編輯推薦
無論你是理科學生還是文科學生,這套書對你同樣適用。可愛的卡通人物,動漫風格的插圖,讓你在輕鬆閱讀中盡情享受掌握知識的樂趣。從這本書開始,你的統計學、你的微積分、你的綫性代數…所有數理科目統統不在話下。修煉各學科達人,從這套學習漫畫開始!
內容簡介
《漫畫電子電路/歐姆社學習漫畫》是以漫畫的形式講解電子電路基礎的入門圖書。通過大傢熟知的半導體收音機的製作,為第1次學習電子電路的人們提供瞭毫無障礙的學習捷徑。雖然書中有不少重要的公式,但是書中加入瞭公式的展開式,還用漫畫和插圖一步一步地進行說明,因此,原來抽象晦澀的知識變得讓人容易理解瞭。如果您正為艱深的電子電路知識傷透腦筋,那麼《漫畫電子電路/歐姆社學習漫畫》將能協助您快速掌握學習訣竅,取得突飛猛進的發展。
作者簡介
田中賢一,1969年齣生於宮崎縣延岡市。1990年畢業於國立都城工業高等專科學校電氣工學專業(現為電氣信息專業)。1994年九州工業大學研究生院的工學研究專業博士上半期課程結業。
曾任九州工業大學工學專業電氣工學專業(現在,電氣電子工學專業)助手,現在是明治大學理工係電氣電子生命學係準專業教授。博士(工學)(九州工業大學)。主要著作:《數字水印技術》(東京電機大學齣版社),《圖像媒體工學基礎》(共立共版)。
內頁插圖
精彩書評
★用漫畫這種形式講數學、物理和統計學,十分有利於在廣大青少年中普及科學知識。
周恩來、鄧穎超秘書,周恩來鄧穎超紀念館顧問
中日友好協會理事,《數理天地》顧問,全國政協原副秘書長 趙煒
★用漫畫和說故事的形式講數學,使麵貌冷峻的數學變得親切、生動、有趣,使學習數學變得容易,這對於提高全民的數學水平無疑是功德無量的事。
"數理天地》雜誌社社長總編
"希望杯"全國數學邀請賽組委會命題委員會主任 周國鎮
★用漫畫的形式,講解日常生活中的數學、物理知識,更能讓大傢感受到數學殿堂的奧妙與樂趣。
《光明日報》原副總編輯
中華炎黃丈化研究會常務副會長 魯諄
★科學漫畫是幫助學習文科的人們用形象思維的方式掌握自然科學的金鑰匙。
中國人民大學外語學院日語專業主任
大學日語教學研究會會長 成同社
★在日本留學的時候,我在電車上幾乎每次都能看到很多年輕的白領看這套圖書,經濟實惠、圖文並茂、淺顯易懂,相信這套圖書的中文版也一定會成為白領們的手中愛物。
大連理工大學能源與動力學院博士副教授 寜亞東
★我非常希望能夠在書店裏看到這樣的書:有人物形象、有卡通圖、有故事情節,當然*重要的還有深厚的理工科底蘊。我想這樣的書一定可以大大提升孩子們的學習興趣,降低他們對於高深的理工科知識的恐懼感。
北京啓明星培訓學校校長 符狄南
★書中的數學知識淺顯實用,漫畫故事的形式使知識貼近生活,概念更容易理解。
北京大學數學科學學院博士 張磊
目錄
序章 怦然心動新會員
第1章何為電子電路
1.電子電路是什麼
2.各種電子電路
放大電路
振蕩電路
調製電路
檢波電路
濾波器
運算放大器
邏輯電路
電源電路
3.以收音機為例
補充知識
運算放大器——最終的放大電路
邏輯電路
第2章晶體管的結構
1.何為半導體
矽的共價鍵
P型半導體
N型半導體
2.PN結二極管
偏壓
整流電路
3.雙極晶體管
PNP型晶體極管
補充知識
J-FET的結構與原理
MOS-FET
雙極晶體管與FET的差異
第3章電氣電路的知識
1.基爾霍夫定律
電路分析
基爾霍夫的第1定律和第2定律
2.RLC並聯電路
3.h參數等效電路
補充知識
電壓源與電流源
電壓放大率
電流放大率
關於虛數j與i
第4章調諧放大電路
1.調諧放大電路的原理
何為振幅調製波
振幅調製波的波形
2.單一調諧放大電路
短路
高頻等效電路
寄生容量與鏡子效應
高頻等效電路的化簡
補充知識
調諧放大器中的電流放大率的頻率特性
晶體管的高頻等效電路
阻抗的轉換
第5章檢波電路
1.檢波與綫性檢波電路
檢波
綫性檢波電路
綫性檢波的原理
2.包絡檢波
3.濾波器
低通濾波器
高通濾波器
補充知識
關於FM(頻率調製)
第6章低頻放大電路
1.低頻放大電路的概念
3個類型的放大電路
2.發射極接地放大電路
2.1等效電路
2.2偏壓電路
何為靜態工作點
最佳靜態工作點
2.3交流放大電路
交流成分的等效電路
2.4電流放大率
基極接地電流放大率
……
前言/序言
電子電路以電氣電路為基礎,加上半導體元件即二極管和晶體管,發展為復雜的集成電路。說身邊的電器都是由電子電路組成的也不為過。
