编辑推荐
无论你是理科学生还是文科学生,这套书对你同样适用。可爱的卡通人物,动漫风格的插图,让你在轻松阅读中尽情享受掌握知识的乐趣。从这本书开始,你的统计学、你的微积分、你的线性代数…所有数理科目统统不在话下。修炼各学科达人,从这套学习漫画开始!
内容简介
《漫画电子电路/欧姆社学习漫画》是以漫画的形式讲解电子电路基础的入门图书。通过大家熟知的半导体收音机的制作,为第1次学习电子电路的人们提供了毫无障碍的学习捷径。虽然书中有不少重要的公式,但是书中加入了公式的展开式,还用漫画和插图一步一步地进行说明,因此,原来抽象晦涩的知识变得让人容易理解了。如果您正为艰深的电子电路知识伤透脑筋,那么《漫画电子电路/欧姆社学习漫画》将能协助您快速掌握学习诀窍,取得突飞猛进的发展。
作者简介
田中贤一,1969年出生于宫崎县延冈市。1990年毕业于国立都城工业高等专科学校电气工学专业(现为电气信息专业)。1994年九州工业大学研究生院的工学研究专业博士上半期课程结业。
曾任九州工业大学工学专业电气工学专业(现在,电气电子工学专业)助手,现在是明治大学理工系电气电子生命学系准专业教授。博士(工学)(九州工业大学)。主要著作:《数字水印技术》(东京电机大学出版社),《图像媒体工学基础》(共立共版)。
内页插图
精彩书评
★用漫画这种形式讲数学、物理和统计学,十分有利于在广大青少年中普及科学知识。
周恩来、邓颖超秘书,周恩来邓颖超纪念馆顾问
中日友好协会理事,《数理天地》顾问,全国政协原副秘书长 赵炜
★用漫画和说故事的形式讲数学,使面貌冷峻的数学变得亲切、生动、有趣,使学习数学变得容易,这对于提高全民的数学水平无疑是功德无量的事。
"数理天地》杂志社社长总编
"希望杯"全国数学邀请赛组委会命题委员会主任 周国镇
★用漫画的形式,讲解日常生活中的数学、物理知识,更能让大家感受到数学殿堂的奥妙与乐趣。
《光明日报》原副总编辑
中华炎黄丈化研究会常务副会长 鲁谆
★科学漫画是帮助学习文科的人们用形象思维的方式掌握自然科学的金钥匙。
中国人民大学外语学院日语专业主任
大学日语教学研究会会长 成同社
★在日本留学的时候,我在电车上几乎每次都能看到很多年轻的白领看这套图书,经济实惠、图文并茂、浅显易懂,相信这套图书的中文版也一定会成为白领们的手中爱物。
大连理工大学能源与动力学院博士副教授 宁亚东
★我非常希望能够在书店里看到这样的书:有人物形象、有卡通图、有故事情节,当然*重要的还有深厚的理工科底蕴。我想这样的书一定可以大大提升孩子们的学习兴趣,降低他们对于高深的理工科知识的恐惧感。
北京启明星培训学校校长 符狄南
★书中的数学知识浅显实用,漫画故事的形式使知识贴近生活,概念更容易理解。
北京大学数学科学学院博士 张磊
目录
序章 怦然心动新会员
第1章何为电子电路
1.电子电路是什么
2.各种电子电路
放大电路
振荡电路
调制电路
检波电路
滤波器
运算放大器
逻辑电路
电源电路
3.以收音机为例
补充知识
运算放大器——最终的放大电路
逻辑电路
第2章晶体管的结构
1.何为半导体
硅的共价键
P型半导体
N型半导体
2.PN结二极管
偏压
整流电路
3.双极晶体管
PNP型晶体极管
补充知识
J-FET的结构与原理
MOS-FET
双极晶体管与FET的差异
第3章电气电路的知识
1.基尔霍夫定律
电路分析
基尔霍夫的第1定律和第2定律
2.RLC并联电路
3.h参数等效电路
补充知识
电压源与电流源
电压放大率
电流放大率
关于虚数j与i
第4章调谐放大电路
1.调谐放大电路的原理
何为振幅调制波
振幅调制波的波形
2.单一调谐放大电路
短路
高频等效电路
寄生容量与镜子效应
高频等效电路的化简
补充知识
调谐放大器中的电流放大率的频率特性
晶体管的高频等效电路
阻抗的转换
第5章检波电路
1.检波与线性检波电路
检波
线性检波电路
线性检波的原理
2.包络检波
3.滤波器
低通滤波器
高通滤波器
补充知识
关于FM(频率调制)
第6章低频放大电路
1.低频放大电路的概念
3个类型的放大电路
2.发射极接地放大电路
2.1等效电路
2.2偏压电路
何为静态工作点
最佳静态工作点
2.3交流放大电路
交流成分的等效电路
2.4电流放大率
基极接地电流放大率
……
前言/序言
电子电路以电气电路为基础,加上半导体元件即二极管和晶体管,发展为复杂的集成电路。说身边的电器都是由电子电路组成的也不为过。
