4.2 主要参数
2.4.3 特性曲线
2.4.4 场效应管与三极管的比较
2.5 模拟集成器件
2.5.1 集成运算放大器
2.5.2 集成比较器
2.5.3 集成功率放大器
2.5.4 集成温度传感器
2.6 常用元器件选型及应用
2.6.1 二极管的选型及应用
2.6.2 三极管的选型及应用
2.6.3 半导体器件识别
习题
第3章 分立元件基本应用电路及其分析
3.1 二极管基本应用电路
3.1.1 普通二极管基本电路的分析方法
3.1.2 普通二极管基本应用电路
3.1.3 特殊二极管在电路中的应用
3.1.4 二极管应用实例
3.2 基本电压放大电路
3.2.1 三极管电压放大电路及其分析
3.2.2 场效应管电压放大电路及其分析
3.3 基本功率放大电路
3.3.1 功率放大电路的一般问题
3.3.2 三极管基本功率放大电路
3.3.3 场效应管基本功率放大电路
3.3.4 互补对称功率放大电路
3.3.5 其他类型的功率放大电路
3.4 多级放大电路
3.4.1 多级放大电路的耦合方式及其特点
3.4.2 多级放大电路的分析
3.4.3 音频放大电路设计
3.5 差分放大电路
3.5.1 基本差分放大电路
3.5.2 电流源
3.5.3 含电流源的差分放大电路
3.5.4 差分放大电路的接法
习题
第4章 放大电路中的负反馈
4.1 反馈的基本概念及判断方法
4.1.1 反馈的定义
4.1.2 反馈的分类及判断
4.2 交流负反馈的四种组态
4.2.1 电压串联负反馈
4.2.2 电压并联负反馈
4.2.3 电流并联负反馈
4.2.4 电流串联负反馈
4.3 负反馈放大电路的方框图及一般表达式
4.3.1 负反馈放大电路的方框图
4.3.2 负反馈放大电路的一般关系
4.3.3 关于反馈深度的讨论
4.4 负反馈对放大电路性能的影响
4.4.1 提高放大倍数的稳定性
4.4.2 减小非线性失真和抑制干扰、噪声
4.4.3 扩展频带
4.4.4 负反馈对输入电阻的影响
4.4.5 负反馈对输出电阻的影响
4.4.6 放大电路中引入负反馈的一般原则
4.5 负反馈放大电路的分析方法
4.5.1 深度负反馈条件下的近似计算
4.5.2 深度负反馈条件下电压放大倍数的分析
4.6 负反馈放大电路的自激振荡及消除方法
4.6.1 负反馈放大电路产生自激振荡的原因及条件
4.6.2 负反馈放大电路稳定性的定性分析
4.6.3 负反馈放大电路稳定性的判断
4.6.4 负反馈放大电路中自激振荡的消除方法
习题
第5章 集成运算放大器及其应用
第6章 信号产生与变换电路
第7章 直流稳压电源
第8章 典型电路应用技术
第9章 模拟电路设计举例
第10章 Multisim 11 在模拟电子电路中的应用
参考文献
前言/序言
本书自2008年出版以来,被许多院校采用为教材,得到了广大读者的关心及支持,2015年被评为“十二五”江苏省高等学校重点教材(编号:2015-1-092)。为了更好地发挥本教材在电子信息类专业人才培养中的积极作用,结合近年来的教学实践及读者反馈的一些宝贵意见,在第2版修订的基础上,对每一章的习题进行了重新编写,并对第2版中的错漏之处进行了修改。经修订后的教材,不仅适用于工程型本科院校电子信息类专业“模拟电子技术”课程,同时也适合作为高职类院校及电子工程师学习用书。
全书共分为10章。第1章介绍模拟信号及数字信号的特点,模拟电子系统的组成、作用、分析及设计原则,并举例说明了模拟电子技术所研究的问题在电子系统中的应用实例;第2章介绍模拟电路中的常用元器件的原理、特性、参数,增添了近年来在电子系统中常用的新型电子元件,并介绍了常用元件的测量、识别方法及选用原则;第3章介绍由分立元件组成的基本模拟电路的分析方法及技术指标,添加了分立元件电路的应用实例,增加了分立元件组成的放大器的设计实例;第4章介绍模拟电路中的反馈;第5章介绍集成运算放大器的应用,由于有源滤波器在电子技术中应用极为广泛,所以本版增强了有源滤波器的原理及应用,并举例说明设计方法;第6章介绍信号的产生与变换等电路的工作原理及参数计算;第7章介绍稳压电源的组成、工作原理及参数分析,增设了线性稳压电源的设计及应用;第8章介绍一些典型应用的模拟电路;第9章介绍常用模拟电路的设计方法,使读者在学完模拟电子技术后,可以设计常用的模拟电子电路模块;第10章介绍Multisim11在模拟电子技术中的应用。
