電工與電子技術

本書以2011年教育部高等學校電子電氣基礎課程教學指導分委員會頒佈的“電工學”課程教學基本要求中的電工技術與電子技術部分作為編寫的基本依據，在滿足課程教學基本要求的前提下，對教學內容精心選擇，既注重基礎知識，又體現其先進性，並注意突出電工與電子技術的具體應用。本書包含的內容有電路分析基礎、正弦交流電路、分立元器件基本電路、組合邏輯電路、時序邏輯電路和集成運算放大器。

本書由上海工程技術大學王維榮副教授仔細審閲。 ^[1]  本書可作為高等學校非電類專業的電工與電子技術教科書，也可供其他工科專業選用和社會讀者閲讀。

《電工與電子技術》是上海工程技術大學電工教研室在近幾年教學改革的要求下，為進一步提高工程教育的質量，培養具有實踐能力和創新能力的工程技術人才而編寫的一本教材。

“電工與電子技術”是高等學校理工科非電類專業的一門專業基礎課程，該課程的作用和任務是：使學生通過課程的學習，獲得有關電工與電子技術必要的基本理論、基本知識和基本技能。目前，電工與電子技術應用十分廣泛，發展非常迅速，並且日益滲透到其他學科領域，同時新技術的不斷出現又使其內容不斷髮展。因此，“電工與電子技術”的教材建設必須與時俱進。本書以2011年教育部高等學校電子電氣基礎課程教學指導分委員會頒佈的“電工學”課程教學基本要求中的電工技術與電子技術部分作為編寫的基本依據，在滿足課程教學基本要求的前提下，對教學內容精心選擇，既注重基礎知識，又體現其先進性，並注意突出電工與電子技術的具體應用。書中包含結合生產和生活實際的應用舉例，可以使讀者深刻理解和掌握電工與電子技術的理論知識，擴大知識面。

本書包含的內容有電路分析基礎，正弦交流電路，分立元器件基本電路，組合邏輯電路，時序邏輯電路，集成運算放大器。編寫中力求做到概念準確，敍述簡潔明瞭。本書凝結了上海工程技術大學電工教研室一線教師歷年的教學經驗，其中的例題和習題都經過編者精心選擇，為教與學都提供了方便。

鑑於“電工與電子技術”是一門實踐性較強的課程，其理論知識與實踐結合非常緊密，所以開展配套實驗是其必要環節。只有通過合理的實驗環節，才能使學生更好地理解電工與電子理論知識，獲得電工與電子技術必要的知識和技能，為今後從事相關的工作打下基礎。

本書由上海工程技術大學電工教研室組織編寫，梁豔、蘇聖超、蒲永紅主編。參加編寫的有蘇聖超（第1、2章），蒲永紅（第3章），梁豔（第4、5章），章偉（第6章），黃立新（6.3節），由梁豔、蘇聖超統稿。王維榮副教授對書稿進行了仔細審閲，並提出了寶貴意見，在此謹表示衷心的感謝。