为了初步理解电子电路的内容,本书以“使用晶体管的收音机”为题材,用漫画来简单说明收音机是通过怎样的结构来发出声音的。从来,电子电路方面的书籍很多都是从简单的放大电路开始说明,并逐步接触到复杂的电路。但是,本书大胆地按照信号的推移,就是说从接收到的电波中选择想听的频道开始,直到收听到声音的流程来进行说明。理解收音机系统的同时,就会通过从电波到声音的信号流程而自然地理解电子电路。作者通过漫画中出现的高中生紫电透和江令木绫的角色来进行有趣的说明。
本书以我在大学中电子电路的讲义为基础进行简单的说明,工科高中的学生和初学者都可以充分理解其内容。
在制作本书之际,向负责漫画绘制的高山ャマ,负责漫画制作的TREND-PRO公司的诸位,以及给予我执笔机会的欧姆社的各位编辑表示感谢。而且,也衷心感谢购买本书的各位读者,同时,如果大家通过阅读本书对电子电路知识产生了兴趣,将是我莫大的荣幸。
田中贤一
《电子电路的奥秘:从基础到应用》 引言 电子电路,这个看似抽象而复杂的领域,却是现代科技发展的基石。从智能手机到家用电器,从医疗设备到航空航天,无不依赖于精巧设计的电子电路。然而,对于许多初学者而言,电子电路仿佛一座难以逾越的高山,布满了令人费解的符号和抽象的概念。本书《电子电路的奥秘:从基础到应用》旨在以一种深入浅出、循序渐进的方式,带领读者穿越电子电路的迷宫,揭示其内在的逻辑与魅力,最终掌握构建和理解各类电子系统的关键能力。 本书并非专注于某一特定领域的电子电路,例如仅聚焦于集成电路设计或通信系统,而是力求构建一个全面而扎实的电子电路知识体系。我们不会深入探讨某个电子元器件的制造工艺细节,也不会详细分析某个芯片的具体设计原理,而是将重点放在理解电路的通用工作原理、分析方法和设计思路。本书的目的是培养读者举一反三的能力,使其能够根据具体需求,灵活运用所学知识,触类旁通,解决实际问题。 第一部分:电子电路的基础构建块 在踏入复杂的电子世界之前,我们必须首先认识构成一切的“积木”。这部分内容将为你详细介绍最基本、最核心的电子元件,并阐述它们在电路中的基本作用。 电阻(Resistors): 你会学习到电阻是如何工作的,它是如何限制电流的流动,以及它在电路中扮演的“减速带”角色。我们将深入探讨欧姆定律(Ohm's Law)——这个电子电路的奠基石,理解电压(Voltage)、电流(Current)和电阻(Resistance)之间的关系,并学习如何计算电阻值对电路性能的影响。此外,我们还会介绍不同类型的电阻,如固定电阻、可变电阻(电位器和微调电阻)及其在实际应用中的场景,例如音量控制、传感器信号调整等。 电容(Capacitors): 电容则像一个微小的“能量蓄水池”,能够储存电荷。我们将详细解释电容的结构、工作原理,以及它在电路中储存和释放电能的特性。你将了解到电容的容值(Capacitance)是如何影响其充放电速度的,以及在哪些情况下电容可以起到滤波(Filtering)、耦合(Coupling)和旁路(Bypassing)的作用。我们会探讨不同种类的电容器,如陶瓷电容、电解电容、钽电容等,并解释它们各自的优缺点及适用范围。 电感(Inductors): 电感与电容的功能有些类似,但它通过磁场来储存能量,并对电流的变化产生阻碍作用。本书将为你剖析电感的工作原理,理解其电感量(Inductance)的含义,以及它如何对快速变化的电流产生“抵抗”效应。你将学习到电感在储能、滤波、变压等方面的应用,以及它在开关电源(Switching Power Supplies)和射频电路(RF Circuits)中的重要作用。 二极管(Diodes): 二极管是电子世界中的“单行道”,它允许电流在一个方向上流动,而在另一个方向上阻断。我们将详细阐述二极管的PN结原理,理解正向导通和反向截止的概念。你将学习到二极管在整流(Rectification)、稳压(Voltage Regulation)、信号检测等方面的基本应用,并了解不同类型的二极管,如普通二极管、稳压二极管(Zener Diodes)、发光二极管(LEDs)和肖特基二极管(Schottky Diodes)的特性和用途。 晶体管(Transistors): 晶体管是现代电子设备的核心,它们是电子电路中的“开关”和“放大器”。本书将为你揭示晶体管作为放大器(Amplifier)和开关(Switch)的工作原理,理解BJT(双极结型晶体管)和MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)这两种主要晶体管类型的结构和工作特性。