本书由储开斌、武花干、徐权、何宝祥编著。其中储开斌编写了第1~3章和第8~9章,何宝祥编写了第4~7章,徐权编写了第10章,武花干老师对每章习题和全书的图表等内容进行了修订。在本书编写过程中,始终得到了朱正伟和刘训非等老师的大力帮助,在此谨向他们致谢。本书在编写中还引用了许多专家、学者在著作和论文中的研究成果,在此特向他们表示衷心的感谢。清华大学出版社的领导和老师们也为本书的出版付出了艰辛的劳动,在些一并表示深深的敬意和感谢。
由于编者水平有限,加之时间仓促,书中错误和不妥之处在所难免,殷切希望使用本书的读者继续给予批评指正。
编者
2017年6月于江苏常州
《电路理论基础与实践》 内容简介 本书旨在为读者构建坚实的电路理论基础,并引导读者将这些理论知识应用于实际的电路设计与分析之中。全书共分为十五章,从最基本的电路概念出发,逐步深入到复杂的电路行为与应用,理论与实践相结合,循序渐进,旨在培养读者独立分析和解决电路问题的能力。 第一章:电路基本概念与元件 本章将介绍电路分析所必需的基本概念,包括电压、电流、电阻、电容、电感等基本电学量。我们将详细阐述这些物理量的定义、单位以及它们在电路中的作用。通过形象的比喻和实例,帮助读者理解电荷流动、能量转换等核心概念。同时,本章还将详细介绍电路中最基础的无源元件:电阻、电容和电感。我们将分析它们的伏安特性曲线,理解它们在不同电路状态下的行为规律,以及它们在储能、耗能等方面的作用。例如,我们将探讨不同类型的电阻(如固定电阻、可变电阻)的构造与应用,电容器的充放电过程及其在滤波、耦合等方面的作用,以及电感器的储能特性和在电磁感应中的应用。本章还会引入理想电压源和理想电流源等基本有源元件,为后续电路分析奠定基础。 第二章:电路的基本定律 本章将深入探讨描述电路工作状态的基本定律,包括欧姆定律、基尔霍夫电压定律(KVL)和基尔霍夫电流定律(KCL)。我们将详细推导这些定律的数学表达式,并通过大量例题展示如何运用这些定律来分析简单的电路。欧姆定律是连接电压、电流和电阻的关键,我们将通过不同材料的电阻来展示欧姆定律的普遍性。基尔霍夫定律则是分析复杂电路不可或缺的工具,我们将演示如何根据节点和回路列写方程,从而求解电路中的未知量。本章还将介绍一些常用的电路分析方法,如节点电压法和网孔电流法,这些方法将极大地简化复杂电路的分析过程。我们将通过详细的步骤分解和实例解析,让读者熟练掌握这些分析技巧。 第三章:电阻电路的分析 本章将聚焦于由电阻元件构成的电路,深入探讨电阻串联、并联的等效电阻计算方法,以及戴维南定理和诺顿定理等简化电路分析的工具。我们将展示如何将复杂的电阻网络化简为一个等效电阻,从而方便地计算电路中的电流和电压。戴维南定理和诺顿定理是将任何线性双端网络等效为一个简单的电压源/电流源与一个等效电阻的组合,这在实际电路设计中具有重要的应用价值。本章将通过大量的例题,演示这些定理的推导过程及其在实际电路分析中的应用,例如如何利用这些定理来简化对大型电路特定部分的分析。 第四章:一阶电路的瞬态分析 本章将引入时间的概念,开始分析含有电容或电感的电路在施加激励后,其电压和电流随时间变化的瞬态响应。我们将重点关注一阶电路(只含有一个储能元件的电路),如RC电路和RL电路。通过微分方程的求解,我们将推导出电容电压和电感电流的指数衰减或增长的数学表达式,并引入时间常数这一重要概念,它决定了瞬态过程的快慢。本章将详细分析电容和电感的充放电过程,以及它们在滤波器、定时电路等方面的作用。我们将通过图形化的方式展示瞬态响应曲线,帮助读者直观理解其变化过程。 第五章:二阶电路的瞬态分析 本章将进一步扩展到含有两个储能元件(一个电容和一个电感)的二阶电路,如RLC电路。我们将分析其更复杂的瞬态响应,包括欠阻尼、临界阻尼和过阻尼等不同情况,以及它们对应的响应特性。本章将推导二阶电路的二阶微分方程,并探讨其特征方程的根对瞬态响应的影响。我们将分析阻尼系数和固有振荡频率等关键参数,并展示这些参数如何影响电路的振荡和衰减行为。本章还将介绍二阶电路的某些实际应用,如振荡电路和滤波电路的初步概念。 第六章:正弦稳态电路分析 本章将进入交流电路的分析领域,介绍正弦稳态的概念。我们将引入相量(phasor)这一数学工具,它能够将复杂的正弦函数表示为复数,从而简化正弦稳态电路的分析。通过相量,我们将重新审视电阻、电容和电感在正弦激励下的行为,并引入电抗(reactance)和阻抗(impedance)的概念。本章将详细讲解复数运算在电路分析中的应用,以及如何运用相量法来求解含电容、电感元件的交流电路。我们将分析RLC串联和并联电路的阻抗特性,以及它们在共振现象中的应用。 第七章:互感与耦合电感 本章将探讨电磁耦合现象,介绍互感(mutual inductance)的概念,以及它在变压器等实际器件中的应用。我们将分析两个线圈之间的能量传递,以及互感如何影响电路的行为。