电工电子技术基础(第2版)

第2版前言
　　
　　本书依据“关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见”的精神，借鉴德国职业教育的双元制思想，即基于工作过程为导向的课程开发与教学过程设计思想，以就业为导向，加大课程建设与改革的力度，创新教材模式。把“强化职业道德，增强学生的职业能力”作为首要目标，突出应用环节；紧扣高职办学理念，以理论够用为原则，删繁就简，削枝强干，注重技能训练和实践应用。全书贯彻“简明、实用、够用”的原则，正确处理了理论知识与技能的关系，用实例强化概念；简化理论推导，注重结论的应用，通过典型实例、实训，提高学生的职业技能和综合素质，充分体现了科学性、实用性、代表性和先进性。
　　本书第1版于2009年9月出版，该教材自出版发行以来，以其知识的实用性、内容的丰富性、编排的合理性，得到了教材使用者的广泛认同。在多年的教材使用过程中，我们一直不断地对教材内容进行审视，积累教材使用的经验，听取读者的意见；随着社会的发展，本书对应课程的教学要求也有了一定的变化。在本书第2版中，我们根据新的教育理念和实践，更新了部分内容，修正了个别文字错误。
　　本书具有以下几个突出特点。
　　(1) 考虑对教材适用对象的要求，既具备必需的理论基础知识，又满足高等职业技术人才的实际需求。因此，在内容编排上充分考虑了理论深度，避免理论上过深或过浅、内容上过繁或过简。
　　(2) 每个元器件的介绍都配有图形，直观形象，便于学生理解；并在中间部分穿插思考、提示或小实验，启发学生思考，激发学习兴趣，开拓学生视野，增强了趣味性和实用性。
　　(3) 每章后都设有拓展实训，以培养学生的工程应用能力和解决实际问题的能力，突出了对学生职业能力的培养。
　　(4) 每章开始设有本章要点和技能目标，每章的章末附有本章小结和习题，结构简单明确，有利于学生的预习和复习。在例题和习题的选择上，更加注重理论联系实际，使学生学了就有用、学了就能用。
　　(5) 将电阻电容等常用电子元件的命名方法、标称值、型号及参数列入附录，方便学生实训和岗位需要时查阅。
　　全书内容包括电工电子技术基础知识、低压电器与电工测量、交流电路、电动机与变压器、常用电子器件及其应用、集成运算放大器、组合逻辑电路、时序逻辑电路和模拟量与数字量的转换等。
　　本书可作为高职、高专、成人高校及本科院校的二级职业技术学院自动化、机电、计算机及其相关专业的教材使用，也可作为相关工程技术人员和操作人员的参考书或成人教育和岗前培训教材。
　　本书由韩学政教授任主编，张芳芳、汤银忠、马起朋任副主编。具体分工如下：马起朋、史严梅编写第1、2章；张裕仕、韩学政编写第3章；韩学政编写第4章；张芳芳、韩学政编写第5、6章；刘红星编写第7章；田中俊编写第8章；卢纪丽编写第9章；汤银忠编写思考与习题部分答案。
　　滨州学院的宋宁宁同志对书中绘图倾注了大量的精力；北京航空航天大学的李明军博士也对该书提出了很好的建议，在此对给予支持帮助的以上单位和个人表示诚挚的感谢！
　　在本书编写过程中，编者参考了有关书刊和资料，并引用了其中一些资料，在此一并向这些书刊资料的作者表示衷心的感谢。
　　由于编者水平有限，书中难免存在不足之处，恳请广大读者批评指正，我们一定会不断改进。
　　
　　
　　
　　编  者  
　　
　　
第1版前言
　　
　　本书依据“关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见”的精神，借鉴德国职业教育的双元制思想，即基于工作过程为导向的课程开发与教学过程设计思想，以就业为导向，加大课程建设与改革的力度，创新教材模式。把“强化职业道德，增强学生的职业能力”作为首要目标，突出应用环节；紧扣高职办学理念，以理论够用为原则，删繁就简，削枝强干，注重技能训练和实践应用。全书贯彻“简明、实用、够用”的原则，正确处理了理论知识与技能的关系，用实例强化概念；简化理论推导，注重结论的应用，通过典型实例、实训，提高学生的职业技能和综合素质，充分体现了科学性、实用性、代表性和先进性。
　　本书具有以下几个突出特点。
　　(1) 考虑对教材适用对象的要求，既具备必需的理论基础知识，又满足高等职业技术人才的实际需求。因此，在内容编排上充分考虑了理论深度，避免理论上过深或过浅、内容上过繁或过简。