你将学习到如何使用晶体管构建放大电路,用于增强微弱信号;以及如何利用它们作为电子开关,实现逻辑控制和信号切换。 第二部分:电路的分析与设计基础 掌握了基本的电子元件后,我们便可以开始将它们组合起来,构建出功能各异的电路。这一部分将教会你如何系统地分析已有的电路,并为其设计提供指导。 电路分析的基本定律: 除了欧姆定律,我们还将深入学习基尔霍夫电压定律(Kirchhoff's Voltage Law - KVL)和基尔霍夫电流定律(Kirchhoff's Current Law - KCL)。这些定律是分析复杂电路的关键工具,它们揭示了电路中电压和电流的分布规律。我们将通过大量的实例,展示如何运用这些定律来计算电路中的未知参数。 串联与并联电路: 你将清晰地理解电阻、电容、电感在串联和并联状态下的特性差异。例如,串联电阻会增加总电阻,而并联电阻会减小总电阻。我们将分析这两种连接方式对电路整体性能的影响,并学习如何根据设计需求选择合适的连接方式。 基本电路拓扑: 本书将介绍一些最常用、最基础的电路拓扑结构,例如分压器(Voltage Divider)、电流源(Current Source)、滤波器(Filters,包括低通、高通、带通和带阻滤波器)等。我们将详细解析这些电路的构成原理、工作特性以及它们在实际应用中的典型场景,比如电源滤波、音频信号处理等。 交流电路基础: 随着对直流电路的深入理解,我们将拓展到交流电路(AC Circuits)的分析。你将学习到正弦波的特性,包括频率(Frequency)、幅度(Amplitude)和相位(Phase)。我们将引入电抗(Reactance)的概念,理解电容和电感在交流电路中的表现,以及阻抗(Impedance)的概念,它是交流电路中对电流的总阻碍。 第三部分:深入探索与应用 在打下坚实的基础之后,本书将带你进入更广阔的电子电路应用领域,让你看到这些看似简单的元件是如何组合成复杂而强大的系统的。 运算放大器(Operational Amplifiers - Op-Amps): 运算放大器是模拟电子领域最重要的集成电路之一。我们将详细介绍运算放大器的基本结构、工作原理和关键特性,如高增益、高输入阻抗和低输出阻抗。你将学习如何利用运算放大器构建多种经典电路,如反相放大器、同相放大器、加法器、减法器、积分器和微分器等。这些电路在信号处理、测量仪器和控制系统中有着广泛的应用。 基本数字逻辑门: 电子电路不仅应用于处理模拟信号,也广泛用于处理数字信号。我们将介绍最基本的数字逻辑门,如与门(AND)、或门(OR)、非门(NOT)、与非门(NAND)、或非门(NOR)和异或门(XOR)。你将理解它们如何根据输入信号输出逻辑电平,以及如何将它们组合起来构建更复杂的逻辑电路,为理解计算机和微控制器的工作原理打下基础。 电源电路基础: 任何电子设备都需要稳定的电源。我们将介绍电源电路的基本组成部分,如变压器(Transformer)用于改变电压,整流器(Rectifier)将交流电转换为脉动直流电,滤波器(Filter)用于平滑脉动直流电,以及稳压器(Voltage Regulator)用于输出稳定电压。你将了解不同类型的电源,如线性电源和开关电源的工作原理。 传感器与信号调理: 电子电路的一个重要应用是与现实世界的传感器配合,将物理量转换为电信号。我们将讨论各种常见的传感器类型,如温度传感器、光敏传感器、压力传感器等,以及它们的工作原理。你将学习到如何设计信号调理电路,以放大、滤波或转换传感器输出的微弱信号,使其适合后续的处理。 基本滤波器设计: 滤波器是电子电路中用于选择性地允许或阻止特定频率信号通过的电路。我们将更深入地探讨低通、高通、带通和带阻滤波器的设计方法,理解它们在音频处理、通信系统和信号去噪中的重要作用。 结语 《电子电路的奥秘:从基础到应用》并非一本枯燥乏味的教科书,而是一本旨在激发你对电子技术兴趣的指南。我们力求通过清晰的解释、详实的案例和逻辑严谨的分析,帮助你建立起对电子电路的直观认识和深刻理解。掌握电子电路的知识,就像掌握了一门新的语言,让你能够理解并参与到这个由电子器件构建起来的丰富多彩的世界中。无论你是学生,还是对电子技术充满好奇的爱好者,亦或是希望提升自身专业技能的工程师,本书都将是你探索电子电路奥秘的宝贵起点。通过学习本书,你将不仅仅是学会“如何连接”,更是学会“为何这样连接”,并最终具备“如何创造”的能力,成为一名自信的电子电路探索者。