电工电子技术基础教程（第3版）

当读者拿到本书时，《电工电子技术基础教程》出版已超过六个年头，在该教材的六年应用实践中，不断有老师和读者与我联系，对该教材提出了许多意见和建议。
本书的建设持续两年时间，在此期间，各路卫星电视先后热播新版《三国》《水浒传》《西游记》。新版《三国》中以通俗的方式向大家讲述“生子当如孙仲谋”等流传千年的古语；新版《水浒传》中从百姓的角度展示了宋江的傲气以及“大刀关胜”等*英雄加入宋江集团的具体原因；新版《西游记》按照当代人的理解揭秘了孙悟空由一个目空一切的泼猴逐渐修炼成佛的过程，演绎了与众不同的三国、水浒、西游传奇。
借鉴上面经典的改版思路，本书改变传统电工学、电工电子技术教材单纯从电路基本概念、半导体器件、逻辑代数等基础理论出发展开相关知识点讲解的教材编写思路，从手电筒电路电流的流动角度引出电路的概念及其模型；从计算机仿真分析、数学分析两个角度阐述学习电路理论的意义；从控制电流流动角度引出半导体器件；从黑白帽子逻辑问题引出逻辑运算基础知识。
具体组织上，本书继续遵循老版教材通俗易懂、强调应用的编写原则，去掉了“非正弦交流电路”等偏难的知识点，将Multisim环境中仿真结果嵌入到电路理论、模拟电子技术等单元的具体知识点中，读者可到本书公开教学网站下载相关源文件，在Multisim环境中打开相关文件观察理解仿真结果，通过修改电路元件相关参数等方法进一步验证所学的知识。
必须指出的是，计算机仿真分析本质上是对设计好电路的一种虚拟测试验证方法，不是掌握电工电子技术的捷径，只是学习电工电子技术的辅助工具，只有真正理解并掌握了电工电子技术基础理论才能更好地使用计算机仿真工具。
由于编者水平有限、见解不多，不妥甚至错误之处在所难免，敬请读者批评指正。

陈新龙

2012年8月

电的发现是人类社会*伟大的发现之一。电子的流动是一种能量的流动，在带给人们光明与动力的同时推动了一个时代的进步，推动着电气化时代的兴旺与繁荣。发电机、变压器、电动机及其控制成为电气化时代的典型生产力，电工技术成为推动国民经济发展的主要技术动力之一。
半导体器件的出现赋予了电子的流动以新的内涵。半导体器件的应用使这种能量的流动成为一种信号的传递，一种超强功能的集成信息的传输。集成电路的问世引起了电子技术领域一场新的革命，超大规模集成电路的诞生推动着一个新的时代的来临。因特网、电信网络、电视网络带给人们的不仅仅是一种娱乐，所有的这些宣告了一个时代的结束，一个新的时代的来临。
在这个时代里，各种电器设备在各个领域中均扮演着重要角色甚至关键角色，发挥着越来越重要的作用，掌握电工电子技术的初步知识成为非电类工科各专业学生的基本技能要求，因此，各大高校非电类工科专业均开设了“电工电子技术”“电工技术”“电子技术”“电工学”或类似课程。
必须指出的是，“电工电子技术”是一个理论性、专业性、应用性均较强的课程，所涉及教学内容广，内容本身也较难掌握，因此，如何在规定的学时数内使学生掌握电工电子技术的初步知识，为非电类工科各专业学生在今后的学习和工作中更好地利用和发挥电器设备在工程中的作用打下坚实的基础成为教学实施的难点。
本书继承了作者已出版的《电工电子技术（上、下）》（“十五”*规划教材）的建设成果，力图通俗易懂，编写时相对压缩了电工电子技术各基础理论，突出了“数字电子技术”“大规模集成电路”“电子控制”等电工电子重点应用方面的教学内容，并对电路、数字电子技术嵌入了计算机仿真结果（程序或分析过程），以达到使读者掌握电工电子技术的初步知识的目的。
本书教学内容分为三个层次： 公共部分、非公共部分（标有“”的小节）、扩展部分（编写在电子教材中）。全书共分为两篇。上篇为电工基础，包括电路理论、变压器、电动机；下篇为电子技术，包括模拟电子技术、数字电子技术、大规模集成电路、电气过程中的测量及控制技术。各章均备有较多的例题、习题、思考题及小结。
本书及其配套资源构成了全立体化的电工电子技术教材，包括文字、电子两种形式。文字教材包括主教材（本书）、《电工电子实践教程（实验指导书）》《电工电子技术基础教程全程辅导》三本书。电子教材包括网络、个人、简易三种版本，有着比文字教材更丰富的内容，对读者在较短时间内理解并掌握本教材内容有较大帮助。电子教材网络版保留为公开教学网专用，个人版可供读者在一台计算机上学习，电子教材简易版即本书的随书光盘（含本书的全部幻灯片）。
本书电子教材网络版2002年9月获“第六届全国多媒体教育软件大奖赛”二等奖，支持智能教学、远程同步教学、顺序教学、查询教学、阶段复习、课余练习、网络自测等多种教学手段并提供自学、授课两种风格，对读者在较短时间内理解并掌握本教材内容有较大帮助。建议读者以文字教材结合电子教材学习本课程。习惯了网络学习环境的读者也可以电子教材结合文字教材方式学习。
本书编写时参照了高等学校电子信息科学与电气信息类基础课程教学指导分委员会于2004年8月制订的“电工学教学基本要求”及*制定的“高职高专教育电工电子技术课程教学基本要求”，可作为重点本科《电工电子技术》、《电工学》少学时课程教材；也可作为二、三类本科，应用本科《电工电子技术》（或类似课程）教材；还可作为高职高专《电工电子技术》多学时课程教材。
本书文字教材的第1、3章，第12章的1、2、6节及全书的计算机仿真由胡国庆整理编写，其余章节由陈新龙整理编写。在本教材的建设过程中，得到了重庆大学教材建设基金资助。此外，尚有许多老师及同学对本书提出了宝贵的、建设性的意见与建议并参与了本教材及电工电子技术远程网站建设的许多工作，在此谨表示感谢。
由于编者水平有限、见解不多，不妥甚至错误之处在所难免，敬请读者批评指正。
编者