　　(2) 每个元器件的介绍都配有图形，直观形象，易于学生理解；并在中间部分穿插思考、提示或小实验，启发学生思考，激发学习兴趣，开拓学生视野，增强了趣味性和实用性。
　　(3) 每章后都设有拓展实训，以培养学生的工程应用能力和解决实际问题的能力，突出了对学生职业能力的培养。
　　(4) 每章开始设有本章要点和技能目标，每章的章末附有本章小结和习题，结构简单明确，有利于学生的预习和复习。在例题和习题的选择上，更加注重理论联系实际，使学生学了就有用、学了就能用。
　　(5) 将电阻电容等常用电子元件的命名方法、标称值、型号及参数列入附录，方便学生实训和岗位需要时查阅。
　　全书内容包括电工电子技术基础知识、低压电器与电工测量、交流电路、电动机与变压器、常用电子器件及其应用、集成运算放大器、组合逻辑电路、时序逻辑电路和模拟量与数字量的转换等。
　　本书可作为高职、高专、成人高校及本科院校的二级职业技术学院自动化、机电、计算机及其相关专业的教材使用，也可作为相关工程技术人员和操作人员的参考书或成人教育和岗前培训教材。
　　本书由韩学政教授任主编，张芳芳、汤银忠、张存礼、马起朋任副主编。具体分工如下：马起朋、史严梅编写第1、2章；张裕仕、韩学政编写第3章；韩学政编写第4章；张芳芳、韩学政编写第5、6章；刘红星编写第7章；田中俊编写第8章；卢纪丽编写第9章；汤银忠编写思考与习题部分答案。
　　滨州学院的宋宁宁同志对书中绘图倾注了大量的精力；北京航空航天大学的李明军博士也对该书提出了很好的建议，在此对给予支持帮助的以上单位和个人表示诚挚的感谢！
　　在本书编写过程中，编者参考了有关书刊和资料，并引用了其中一些资料，在此一并向这些作者表示衷心的感谢。
　　由于编者水平有限，书中难免有些不足之处，恳请广大读者批评指正，我们一定会不断改进。
　　
　　
　　
　　编  者  

《电工电子技术基础(第2版)》系统地介绍了电工电子技术的基本内容，把培养学生的职业能力作为首要目标，内容系统连贯，深入浅出；案例通俗易懂，典型生动；插入了电子元器件实物图片，直观形象；附录中列出了电阻、电容和常用电子器件的型号参数及使用方法，实用性强。本书主要包括：电工电子技术基础知识、低压电器与电工测量、交流电路、电动机与变压器、常用电子器件及其应用、集成运算放大器，组合逻辑电路、时序逻辑电路、模拟量与数字量的转换等内容。
《电工电子技术基础(第2版)》可作为高职高专院校机电类专业电工电子技术基础课程教材，也可作为其他非机电类专业和成人教育、职业培训及相关技术人员的参考书。

目    录

第1章  电工电子技术基础知识 1
1.1  太阳能水箱加热显示电路设计说明 1
1.2  电路的基本概念及基本定律 2
1.2.1  电路模型 2
1.2.2  参考方向 2
1.2.3  电路的基本定律 8
1.3  电路的分析方法 12
1.3.1  电压源和电流源的等效变换 12
1.3.2  戴维南定理与诺顿定理 16
1.4  电路的工作状态 21
1.4.1  电路的有载工作 21
1.4.2  电路的开路 22
1.4.3  电路的短路 23
1.5  太阳能水箱加热显示电路的设计过程 23
1.6  拓展实训 25
1.6.1  基尔霍夫定律验证实训 25
1.6.2  戴维南定理的验证实训 26
1.6.3  电压源与电流源的等效变换实训 29
本章小结 31
思考题与习题 32
第2章  低压电器与电工测量 36
2.1  电路测量设计说明 36
2.2  低压电器基础知识 37
2.2.1  低压电器的分类与用途 37
2.2.2  低压电器的主要技术指标 39
2.2.3  低压电器的组成 40
2.3  常用低压电器 42
2.3.1  接触器 42
2.3.2  继电器 44
2.3.3  熔断器 50
2.3.4  断路器 52
2.3.5  刀开关 54
2.3.6  主令电器 57
2.4  电工仪表 62
2.4.1  电工仪表的基础知识 62
2.4.2  电工仪表的使用方法 67
2.5  电工工具 73
2.5.1  验电笔 74
2.5.2  螺钉旋具 76
2.5.3  电工钳 77
2.5.4  电烙铁 77
2.6  照明电路的安装过程与故障处理 79
2.6.1  常用照明附件和白炽灯的安装 79
2.6.2  荧光灯照明线路 83
2.7  电路测量的设计过程 86
