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出版者:

作者:杨风 编

出品人:

页数:169

译者:

出版时间:2009-7

价格:22.00元

装帧:

isbn号码:9787111274889

丛书系列:

图书标签:

• 电工学
• 实验
• 电路
• 电力系统
• 电子技术
• 基础实验
• 高等教育
• 理工科
• 实践教学
• 技能培训

《电路基础与应用》 内容梗概： 《电路基础与应用》是一本旨在为读者构建扎实电路理论基础，并引导读者将其应用于实际的深度学习指南。本书系统地阐述了电路的基本概念、定律、分析方法以及各种常用电子元器件的特性与应用，强调理论与实践的紧密结合，旨在培养读者解决实际电路问题的能力。本书内容丰富，逻辑严谨，语言通俗易懂，适合作为高等院校电子信息类、电气工程类等专业的教材，也可作为相关领域研究人员、工程师以及电子爱好者进行系统学习和深入钻研的参考书。 第一章 绪论 本章将带领读者进入精彩的电学世界，首先从电学的基本概念出发，解释电荷、电流、电压、电阻等核心要素的物理意义和相互关系。通过生动形象的类比和实例，帮助读者建立对电路基本运行机制的直观认识。随后，介绍电学在现代社会中的广泛应用，从我们日常生活中无处不在的电子设备，到支撑现代工业和通信网络的庞大系统，勾勒出电学研究的重要性和广阔前景。本章还将简要介绍电路分析的基本方法和常用单位，为后续章节的学习打下坚实的基础。 第二章 直流电路分析 直流电路是电路分析的基石。本章将详细讲解直流电路的基本元件，如电阻、电容、电感，并深入探讨它们的伏安特性。随后，引入基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL），这是分析复杂直流电路的两个基本法则。通过大量的例题，我们将演示如何运用这些定律来计算电路中的电压和电流。在此基础上，本书将介绍几种强大的直流电路分析方法，包括节点电压法、网孔电流法，以及等效变换法（如戴维宁定理和诺顿定理），这些方法能够大大简化复杂电路的分析过程，让读者能够有条不紊地求解任何直流电路。此外，本章还将讨论功率和能量在直流电路中的概念及其计算，以及一些实际应用中的直流电路，例如简单的电源适配器电路。 第三章 交流电路基础 本章将视角转向了更为普遍和动态的交流电路。首先，介绍交流电的产生原理，以及正弦交流电的表示方法，包括其幅值、频率、周期和相位。接着，深入讲解电容和电感在交流电路中的特性，特别是它们的容抗和感抗，以及它们如何影响电流和电压的相位关系。电阻、电容、电感这三种基本元件在交流电路中的阻抗概念将被详细阐述。在此基础上，本章将引入相量法，这是一种非常强大的数学工具，能够将复杂的交流电路分析转化为代数运算，大大简化求解过程。读者将学习如何计算交流电路中的电流、电压、功率（包括有功功率、无功功率和视在功率），以及功率因数。最后，将介绍一些常见的交流电路模型和应用，例如RC、RL、RLC串联和并联电路，以及它们在滤波器和振荡器等电路中的作用。 第四章 RLC暂态分析 电路不仅仅在稳态下工作，其动态过程同样重要。本章将聚焦于RLC电路中的暂态响应，即电路从一个稳态状态过渡到另一个稳态状态时的行为。我们将分析在开关动作或信号变化时，电容和电感的充放电过程，以及RLC电路在直流和交流激励下的暂态响应。读者将学习如何通过微分方程来描述这些暂态过程，并掌握求解这些方程的方法，包括特征方程法和零输入响应、零状态响应的概念。本章将详细讨论RLC电路的阻尼特性，区分过阻尼、临界阻尼和欠阻尼等不同情况，并分析它们对暂态行为的影响。理解暂态响应对于设计需要快速响应或避免过度振荡的电子系统至关重要。 