本章将推导描述耦合电感的电压-电流关系,并分析理想变压器和实际变压器的工作原理。我们将探讨变压器在升压、降压以及阻抗匹配等方面的作用,并通过实例展示耦合电感在无线充电、信号隔离等领域的应用。 第八章:多相电路 本章将介绍多相交流电系统,重点是三相电路。我们将解释三相电源的产生及其优点,并介绍星形连接(Y-connection)和三角形连接(Δ-connection)两种接线方式。本章将分析三相电路的功率计算,包括单相功率、三相视在功率、有功功率和无功功率。我们将演示如何求解三相电路中的电流和电压,并分析三相负载的不平衡情况。本章还将简要介绍三相电动机等常见三相用电设备的基本工作原理。 第九章:非正弦周期信号 本章将拓展到分析周期性但非正弦的信号,如方波、锯齿波等。我们将引入傅里叶级数(Fourier Series)的概念,它能够将复杂的非正弦周期信号分解为一系列正弦分量的叠加。通过傅里叶级数,我们将分析非正弦信号的频谱特性,并探讨它们在电路中的响应。本章将演示如何计算非正弦信号的傅里叶级数,并分析电路对不同频率分量的影响。这将有助于理解信号失真、滤波等问题。 第十章:受控源与运算放大器(一) 本章将引入受控源(controlled sources),即其输出(电压或电流)由电路中其他部分的电压或电流决定的电源。我们将介绍四种类型的受控源:电压控制电压源(VCVS)、电流控制电压源(CCVS)、电压控制电流源(VCCS)和电流控制电流源(CCCS)。受控源是描述有源器件(如晶体管)模型的重要组成部分。在此基础上,本章将详细介绍运算放大器(Operational Amplifier,Op-Amp)这一重要的集成电路元件。我们将分析理想运算放大器的特性,并介绍其在各种基本电路中的应用,如同相放大器、反相放大器、电压跟随器等。 第十一章:运算放大器(二) 本章将继续深入探讨运算放大器的应用,介绍更复杂的运算放大器电路。我们将分析叠加定理和节点电压法在含运算放大器的电路分析中的应用。本章将详细介绍运算放大器在积分器、微分器、滤波器、波形发生器等领域的应用。我们将推导这些电路的数学模型,并通过实例展示它们的工作原理。同时,本章还将讨论实际运算放大器的非理想特性,如输入失调电压、输入偏置电流、输出电压范围限制等,以及这些特性对电路性能的影响。 第十二章:二极管及其应用 本章将介绍半导体二极管这一重要的电子元件。我们将详细阐述二极管的PN结原理,以及它在正向偏置和反向偏置下的伏安特性。本章将介绍不同类型的二极管,如整流二极管、稳压二极管(齐纳二极管)、发光二极管(LED)等,并分析它们的特性与应用。我们将详细讲解二极管在整流电路(半波整流、全波整流)、稳压电路、限幅电路、钳位电路等方面的应用。 第十三章:晶体管(一):BJT 本章将深入介绍双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor,BJT),它是一种重要的电流控制器件。我们将详细分析BJT的结构、工作原理,以及其三种工作状态:放大区、截止区和饱和区。本章将介绍BJT的几种基本组态:共发射极、共集电极和共基极,并分析它们的输入输出特性和放大作用。我们将讲解BJT的直流偏置方法,以及如何通过偏置来确保BJT工作在线性放大区。 第十四章:晶体管(二):MOSFET 本章将介绍另一类重要的晶体管——金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)。我们将分析MOSFET的结构、工作原理,以及其增强型和耗尽型两种类型。本章将介绍MOSFET的几种基本组态:共源极、共漏极和共栅极,并分析它们的特性。我们将重点讲解MOSFET作为开关元件和放大元件的应用,以及它在数字逻辑电路和模拟电路中的重要作用。 第十五章:传感器与执行器 本章将带领读者认识电路在实际世界中的应用,介绍传感器和执行器这两个重要的接口元件。传感器是将物理量(如温度、光照、压力)转换为电信号的设备,而执行器则将电信号转换为物理动作。本章将介绍一些常见的传感器类型,如热敏电阻、光敏电阻、压敏电阻等,并分析它们的电路接口设计。同时,我们将介绍一些常见的执行器,如电机、继电器、LED等,并讲解如何用电路来控制它们。通过本章的学习,读者将能够理解电路如何与现实世界进行交互,并初步掌握一些简单的系统集成设计。 全书始终贯穿理论分析与实际应用相结合的原则,通过丰富的例题和适当的习题,帮助读者巩固所学知识,培养解决实际电路问题的能力。本书适合高等院校电子工程、自动化、通信工程等相关专业的学生阅读,也可作为工程技术人员的参考书。