内容简介
《电子技术基础》是高职高专机电类专业统编教材,是根据全国水利水电高职教研会制定的《电子技术基础》课程教学大纲编写完成的。全书共分9章,主要介绍模拟电子技术和数字电子技术方面的基本原理、典型电路、基本应用电路,具体内容包括基本电压放大电路、集成运算放大器及其应用、功率放大器、直流电源、晶闸管及其电路、数字电路基础、组合逻辑电路、触发器和时序逻辑电路等。《电子技术基础》是以介绍应用知识为主的实践性教材,可作为高职高专机电类、材料类、动力能源类、计算机类等非电子信息类专业的教材,亦可供相关工程技术人员参考。
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目录
前言
第1章 基本电压放大电路
1.1 PN结
1.2 晶体二极管
1.3 特殊二极管
1.4 晶体三极管
1.5 基本放大电路
1.6 微变等效电路法
1.7 多级放大器及频率特性
1.8 光电耦合器
1.9 场效应晶体管放大电路
1.10 VMOS管简介
本章小结
实训1 常用电子仪器的认识与使用
实训2 简单电路的构成与测量
习题
第2章 放大电路中的反馈和集成运算放大器及其应用
2.1 反馈的基本原理
2.2 差分放大电路
2.3 集成运算放大器
2.4 集成运算放大器的线性应用
2.5 集成运放在信号处理方面的应用
2.6 集成运放在信号产生方面的应用
本章小结
实训3 运放组成的波形发生器电路设计
习题
第3章 功率放大器
3.1 功率放大电路的特点和分类
3.2 互补对称推挽功率放大电路
3.3 集成功率放大器
本章小结
实训4 低频功率放大器——OTL功率放大器
习题
第4章 直流电源
4.1 整流电路
4.2 滤波电路
4.3 串联型稳压电路
4.4 集成稳压器
本章小结
实训5 三端集成稳压器
习题
第5章 晶闸管及其电路
5.1 晶闸管结构及其工作原理
5.2 其他一些电力电子器件
5.3 单相可控整流电路
5.4 晶闸管逆变技术
5.5 晶闸管的简易触发电路
5.6 晶闸管的保护
5.7 晶闸管的交流开关电路
5.8 交流调压电路
5.9 应用实例
本章小结
实训6 晶闸管的简易测试及其导通、关断条件
习题
第6章 数字电路基础
6.1 基本逻辑运算及其门电路
6.2 逻辑代数与逻辑函数
本章小结
实训7 交通灯监视电路的设计
习题
第7章 组合逻辑电路
7.1 集成门电路
7.2 组合逻辑电路的分析和设计
7.3 组合逻辑电路的应用
7.4 组合逻辑电路中存在的特殊问题
本章小结
实训8 集成门电路逻辑功能测试
实训9 组合逻辑电路实验分析
实训10 组合逻辑电路的设计与测试
习题
第8章 触发器和时序逻辑电路
8.1 触发器概述
8.2 触发器间的相互转换
8.3 555定时器
8.4 时序逻辑电路的一般分析方法
8.5 计数器
本章小结
实训11 触发器逻辑功能测试
习题
第9章 课题设计
9.1 带有扫描显示数字电子钟的定时开启温度2位控制器设计
9.2 设计并制作一个模拟的出租车计价器
参考文献
精彩书摘
本章主要介绍了电子电路中几种常用的半导体器件,如半导体二极管、三极管、场效应管等的基本结构、工作原理、工作特性曲线及主要参数。
1.半导体的基本知识
半导体存在着自由电子和空穴两种载流子。本征半导体是指纯净的、不含杂质且以晶体结构存在的半导体。本征半导体中存在着数量或浓度相等的自由电子和空穴。由于通常情况下本征半导体的载流子数量不多,它的导电能力较差。在本征半导体中掺入少量的杂质就形成了杂质半导体。根据掺入杂质的不同,杂质半导体主要分为N型半导体和P型半导体。N型半导体中的多数载流子为自由电子,少量载流子为空穴;P型半导体的多数载流子为空穴,少数载流子为自由电子。杂质半导体中存在两种载流子的运动,即多数载流子的扩散运动和少数载流子的漂移运动。杂质半导体的导电性能与本征半导体相比大大提高。
2.半导体二极管和稳压管
一个PN结加上外壳,引出两个电极就形成了半导体二极管。半导体二极管具有单向导电性,即二极管两端加上正向电压时,管子中有较大的正向电流;当两端加上反向电压时,管子中的反向电流很小。
稳压管是根据二极管工作在反向击穿区时,管子中电流变化很大但两端电压变化很小这一特性制成的。
前言/序言