2.8  拓展实训 87
2.8.1  直流电位、电压和电流的测量实训 87
2.8.2  低压电器的拆装实训 89
本章小结 89
思考题与习题 90
第3章  交流电路 91
3.1  直流稳压电源的设计说明 91
3.2  交流电路的基本概念 92
3.2.1  正弦量 92
3.2.2  相量 93
3.3  RLC交流电路 95
3.3.1  单一参数电路 95
3.3.2  RLC电路 100
3.3.3  电路的谐振 102
3.4  三相交流电路 106
3.4.1  三相电源 107
3.4.2  三相负载 110
3.4.3  三相电路的计算 112
3.4.4  三相电路的功率 115
3.5  安全用电 118
3.5.1  触电 119
3.5.2  保护接地与保护接零 121
3.5.3  安全用电措施 122
3.6  直流稳压电源电路的设计过程 122
3.7  拓展实训 123
3.7.1  正弦稳态交流电路相量的研究 123
3.7.2  三相交流电路电压、电流的测量 125
本章小结 126
思考题与习题 127
第4章  电动机与变压器 130
4.1  三相异步电动机控制电路的设计 130
4.2  电动机的分类 131
4.3  三相异步电动机 131
4.3.1  三相异步电动机的铭牌 131
4.3.2  三相异步电动机的选择 133
4.3.3  三相异步电动机的结构 136
4.3.4  三相异步电动机的工作原理 137
4.3.5  三相异步电动机的电磁转矩和机械特性 141
4.3.6  三相异步电动机的运行 144
4.4  直流电动机与控制电机 149
4.4.1  直流电动机的结构及分类 149
4.4.2  直流电动机的工作原理和机械特性 150
4.4.3  直流电动机的运行 152
4.4.4  控制电机 156
4.5  变压器 159
4.5.1  变压器的结构、原理、运行 159
4.5.2  变压器的选择和使用 169
4.5.3  特殊变压器 171
4.6  三相异步电动机正反转控制线路的设计过程 174
4.7  拓展实训 178
4.7.1  单相电容式电动机的故障检修 178
4.7.2  小型变压器的测试 179
本章小结 181
思考题与习题 181
第5章  常用电子器件及其应用 184
5.1  半导体二极管 185
5.1.1  半波整流电路设计 185
5.1.2  二极管工作原理与特性参数 185
5.1.3  常见二极管及其应用 187
5.1.4  二极管整流电路 189
5.1.5  二极管稳压电路 191
5.1.6  带有半波整流器的照明电路设计过程 192
5.2  半导体三极管 193
5.2.1  三极管放大电路设计 193
5.2.2  三极管的工作原理与特性 194
5.2.3  三极管基本放大电路 196
5.2.4  多级放大电路 205
5.2.5  差动放大电路 209
5.2.6  三极管放大电路的设计过程 213
5.3  场效应管 215
5.3.1  场效应管放大电路设计 215
5.3.2  场效应晶体管工作原理与特性 216
5.3.3  场效应管放大电路 220
5.3.4  场效应管放大电路设计过程 224
5.4  晶闸管 225
5.4.1  晶闸管整流电路设计 225
5.4.2  晶闸管基础知识 225
5.4.3  晶闸管整流电路 227
5.4.4  晶闸管的选择与保护 229
5.4.5  晶闸管触发电路 231
5.4.6  单相半控桥式整流电路设计过程 234
5.5  拓展实训 235
5.5.1  常用电子器件的测试 235
5.5.2  差动放大电路性能测试 238
本章小结 240
思考题与习题 241
第6章  集成运算放大器 244
6.1  方波信号发生器的设计说明 244
6.2  集成运算放大器基础知识 245
6.2.1  集成运放的结构 245
6.2.2  集成运放的符号 245
6.2.3  主要技术参数 246
6.2.4  集成运放的理想模型 248
6.3  放大器中的负反馈 249
6.3.1  反馈的类型及判别方法 249
6.3.2  反馈放大电路的工作原理 250
6.3.3  负反馈对放大器的影响 252
6.4  集成运放的应用电路 253