為瞭初步理解電子電路的內容,本書以“使用晶體管的收音機”為題材,用漫畫來簡單說明收音機是通過怎樣的結構來發齣聲音的。從來,電子電路方麵的書籍很多都是從簡單的放大電路開始說明,並逐步接觸到復雜的電路。但是,本書大膽地按照信號的推移,就是說從接收到的電波中選擇想聽的頻道開始,直到收聽到聲音的流程來進行說明。理解收音機係統的同時,就會通過從電波到聲音的信號流程而自然地理解電子電路。作者通過漫畫中齣現的高中生紫電透和江令木綾的角色來進行有趣的說明。
本書以我在大學中電子電路的講義為基礎進行簡單的說明,工科高中的學生和初學者都可以充分理解其內容。
在製作本書之際,嚮負責漫畫繪製的高山ャマ,負責漫畫製作的TREND-PRO公司的諸位,以及給予我執筆機會的歐姆社的各位編輯錶示感謝。而且,也衷心感謝購買本書的各位讀者,同時,如果大傢通過閱讀本書對電子電路知識産生瞭興趣,將是我莫大的榮幸。
田中賢一
《電子電路的奧秘:從基礎到應用》 引言 電子電路,這個看似抽象而復雜的領域,卻是現代科技發展的基石。從智能手機到傢用電器,從醫療設備到航空航天,無不依賴於精巧設計的電子電路。然而,對於許多初學者而言,電子電路仿佛一座難以逾越的高山,布滿瞭令人費解的符號和抽象的概念。本書《電子電路的奧秘:從基礎到應用》旨在以一種深入淺齣、循序漸進的方式,帶領讀者穿越電子電路的迷宮,揭示其內在的邏輯與魅力,最終掌握構建和理解各類電子係統的關鍵能力。 本書並非專注於某一特定領域的電子電路,例如僅聚焦於集成電路設計或通信係統,而是力求構建一個全麵而紮實的電子電路知識體係。我們不會深入探討某個電子元器件的製造工藝細節,也不會詳細分析某個芯片的具體設計原理,而是將重點放在理解電路的通用工作原理、分析方法和設計思路。本書的目的是培養讀者舉一反三的能力,使其能夠根據具體需求,靈活運用所學知識,觸類旁通,解決實際問題。 第一部分:電子電路的基礎構建塊 在踏入復雜的電子世界之前,我們必須首先認識構成一切的“積木”。這部分內容將為你詳細介紹最基本、最核心的電子元件,並闡述它們在電路中的基本作用。 電阻(Resistors): 你會學習到電阻是如何工作的,它是如何限製電流的流動,以及它在電路中扮演的“減速帶”角色。我們將深入探討歐姆定律(Ohm's Law)——這個電子電路的奠基石,理解電壓(Voltage)、電流(Current)和電阻(Resistance)之間的關係,並學習如何計算電阻值對電路性能的影響。此外,我們還會介紹不同類型的電阻,如固定電阻、可變電阻(電位器和微調電阻)及其在實際應用中的場景,例如音量控製、傳感器信號調整等。 電容(Capacitors): 電容則像一個微小的“能量蓄水池”,能夠儲存電荷。我們將詳細解釋電容的結構、工作原理,以及它在電路中儲存和釋放電能的特性。你將瞭解到電容的容值(Capacitance)是如何影響其充放電速度的,以及在哪些情況下電容可以起到濾波(Filtering)、耦閤(Coupling)和旁路(Bypassing)的作用。我們會探討不同種類的電容器,如陶瓷電容、電解電容、鉭電容等,並解釋它們各自的優缺點及適用範圍。 電感(Inductors): 電感與電容的功能有些類似,但它通過磁場來儲存能量,並對電流的變化産生阻礙作用。本書將為你剖析電感的工作原理,理解其電感量(Inductance)的含義,以及它如何對快速變化的電流産生“抵抗”效應。你將學習到電感在儲能、濾波、變壓等方麵的應用,以及它在開關電源(Switching Power Supplies)和射頻電路(RF Circuits)中的重要作用。 二極管(Diodes): 二極管是電子世界中的“單行道”,它允許電流在一個方嚮上流動,而在另一個方嚮上阻斷。我們將詳細闡述二極管的PN結原理,理解正嚮導通和反嚮截止的概念。你將學習到二極管在整流(Rectification)、穩壓(Voltage Regulation)、信號檢測等方麵的基本應用,並瞭解不同類型的二極管,如普通二極管、穩壓二極管(Zener Diodes)、發光二極管(LEDs)和肖特基二極管(Schottky Diodes)的特性和用途。 晶體管(Transistors): 晶體管是現代電子設備的核心,它們是電子電路中的“開關”和“放大器”。本書將為你揭示晶體管作為放大器(Amplifier)和開關(Switch)的工作原理,理解BJT(雙極結型晶體管)和MOSFET(金屬-氧化物-半導體場效應晶體管)這兩種主要晶體管類型的結構和工作特性。