本书是根据教育部《关于加强高职高专教育人才培养工作意见》和《面向21世纪教育振兴行动计划》等文件精神,以及由全国水利水电高职教研会拟定的教材编写规划,报水利部批准,由全国水利水电高职教研会组织编写的机电类专业统编教材。
本书是为高等职业技术院校机电专业编写的电子技术教材,也可以作为发配电、输电线路、自动控制等专业的电子技术教材。高等职业教育是高等教育的一个重要方面,近年来在我国得到蓬勃发展。其目标是培养具有高尚职业道德、具有大学专科理论水平、具有较强动手操作能力,工作在职业现场第一线的技术人员和管理人员。
电子技术是一门实践性很强的课程,学生通过本课程的学习不但应该掌握必要的基础理论知识,而且还应在分析问题、解决问题和实际动手等能力方面得到锻炼和提高。对于这些能力的培养,理论教学与实践性教学环节必须密切联系、互相配合,才会取得比较好的效果。本书主要从以下几个方面来加强这些能力的培养:
(1)在分析问题方法上,注重讲清基本电路的基本原理,然后通过实验验证理论的正确性,增加感性认识,体会抽象概念的实际含义。在联系实际方面,不过多地分析具体细节,着重引导学生分析电路,并进行电路性能估算,掌握选择电路的元器件。
(2)注重与实践课程相配合。理论教学主要介绍基本原理、典型电路、基本应用电路等,而相关电路的调试、测试的方法以及元器件的参数选择在电子技术实践教学中得到认识和提高,故这方面的内容本书没有作深入的探讨。
(3)各章均有一定数量的习题,力求突出本课程的特点和基本要求,尽量做到与实践相结合。
电子技术基础:现代工业的脉搏与未来创新的基石 在日新月异的科技浪潮中,电子技术无疑是驱动现代工业发展、塑造未来生活图景的核心动力。从智能手机的轻巧便携,到航空航天的高效精准;从工业自动化生产线的协同运转,到信息时代的全球互联,无不闪耀着电子技术的智慧光芒。理解和掌握电子技术基础,已成为投身于高职高专机电类相关专业的学子们,以及渴望在技术领域有所建树的从业者们,不可或缺的知识储备。 本教材旨在为广大学子构建一个扎实而系统的电子技术知识体系,如同为每一位未来的工程师奠定坚实的地基。我们深知,电子技术并非孤立的学科,它与机械、自动化、信息技术等多个领域深度融合,共同构筑了现代科技的宏伟大厦。因此,本书在内容的编排上,力求做到既有深度又不失广度,既注重理论的严谨性,又强调实践的应用性,旨在培养学生解决实际工程问题的能力。 教材内容体系概览: 本书内容涵盖了电子技术基础的几个核心板块,每一章节都承载着构建整体知识框架的关键作用: 第一部分:电路的基本理论与分析 电路的概念与模型: 我们将从最基本的电路概念入手,介绍电路的基本组成部分,如电源、负载、导线等,并引入理想模型,如集总参数模型,为后续的分析打下理论基础。理解电压、电流、电阻、电容、电感等基本物理量及其相互关系,是掌握电子技术的第一步。 电路的基本定律: 欧姆定律、基尔霍夫电压定律、基尔霍夫电流定律是分析和计算电路行为的基石。本书将深入讲解这些定律的应用,并通过大量实例,引导学生掌握如何运用这些定律来分析复杂电路的直流和交流状态。 电路的分析方法: 为了应对日益复杂的电路结构,我们将系统介绍各种电路分析方法,包括节点电压法、网孔电流法、叠加定理、戴维宁定理和诺顿定理。这些方法如同工程师手中的工具箱,能够帮助我们高效、准确地求解电路的未知量。 暂态分析: 现实世界的电路往往不是静态的,尤其是在电路接入或断开电源的瞬间,元件的电压和电流会发生随时间变化的现象,即暂态过程。本书将详细阐述RL、RC和RLC电路的暂态响应,揭示电容和电感的储能特性,为理解动态电路行为奠定基础。 正弦稳态分析: 在交流电路中,正弦电压和电流是最常见的信号形式。本书将引入相量法,将复杂的时域运算转化为代数运算,极大地简化了正弦稳态电路的分析。同时,我们将深入讲解电抗、阻抗、功率因数等概念,帮助学生理解交流电的能量传输和损耗。 第二部分:半导体器件及其应用 半导体材料与PN结: 深入剖析半导体材料的导电特性,以及PN结的形成和单向导电性。这是理解所有半导体器件工作原理的根源。 二极管: 从整流二极管到稳压二极管,再到发光二极管,本书将详细介绍各种二极管的结构、特性、工作原理和应用电路。例如,如何利用二极管实现整流滤波,为电子设备提供稳定的直流电源;如何利用稳压二极管实现电路的稳压功能。 