内容简介
《电路基础/中国高等学校电子教育学会黑龙江省分会“十三五”规划教材》全面系统地介绍了电路理论和电路分析基础。全书分为10章,内容包括电路模型和基本定律、电阻电路的等效变换、电路的一般分析方法和基本定理、含有运算放大器的电路、动态电路的时域分析、正弦稳态电路的分析、耦合电感电路的分析、三相电路、非正弦周期电路分析和二端口网络。《电路基础/中国高等学校电子教育学会黑龙江省分会“十三五”规划教材》内容简洁,重点、难点突出,思维逻辑清晰。每章后配有大量习题,便于教师有针对性地布置作业,书后附有习题答案。
《电路基础/中国高等学校电子教育学会黑龙江省分会“十三五”规划教材》可作为高等院校电子类专业本科生“电路基础”等课程教师教学参考书,也可供工程技术人员和电路爱好者参考。
内页插图
目录
第1章 电路模型和基本定律
1.1 电路和电路模型
1.2 电路的基本变量
1.3 电路的基本元件
1.4 电源
1.5 基尔霍夫定律
习题1
第2章 电阻电路的等效变换
2.1 电路等效变换的概念
2.2 无源网络的等效变换
2.3 电源的等效变换
2.4 输入电阻
习题2
第3章 电路的一般分析方法和基本定理
3.1 支路电流法
3.2 节点电压法
3.3 回路电流法
3.4 齐次性和叠加原理
3.5 替代定理
3.6 戴维南定理与诺顿定理
3.7 最大功率传输定理
习题3
第4章 含有运算放大器的电路
4.1 运算放大器的电路模型
4.2 含有理想运算放大器的电路分析
4.3 实际运放应用时的考虑
习题4
第5章 动态电路的时域分析
5.1 动态电路方程的建立
5.2 一阶电路的零输入响应
5.3 一阶电路的零状态响应
5.4 一阶电路的全响应
习题5
第6章 正弦稳态电路的分析
6.1 正弦量的基本概念
6.2 正弦稳态电路的相量模型
6.3 正弦稳态电路的分析
6.4 正弦稳态电路的功率
6.5 最大功率传输定理
6.6 电路的谐振状态
习题6
第7章 耦合电感电路的分析
7.1 互感
7.2 含有耦合电感电路的计算
7.3 变压器
习题7
第8章 三相电路
8.1 三相电路的基本概念
8.2 对称三相电路的分析与计算
8.3 不对称三相电路的分析与计算
8.4 三相电路的功率
8.5 三相电供电与用电
8.6 三相电用电安全
习题8
第9章 非正弦周期电路分析
9.1 非正弦周期电流和电压
9.2 周期函数分解为傅里叶级数
9.3 非正弦周期量的有效值、平均值和平均功率
9.4 非正弦周期电流的稳态分析
习题9
第10章 二端口网络
10.1 二端口网络的概念
10.2 二端口网络的参数和方程
10.3 二端口网络的等效电路
10.4 二端口网络的连接
10.5 二端口网络的网络函数
10.6 互易二端口网络
10.7 其他二端口网络器件
习题10
参考答案
习题1答案
习题2答案
习题3答案
习题4答案
习题5答案
习题6答案
习题7答案
习题8答案
习题9答案
习题10答案
前言/序言
为了适应现代电子信息科学技术迅猛发展的需要,本书针对信息类学生必修的基础课程“电路基础”的内容和体系进行有机的整合,形成新的教材体系。“电路基础”课程是高等学校信息类专业重要的基础课。该课程对培养学生电路的基础知识、基本能力和综合素质具有其他任何电类课程不能替代的重要作用,对实现专业人才培养目标具有承上启下的关键作用,其教学质量和水平的高低将直接对专业课程的学习和人才培养产生重大而深远的影响。
学生通过“电路基础”课程的学习,可获得电工、电子技术及电气控制等领域必要的基本理论、基本知识和基本技能,获得电工与电子技术的基本分析方法和应用技巧,并培养出初步的实践能力。本书从适应高等院校信息类理工科应用型人才培养需求出发,力求以尽可能少的学时阐明电路的基本内容。编者在多年教学改革与实践的基础上,结合应用型人才的培养需求,吸收当前一些改革教材中的先进经验编写本书,在课程内容的选择上,重点突出基本概念、基本理论、基本原理和基本分析方法,尽量减少过于复杂的分析与计算,强调知识的渐进性,兼顾知识的系统性和学科体系的完整性,注重理论联系实际,时代特色鲜明,同时展现了近年来电工电子技术领域出现的新技术。