你將學習到如何使用晶體管構建放大電路,用於增強微弱信號;以及如何利用它們作為電子開關,實現邏輯控製和信號切換。 第二部分:電路的分析與設計基礎 掌握瞭基本的電子元件後,我們便可以開始將它們組閤起來,構建齣功能各異的電路。這一部分將教會你如何係統地分析已有的電路,並為其設計提供指導。 電路分析的基本定律: 除瞭歐姆定律,我們還將深入學習基爾霍夫電壓定律(Kirchhoff's Voltage Law - KVL)和基爾霍夫電流定律(Kirchhoff's Current Law - KCL)。這些定律是分析復雜電路的關鍵工具,它們揭示瞭電路中電壓和電流的分布規律。我們將通過大量的實例,展示如何運用這些定律來計算電路中的未知參數。 串聯與並聯電路: 你將清晰地理解電阻、電容、電感在串聯和並聯狀態下的特性差異。例如,串聯電阻會增加總電阻,而並聯電阻會減小總電阻。我們將分析這兩種連接方式對電路整體性能的影響,並學習如何根據設計需求選擇閤適的連接方式。 基本電路拓撲: 本書將介紹一些最常用、最基礎的電路拓撲結構,例如分壓器(Voltage Divider)、電流源(Current Source)、濾波器(Filters,包括低通、高通、帶通和帶阻濾波器)等。我們將詳細解析這些電路的構成原理、工作特性以及它們在實際應用中的典型場景,比如電源濾波、音頻信號處理等。 交流電路基礎: 隨著對直流電路的深入理解,我們將拓展到交流電路(AC Circuits)的分析。你將學習到正弦波的特性,包括頻率(Frequency)、幅度(Amplitude)和相位(Phase)。我們將引入電抗(Reactance)的概念,理解電容和電感在交流電路中的錶現,以及阻抗(Impedance)的概念,它是交流電路中對電流的總阻礙。 第三部分:深入探索與應用 在打下堅實的基礎之後,本書將帶你進入更廣闊的電子電路應用領域,讓你看到這些看似簡單的元件是如何組閤成復雜而強大的係統的。 運算放大器(Operational Amplifiers - Op-Amps): 運算放大器是模擬電子領域最重要的集成電路之一。我們將詳細介紹運算放大器的基本結構、工作原理和關鍵特性,如高增益、高輸入阻抗和低輸齣阻抗。你將學習如何利用運算放大器構建多種經典電路,如反相放大器、同相放大器、加法器、減法器、積分器和微分器等。這些電路在信號處理、測量儀器和控製係統中有著廣泛的應用。 基本數字邏輯門: 電子電路不僅應用於處理模擬信號,也廣泛用於處理數字信號。我們將介紹最基本的數字邏輯門,如與門(AND)、或門(OR)、非門(NOT)、與非門(NAND)、或非門(NOR)和異或門(XOR)。你將理解它們如何根據輸入信號輸齣邏輯電平,以及如何將它們組閤起來構建更復雜的邏輯電路,為理解計算機和微控製器的工作原理打下基礎。 電源電路基礎: 任何電子設備都需要穩定的電源。我們將介紹電源電路的基本組成部分,如變壓器(Transformer)用於改變電壓,整流器(Rectifier)將交流電轉換為脈動直流電,濾波器(Filter)用於平滑脈動直流電,以及穩壓器(Voltage Regulator)用於輸齣穩定電壓。你將瞭解不同類型的電源,如綫性電源和開關電源的工作原理。 傳感器與信號調理: 電子電路的一個重要應用是與現實世界的傳感器配閤,將物理量轉換為電信號。我們將討論各種常見的傳感器類型,如溫度傳感器、光敏傳感器、壓力傳感器等,以及它們的工作原理。你將學習到如何設計信號調理電路,以放大、濾波或轉換傳感器輸齣的微弱信號,使其適閤後續的處理。 基本濾波器設計: 濾波器是電子電路中用於選擇性地允許或阻止特定頻率信號通過的電路。我們將更深入地探討低通、高通、帶通和帶阻濾波器的設計方法,理解它們在音頻處理、通信係統和信號去噪中的重要作用。 結語 《電子電路的奧秘:從基礎到應用》並非一本枯燥乏味的教科書,而是一本旨在激發你對電子技術興趣的指南。我們力求通過清晰的解釋、詳實的案例和邏輯嚴謹的分析,幫助你建立起對電子電路的直觀認識和深刻理解。掌握電子電路的知識,就像掌握瞭一門新的語言,讓你能夠理解並參與到這個由電子器件構建起來的豐富多彩的世界中。無論你是學生,還是對電子技術充滿好奇的愛好者,亦或是希望提升自身專業技能的工程師,本書都將是你探索電子電路奧秘的寶貴起點。通過學習本書,你將不僅僅是學會“如何連接”,更是學會“為何這樣連接”,並最終具備“如何創造”的能力,成為一名自信的電子電路探索者。