由於編者水平有限，書中必定存在不足和錯誤之處，懇請讀者批評指正。

第1章電路分析基礎1

1.1電路和電路的基本物理量1

1.1.1電流2

1.1.2電位2

1.1.3電壓2

1.1.4電流、電壓的參考方向3

1.1.5電功率3

1.2電阻、電感和電容元件4

1.2.1電阻5

1.2.2電感元件7

1.2.3電容元件8

1.3獨立電源裝置9

1.3.1電壓源9

1.3.2電流源10

1.3.3電壓源與電流源的等效變換10

1.4電路的工作狀態12

1.4.1電路有載工作12

1.4.2電路開路13

1.4.3電路短路14

1.5基爾霍夫定律15

1.5.1基爾霍夫電流定律(KCL)15

1.5.2基爾霍夫電壓定律(KVL)16

1.6簡單電阻電路17

1.6.1電阻的串聯18

1.6.2電阻的並聯18

1.7疊加定理20

1.8等效電源定理22

1.8.1戴維南定理22

1.8.2諾頓定理24

小結25

習題26

第2章正弦交流電路30

2.1正弦量的三要素30

2.1.1幅值和有效值31

2.1.2週期和頻率31

2.1.3初相位32

2.2正弦交流電的相量表示法33

2.2.1複數及其基本運算34

2.2.2相量和正弦量35

2.2.3正弦量的相量表示法36

2.2.4基爾霍夫定律的相量形式37

2.3電阻、電感和電容元件的正弦交流電路38

2.3.1電阻元件的正弦交流電路38

2.3.2電感元件的正弦交流電路40

2.3.3電容元件的正弦交流電路42

2.4電阻、電感與電容元件的串聯電路44

2.4.1RLC串聯電路中電壓與電流的關係44

2.4.2用相量圖分析計算RLC串聯正弦交流電路46

2.4.3RLC串聯交流電路的功率關係47

2.5簡單正弦交流電路的計算50

2.5.1阻抗串聯的交流電路50

2.5.2阻抗並聯的交流電路52

2.5.3阻抗串並聯的簡單交流電路53

2.6電路中的諧振54

2.6.1串聯諧振54

2.6.2並聯諧振59

2.7功率因數的提高61

小結63

習題63

第3章分立元器件基本電路68

3.1二極管68

3.1.1半導體的導電特性及PN結68

3.1.2半導體二極管71

3.1.3穩壓二極管72

3.2晶體三極管73

3.2.1基本結構73

3.2.2工作原理73

3.2.3特性曲線和主要參數74

3.3共發射極放大電路77

3.3.1放大電路基本概念77

3.3.2電路基本組成77

3.3.3靜態分析方法78

3.3.4動態分析方法80

3.4共集電極放大電路85

3.5分立元件組成的基本門電路88

3.5.1邏輯門電路的基本概念88

3.5.2分立元件基本邏輯門電路88

3.6應用舉例92

3.6.1二極管的應用92

3.6.2三極管的應用94

小結95

習題96

第4章組合邏輯電路102

4.1邏輯代數運算規則103

4.1.1邏輯代數基本運算和基本公式103

4.1.2複雜邏輯關係及邏輯門電路的組合104

4.2集成門電路107

4.2.1TTL門電路107

4.2.2CMOS門電路111

4.3邏輯函數的表示和化簡113

4.3.1邏輯函數的表示及相互轉換113

4.3.2邏輯函數的化簡115

4.4組合邏輯電路的分析與設計118

4.4.1組合邏輯電路的一般分析方法118

4.4.2組合邏輯電路的設計120

4.4.3組合邏輯電路設計中的實際問題121

4.5應用舉例125

4.5.1應用門電路的注意事項125

4.5.2加法器126

4.5.3編碼器128

4.5.4譯碼器130

小結134

習題135

第5章時序邏輯電路138

5.1集成觸發器138

5.1.1基本RS觸發器138

5.1.2可控RS觸發器140

5.1.3JK觸發器142

5.1.4D觸發器144

5.2時序邏輯電路的結構及分析方法146

5.2.1時序邏輯電路的基本結構及特點146

5.2.2時序邏輯電路的分析方法147

5.3應用舉例151

5.3.1計數器151

5.3.2寄存器159

5.3.3帶數字顯示的七路搶答器164

小結165

習題166

第6章集成運算放大器169

6.1集成運算放大器概述169

6.1.1集成運算放大器的基本結構169

6.1.2差分放大電路170

6.2集成運放的基本特性174

6.2.1集成運放的主要參數174

6.2.2集成運放的電壓傳輸特性175

6.2.3集成運放的理想特性175

6.3放大電路中的負反饋176

6.3.1反饋的基本概念176

6.3.2負反饋的四種類型178

6.3.3負反饋對放大電路性能的影響179

6.4集成運算放大器在信號運算方面的應用181

6.4.1比例運算電路181

6.4.2加法運算電路183

6.4.3減法運算電路184

6.4.4積分運算185

6.4.5微分運算186

6.5集成運算放大器在信號比較方面的應用187

6.5.1單限電壓比較器187

6.5.2過零比較器187

6.5.3滯回比較器188

6.6集成運算放大器的其他應用——有源濾波器189

6.6.1有源低通濾波器189

6.6.2有源高通濾波器190

6.6.3帶通濾波器和帶阻濾波器191

小結191

習題192

參考文獻196

編者