全书分为10章,内容包括电路模型和基本定律、电阻电路的等效变换、电路的一般分析方法和基本定理、含有运算放大器的电路、动态电路的时域分析、正弦稳态电路的分析、耦合电感电路的分析、三相电路、非正弦周期电路分析和二端口网络。本书力求做到知识简明,概念清晰,条理清楚,讲解到位,插图规范,易教易学。教学中,可以根据教学对象和学时等具体情况对书中的内容进行删减和组合,也可适当进行扩充。
本书由哈尔滨信息工程学院教师编写。书中第2章、第3章、第7章由孙杰编写,第1章、第4章由马玉志编写,第5章、第9章由刘继峰编写,第6章由唐磊编写,第8章、第10章由宿文玲编写,全书由孙杰最后统稿并定稿。
受编者学识水平所限,书中难免有错漏或不妥之处,恳请广大读者在使用过程中提出宝贵意见。
编者
2017年9月
《探索电子世界的奥秘:基础电路与原理》 内容概要: 本书旨在为广大初学者,特别是对电子技术充满好奇的大学生、职业技术学校学生以及自学爱好者,提供一套系统、深入且易于理解的电路基础知识。我们深入浅出地剖析了构成现代电子设备基石的各类基本电路,从最简单的直流电路到复杂的交流电路,再到半导体器件的基本应用,层层递进,引导读者构建起坚实的理论基础和扎实的实践能力。本书的编写,力求在枯燥的理论讲解与生动的实际应用之间架起桥梁,让抽象的电路概念变得触手可及。 第一章:电的基本概念与直流电路 本章将带领读者走进电的世界,从最基础的电荷、电流、电压、电阻等概念入手。我们将详细阐述欧姆定律,这是理解一切电路工作原理的基石,并辅以大量实例,展示如何运用欧姆定律解决实际问题。随后,我们将深入探讨串联电路和并联电路的特性,分析它们在电流、电压和电阻分布上的差异,以及它们在实际电路设计中的应用场景。通过对基尔霍夫电流定律和电压定律的学习,读者将掌握分析复杂直流电路的利器,理解电流如何在电路中流动,以及电压如何在不同元件间分配。本章还将介绍电源的类型及其特性,以及简单电阻网络的分析方法,为后续更复杂的电路分析奠定基础。 第二章:交流电的基础与基本元件 与直流电不同,交流电以其周期性变化在电力传输和许多电子设备中扮演着至关重要的角色。本章将详细介绍交流电的产生原理、瞬时值、周期、频率、振幅以及初相位等基本概念。我们将深入分析正弦波交流电的特性,并通过相量法等数学工具,简化交流电路的分析。电阻、电感和电容是交流电路中的三大基本无源元件,本章将对它们各自的阻抗特性进行详尽的讲解。电阻在交流电路中表现出的阻碍作用,电感对电流变化的感抗作用,以及电容对电压变化的容抗作用,都将被深入剖析。通过对这些元件在交流电路中行为的理解,读者将能够初步理解交流电如何在各种电路中发挥作用。 第三章:RLC串联与并联电路分析 本章聚焦于RLC电路,这是包含电阻(R)、电感(L)和电容(C)元件的电路。我们将详细分析RLC串联电路和并联电路的阻抗特性、电流和电压的关系。特别地,本章将重点讲解谐振现象,包括串联谐振和并联谐振的条件、特点及其在选频电路中的应用。谐振是许多无线通信、滤波等电路的核心原理,深入理解谐振能够为读者打开更广阔的电子应用之门。通过对RLC电路的深入分析,读者将能够掌握分析包含电感和电容元件的交流电路的关键技术。 第四章:电路的暂态分析 在电路从一种稳态切换到另一种稳态的过程中,电流和电压会经历一个短暂的变化过程,这就是暂态过程。本章将引导读者理解RL电路和RC电路的暂态响应。我们将通过微分方程等数学工具,推导出电流和电压随时间变化的规律,并引入时间常数这一重要概念,它反映了暂态过程的衰减速度。理解暂态分析对于理解电路在开关动作、信号变化等过程中的行为至关重要,这在数字电路和脉冲电路的设计中尤为重要。 第五章:信号与波形 电子电路工作的核心是信号的传输与处理。