6.4.1  比例运算电路 253
6.4.2  加法运算电路 256
6.4.3  积分运算电路 259
6.4.4  微分运算电路 260
6.4.5  电压比较器 261
6.5  集成运放的选取和使用 264
6.5.1  集成运放的选取 264
6.5.2  集成运算放大器的使用要点 264
6.6  方波信号发生器的设计过程 267
6.7  拓展实训 268
6.7.1  三角波信号发生器的设计 268
6.7.2  集成差分放大电路的设计 269
本章小结 270
思考题与习题 271
第7章  组合逻辑电路 273
7.1  数字密码锁电路设计 273
7.2  组合逻辑基础知识 274
7.2.1  逻辑门电路 274
7.2.2  逻辑函数及其化简 282
7.2.3  组合逻辑电路的分析方法 290
7.2.4  组合逻辑电路的设计方法 292
7.3  常见的组合逻辑电路 293
7.3.1  编码器 293
7.3.2  译码器 295
7.3.3  数据选择器 300
7.3.4  加法器 303
7.3.5  数据比较器 304
7.4  数字密码锁电路设计过程 305
7.5  拓展实训 310
7.5.1  逻辑门电路与组合逻辑电路功能测试 310
7.5.2  编码器、译码器及显示器 311
本章小结 313
思考题与习题 313
第8章  时序逻辑电路 317
8.1  数字电子秒表的设计 317
8.2  触发器 318
8.2.1  基本触发器 319
8.2.2  主从触发器 322
8.2.3  边沿触发器 326
8.2.4  集成触发器 330
8.3  时序逻辑电路的一般分析方法 333
8.3.1  时序逻辑电路分析的一般步骤 333
8.3.2  同步时序逻辑电路的分析举例 334
8.3.3  异步时序逻辑电路的分析举例 336
8.4  计数器 337
8.4.1  二进制计数器 337
8.4.2  非二进制计数器 344
8.4.3  集成计数器的应用 349
8.5  数码寄存器与移位寄存器 354
8.5.1  数码寄存器 354
8.5.2  移位寄存器 355
8.5.3  集成移位寄存器74194 357
8.5.4  移位寄存器构成的移位型计数器 358
8.6  集成555定时器 359
8.6.1  定时器的电路结构与工作原理 359
8.6.2  施密特触发器 360
8.6.3  多谐振荡器 362
8.6.4  单稳态触发器 365
8.7  电子秒表的设计过程 369
8.8  拓展实训 370
8.8.1  防盗报警器的制作实训 370
8.8.2  竞赛抢答器的设计实训 371
本章小结 371
思考题与习题 373
第9章  模拟量与数字量的转换 376
9.1  可编程增益放大器设计 376
9.1.1  可编程增益放大器的设计说明 376
9.1.2  增益放大器的分类 377
9.1.3  可编程增益放大器的设计 378
9.2  数模转换器 380
9.2.1  计算机输出控制电机电路设计说明 380
9.2.2  数模转换器的基本原理 380
9.2.3  不同类型数模转换器的工作原理 381
9.2.4  常用集成数模转换器 383
9.2.5  数模转换器的主要技术指标 385
9.2.6  计算机输出控制电机的设计 386
9.3  模数转换器 387
9.3.1  模拟量输入计算机的电路设计说明 387
9.3.2  模数转换器的基本原理 388
9.3.3  各种类型的模数转换器 390
9.3.4  模数转换器的主要技术指标 396
9.3.5  集成模数转换器及其应用 396
9.3.6  模拟量输入计算机的电路设计 399
9.4  拓展实训 400
9.4.1  数模转换器DAC0832的测试 400
9.4.2  模数转换器ADC0809的测试 401
本章小结 402
思考题与习题 403
附录A  部分元器件的参考资料 408
A.1  电阻的命名方法及其标称值 408
A.1.1  电阻器的型号命名方法 408
A.1.2  常用电阻的标称值 408
A.1.3  电阻值的识别 411
A.1.4  电阻的检测 413
A.2  电容的命名方法及其标称值 413
A.2.1  电容器型号的命名