三极管(BJT): 重点讲解双极型三极管(BJT)的结构、两种工作模式(共射、共集、共基)以及放大和开关特性。通过大量的例题,指导学生如何设计放大电路,如何利用三极管实现信号的放大,以及如何在数字电路中作为开关使用。 场效应管(FET): 介绍场效应管(FET)的工作原理,包括结型场效应管(JFET)和金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET)的特点。与BJT相比,FET具有输入阻抗高等优点,在许多集成电路和功率电路中得到广泛应用。我们将重点关注MOSFET在数字电路和模拟电路中的应用。 基本放大电路: 基于三极管和场效应管,我们将讲解单级和多级放大电路的设计与分析。例如,单管共射放大电路的静态和动态分析,多级放大电路的级联方式及其性能提升。 第三部分:集成电路与基本运算电路 运算放大器(Op-Amp): 运算放大器是模拟集成电路中最重要、最核心的器件之一。本书将详细介绍理想运算放大器的特性,以及其在各种基本运算电路中的应用,如同相/反相放大器、加法器、减法器、积分器、微分器等。理解运算放大器的虚短、虚断特性是分析这些电路的关键。 滤波电路: 滤波电路在信号处理中起着至关重要的作用,用于滤除不需要的频率成分。我们将介绍无源RC滤波器(低通、高通)和有源滤波器(基于运算放大器)。 信号发生电路: 介绍如何利用运算放大器构建各种信号发生电路,如方波发生器、三角波发生器、正弦波发生器等,为电路测试和系统集成提供信号源。 数模与模数转换: 简要介绍数模转换器(DAC)和模数转换器(ADC)的基本原理和应用,这是连接数字世界与模拟世界的桥梁。 第四部分:数字电子技术基础 数字逻辑基础: 引入二进制数、逻辑门(与、或、非、与非、或非、异或)的概念,以及逻辑代数的基本定理和公式。这是理解数字电路工作原理的基石。 组合逻辑电路: 介绍如何将逻辑门组合起来实现特定的逻辑功能,包括编码器、译码器、多路选择器、数据分配器等。我们将重点讲解如何通过卡诺图等方法对逻辑函数进行简化,以优化电路设计。 时序逻辑电路: 讲解触发器(RS、JK、D、T触发器)、寄存器、计数器等基本时序逻辑单元。时序逻辑电路的特点是具有记忆功能,能够处理随时间变化的信号,是构成复杂数字系统的基础。 微处理器基础(选讲/简介): 简要介绍微处理器的基本构成和工作原理,为学生未来学习微控制器和嵌入式系统打下基础。 学习方法与实践指导: 本书在内容编排上,始终坚持理论联系实际的原则。每章节都配有丰富的例题和习题,涵盖了基本概念的理解、电路分析的计算以及应用电路的设计。我们鼓励学生在学习理论知识的同时,积极动手实践。 仿真软件的应用: 推荐学生使用Multisim、Proteus等电路仿真软件,通过搭建虚拟电路,观察电路的仿真结果,加深对理论知识的理解,培养工程实践能力。 实验环节的重视: 在高职高专的教学过程中,实验环节是不可或缺的。本书在内容上,为配套的实验教学提供了坚实的理论基础。我们建议将教材中的典型电路作为实验项目,让学生在实际操作中,检验理论的正确性,培养解决实际问题的能力。 项目导向的学习: 鼓励学生将所学知识应用于小型电子项目的设计与制作,例如简单的LED闪烁电路、电源模块、简易报警器等,从而激发学习兴趣,提升综合应用能力。 教材的特色与目标: 系统性强: 内容由浅入深,逻辑清晰,形成完整的知识体系。 实用性高: 紧密结合高职高专机电类专业的培养目标,注重理论在工程实践中的应用。 易于理解: 语言通俗易懂,图文并茂,配以大量典型例题和解析。 强调能力培养: 不仅传授知识,更注重培养学生的分析问题、解决问题和动手实践的能力。 通过本教材的学习,期望学生能够: 1. 掌握 电子技术的基本概念、基本定律和基本分析方法。 2. 理解 半导体器件、集成电路等核心电子元器件的工作原理。 3. 熟悉 模拟电路和数字电路的基本构成及设计思路。 4. 具备 运用所学知识分析和解决实际电子工程问题的基本能力。 5. 为 进一步学习更高级的电子技术、自动化控制、嵌入式系统等专业课程奠定坚实的基础。 我们坚信,电子技术是连接过去、现在与未来的关键纽带。掌握电子技术基础,就是掌握了创造和革新的力量。本书将是您在这条探索之路上的忠实伙伴,助您扬帆远航,驶向更加辉煌的未来。