第五章 电路中的信号 信号是信息传输和处理的载体，对各种电路的运行至关重要。本章将深入探讨不同类型的信号，包括周期信号（如正弦波、方波、锯齿波）和非周期信号（如脉冲信号、指数衰减信号）。我们将介绍傅里叶级数和傅里叶变换，这两种强大的数学工具可以将复杂的信号分解为一系列正弦波的叠加，从而揭示信号的频率成分。读者将学习如何分析信号的频谱，理解不同频率成分对电路响应的影响。本章还将介绍卷积定理，它揭示了电路的系统响应与输入信号之间的内在联系。此外，还将讨论信号的采样和量化，为后续的数字信号处理打下基础。 第六章 二极管及其应用 二极管是构成现代电子电路的最基本元件之一。本章将从 PN 结的物理原理出发，深入剖析二极管的工作机理，包括正向导通、反向截止以及击穿现象。我们将详细介绍二极管的伏安特性曲线，并讨论理想二极管模型和实际二极管模型。在此基础上，本章将详细讲解二极管的各种重要应用，例如整流电路（半波整流、全波整流、桥式整流），它们是实现交流到直流转换的关键；稳压二极管（齐纳二极管）在提供稳定参考电压方面的作用；以及二极管在限幅、钳位和保护电路中的应用。通过丰富的电路实例，读者将充分理解二极管在实际电路设计中的重要性和多功能性。 第七章 三极管及其应用 三极管，特别是双极结型晶体管（BJT）和金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET），是现代电子学中的核心放大和开关元件。本章将首先详细介绍 BJT 的结构、工作原理（包括共射、共集、共基三种基本放大组态），以及其输入输出特性曲线。我们将深入探讨 BJT 的放大作用和开关特性，并介绍其偏置电路的原理和设计方法，包括固定偏置、发射极自偏置、集电极-基极反馈偏置等，以确保三极管工作在线性区。随后，本章将转向 MOSFET，介绍其结构、工作原理（包括增强型和耗尽型），以及其基本放大组态。我们将重点讲解 BJT 和 MOSFET 作为开关元件在数字逻辑电路和电源管理中的应用，例如构成简单的开关电路和驱动电路。 第八章 运算放大器及其应用 运算放大器（Op-amp）是一种高性能的集成电路，是构建各种模拟信号处理电路的基础。本章将首先介绍运算放大器的基本结构、理想模型及其关键参数，如开环增益、输入阻抗、输出阻抗、共模抑制比等。随后，我们将重点讲解运算放大器在负反馈结构下的工作原理，以及它如何实现精确的电压跟随、反相放大、同相放大功能。在此基础上，本章将展示运算放大器在实现各种模拟电路中的强大能力，包括加法器、减法器、积分器、微分器、比较器等。读者还将学习如何设计基于运算放大器的滤波器（如低通、高通、带通滤波器）以及振荡器电路。通过丰富的应用实例，读者将深刻体会到运算放大器在模拟电路设计中的核心地位。 第九章 信号发生器与波形整形 本章将聚焦于产生和处理各种标准和非标准波形的电路。首先，我们将探讨振荡器电路，介绍不同类型的振荡器，如 RC 振荡器（LC 振荡器）、晶体振荡器等，以及它们的设计原理和参数选择。随后，将深入讲解产生不同波形的电路，包括方波发生器（如多谐振荡器）、三角波/锯齿波发生器。本章还将介绍波形整形电路，例如利用二极管和运算放大器实现的限幅器、钳位器、以及利用施密特触发器实现信号的整形和恢复。这些电路在信号处理、通信系统和数字电路中具有至关重要的作用。 第十章 集成电路基础 集成电路（IC）是现代电子系统的核心，极大地缩小了电子设备的体积并提高了性能。本章将概述集成电路的发展历程，介绍不同类型的集成电路，如模拟集成电路、数字集成电路和混合信号集成电路。