本章将介绍各种常见的信号类型,包括直流信号、周期信号(如正弦波、方波、三角波)和非周期信号。我们将深入探讨信号的特性,如幅值、频率、相位、占空比、上升时间、下降时间等。此外,本章还将介绍傅里叶级数和傅里叶变换的基本思想,它能够将复杂的周期信号分解为一系列简单的正弦分量,这对于理解信号的频谱特性和进行信号分析至关重要。 第六章:半导体器件基础 进入本章,我们将开启电子技术的核心领域——半导体器件。我们将从 PN结的基本原理讲起,解释其导通和截止特性。在此基础上,我们将详细介绍二极管的类型及其在整流、稳压、限幅等电路中的应用。随后,我们将深入探讨三极管(BJT)和场效应管(FET)这两种最重要的电子开关和放大元件。我们将详细分析它们的结构、工作原理、特性曲线,以及如何在放大电路和开关电路中应用它们。理解半导体器件的工作原理,是掌握现代电子技术的基础。 第七章:放大电路基础 放大电路是电子系统中最基本、最重要的功能电路之一。本章将详细介绍各种基本放大电路的构成和工作原理,包括单级放大电路和多级放大电路。我们将探讨不同类型放大电路的特点,如电压放大、电流放大、功率放大等。此外,本章还将重点介绍放大电路的性能指标,如增益、输入电阻、输出电阻、带宽、失真等,并分析影响这些指标的因素。通过本章的学习,读者将能够理解信号是如何被放大的,以及如何设计满足特定要求的放大电路。 第八章:反馈与振荡电路 反馈是电子电路中一个非常重要的概念,它可以改善电路的性能,也可以导致电路产生振荡。本章将详细介绍负反馈和正反馈的原理及其对放大电路性能的影响。负反馈可以提高放大电路的稳定性、扩展带宽、降低失真,但会降低增益。正反馈则容易导致电路产生振荡。在此基础上,我们将深入研究振荡电路的原理,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,并分析它们的特点和应用。 第九章:集成电路基础 集成电路(IC)是现代电子学的核心,它将大量的晶体管、电阻、电容等元件集成在一块小小的芯片上。本章将简要介绍集成电路的发展历程、分类和基本封装形式。我们将重点介绍运算放大器(Op-amp)这一通用性极强的集成电路,深入分析其理想模型和实际特性,并介绍运算放大器在构成反相放大器、同相放大器、加法器、减法器、积分器、微分器等各种功能电路中的应用。此外,本章还将介绍一些其他常用的集成电路,如定时器(如555定时器)和逻辑门电路,为读者接触更复杂的集成电路系统打下基础。 第十章:电路的测量与实验 理论学习离不开实践。本章将介绍电子电路测量中常用的仪器设备,如万用表、示波器、信号发生器、函数发生器等,并详细讲解它们的使用方法和注意事项。我们将引导读者学习如何安全、准确地测量直流和交流电压、电流、电阻,以及如何观察和分析波形。通过实际的电路实验,读者可以将书本上的理论知识转化为实际的动手能力,更好地理解电路的工作原理,培养解决实际问题的能力。 本书特色: 系统性强: 内容覆盖基础电路知识的各个重要方面,循序渐进,逻辑清晰。 理论与实践结合: 在深入讲解理论的同时,注重结合实际应用和实验操作。 易于理解: 采用清晰的语言和丰富的图示,化繁为简,降低学习难度。 覆盖面广: 适合作为高等院校电子信息类、通信工程、自动化等专业的入门教材,也适用于职业技术学校相关专业以及广大电子技术爱好者自学。 案例丰富: 穿插大量典型电路分析实例和实际应用场景,帮助读者加深理解。 通过学习本书,您将能够: 掌握电的基本概念和直流电路的分析方法。 理解交流电的特性和基本元件在交流电路中的作用。 熟练分析RLC串联和并联电路,理解谐振现象。 掌握电路暂态分析的基本原理。 理解各种信号的特性,为信号处理打下基础。 掌握半导体器件的基本工作原理和应用。 理解放大电路和反馈电路的基本原理。 初步了解集成电路的功能和应用。 熟练使用常用的电子测量仪器。 具备独立进行基础电子电路设计和调试的能力。 本书不仅是一本教材,更是一扇通往精彩电子世界的大门,期待与您一同探索其中无限的奥秘。