我们将重点介绍数字集成电路的基本逻辑门（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR）及其逻辑功能，并介绍组合逻辑电路和时序逻辑电路的基本概念。此外，本章还将介绍几种重要的集成电路家族，如 TTL（晶体管-晶体管逻辑）和 CMOS（互补金属-氧化物-半导体），并分析它们的特点和应用。读者将对集成电路的内部结构和工作方式有一个初步的认识，为后续深入学习数字电路和微处理器打下基础。 第十一章 电源技术基础 稳定可靠的电源是各种电子设备正常工作的生命线。本章将深入探讨电源技术的基础知识。首先，我们将分析线性稳压电源和开关稳压电源的工作原理，以及它们各自的优缺点。读者将学习如何设计和分析由变压器、整流器、滤波器和稳压器组成的直流电源电路。本章还将介绍不同类型的稳压器，包括线性稳压器（如三端固定稳压器、可调稳压器）和开关稳压器（如 Buck、Boost、Buck-Boost 变换器）。此外，还将讨论电源的保护措施，如过流保护、过压保护和短路保护。 第十二章 传感器与执行器 传感器是将物理世界的信号转换为电信号的“眼睛”和“耳朵”，而执行器则是将电信号转换为物理动作的“手”。本章将介绍各种常见的传感器及其工作原理，包括温度传感器（如热敏电阻、热电偶）、光传感器（如光敏电阻、光电二极管）、压力传感器、位移传感器等。我们将探讨它们在不同应用场景下的选型和使用。同时，本章还将介绍执行器，如电机（直流电机、交流电机）、继电器、电磁阀等，以及它们如何被电信号控制以完成特定的物理任务。理解传感器和执行器的配合，是构建智能控制系统和自动化设备的关键。 第十三章 PCB 设计与制作基础 电路的物理实现离不开印刷电路板（PCB）。本章将介绍 PCB 的基本设计流程和制作工艺。读者将学习如何使用 PCB 设计软件绘制原理图，并将原理图转化为 PCB 布局和布线。本章将讨论 PCB 的设计规则，包括走线宽度、间距、过孔设计、电源地线处理等，以及如何优化布局以提高电路的性能和可靠性。同时，还将介绍 PCB 的制作工艺，包括蚀刻、钻孔、电镀、阻焊层和丝印层等。掌握 PCB 设计和制作的基础知识，能够帮助读者将理论电路转化为实际可用的产品。 第十四章 信号与系统 本章将从更抽象和普遍的角度，探讨信号与系统之间的关系。我们将引入系统的概念，理解系统如何对输入信号进行处理和转换，并产生输出信号。本章将深入探讨线性时不变（LTI）系统的性质，以及它们的频域和时域响应。我们将重新审视卷积定理，并探讨它在系统分析中的重要性。此外，本章还将介绍拉普拉斯变换，这是一种更通用的变换方法，能够统一处理直流、交流和瞬态信号，并极大地方便 LTI 系统的分析，特别是在解决复杂微分方程时。本章将为读者理解更高级的信号处理和控制理论奠定基础。 第十五章 抗干扰与电磁兼容性（EMC） 在实际的电子系统中，电磁干扰（EMI）和电磁兼容性（EMC）是必须认真考虑的问题。本章将深入探讨电磁干扰的产生源、传播途径和耦合机制。我们将介绍常见的干扰类型，如传导干扰和辐射干扰。在此基础上，本章将重点讲解提高电路的抗干扰能力和电磁兼容性的设计原则和技术，包括屏蔽、接地、滤波、走线优化、去耦等。读者将学习如何通过合理的电路设计和布局来降低 EMI，并满足 EMC 标准的要求，确保电子设备在复杂电磁环境下的可靠运行。 《电路基础与应用》 致力于通过系统化的知识体系和丰富的实践指导，帮助读者全面掌握电路分析的理论和技术，培养解决实际电路问题的能力，为深入学习电子工程、通信工程、自动化等相关领域打下坚实的基础。本书的编写理念是“学以致用”，强调理论与实践相结合，鼓励读者通过动手实践来加深对知识的理解。

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