2005年9月

本书从手电筒电路出发引出电路的概念及其模型，从计算机仿真分析、数学分析两个角度阐述电路理论的学习方法；通过仿真实验讲解半导体器件的特性，从黑白帽子逻辑问题引出逻辑运算基础知识，结合计算机仿真介绍数字电子器件的特点及其应用方法，将计算机仿真结果（程序或分析过程）嵌入具体的知识点中。全书共分为十章，包括电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、电动机及其触点控制系统等内容。 本书可作为本科、高职、高专院校非电类专业“电工电子技术”“电工学”课程（或类似课程）教材,也可供相关技术人员参考。

陈新龙，重庆大学副教授，2001年主持建设并开通电工电子技术远程网。基于该网络主编出版配套*规划教材4套，获第六届全国多媒体教育软件大奖赛二等奖等全国性的奖3项（第1获奖人），作为重要支撑成果获*教学成果二等奖（第5获奖人）1项；主持中国高等教育学会、重庆市*高等教育教学改革重点项目各1项，科研项目转化为教学资源1项。
近年来，利用PPT合成制作并在中国大学MOOC上线“卡通说解数字电子技术”（重庆市首批线上金课）、“电工电子技术（电脑合成版）”、“4小时教你快速合成微课”3门在线课程，作为主要成员实践的线上、线下混合式课程“数字电子技术”被认定为*一流课程。

第1章直流电路分析方法

1.1直流电路概述

1.1.1什么是直流电路

1.1.2手电筒电路模型

1.1.3直流电路中电压与电流的方向

思考与练习

1.2直流电路的计算机仿真分析方法

1.2.1计算机仿真分析软件Multisim简介

1.2.2直流电路计算机仿真分析的本质及其步骤

1.2.3电路元件的额定值与实际值

1.2.4手电筒电路计算机仿真分析的实现

思考与练习

1.3直流电路分析的三大基本定律

1.3.1欧姆定律

1.3.2基尔霍夫电流定律

1.3.3基尔霍夫电压定律

思考与练习

1.4直流电阻电路分析基本方法

1.4.1支路电流法

1.4.2结点电压法

1.4.3电位的引入

思考与练习

1.5利用电阻元件联接间的等效变换简化分析电路的方法

1.5.1什么是等效

1.5.2电阻元件的串联联接及其等效电路

1.5.3电阻元件的并联联接及其等效电路

1.5.4通过合并串并联电阻简化分析电路的方法及其实例

1.5.5电阻元件的三角形与星形联接

思考与练习

1.6电源元件的模型及其应用

1.6.1实际电源的电压源模型

1.6.2实际电源的电流源模型

1.6.3电源元件的使用基础

1.6.4实际电源两种模型的转换及其在电路分析中的应用

1.6.5受控电源

思考与练习

1.7电路定理

1.7.1叠加定理

1.7.2戴维宁定理

思考与练习

习题

第2章交流电路的基本分析方法

2.1正弦量及其相量表示

2.1.1正弦交流电的引入

2.1.2正弦量的三要素

2.1.3什么是相量

2.1.4相量的运算及其MATLAB求解方法

2.1.5基尔霍夫定律的相量形式

思考与练习

2.2三种基本元件的定义及其交流特性

2.2.1电阻元件 

2.2.2电容元件

2.2.3电感元件

思考与练习

2.3三种基本元件的能量模型

2.3.1电阻元件的相量模型

2.3.2电容元件的相量模型

2.3.3电感元件的相量模型

2.3.4利用相量模型分析正弦交流电路

思考与练习

2.4RLC串联电路

2.4.1RLC串联电路的初步认识

2.4.2RLC串联电路各元件的电压响应特点

2.4.3RLC串联电路中的功率分析

2.4.4RLC串联电路的应用

2.4.5交流电路的频率特性

2.4.6RLC串联电路中的谐振问题

思考与练习

2.5基本元件并联的正弦交流电路

思考与练习

2.6功率因数的提高

思考与练习

习题

第3章三相电路及其应用

3.1三相电路概述

3.1.1三相电压的形式及其特点

3.1.2三相电源的联接方式

思考与练习

3.2对称三相电路的特点

3.2.1对称联接三相电路的特点

3.2.2对称△△联接三相电路的特点

3.2.3对称三相电路的平均功率

思考与练习

3.3三相电路的计算

思考与练习

3.4发电、输电、变压器及工业企业配电

3.4.1发电与输电概述

3.4.2变压器

3.4.3工业企业配电的基本知识

思考与练习

3.5安全用电

3.5.1触电

3.5.2接地

3.5.3保护接零

思考与练习

习题

第4章电路的暂态分析

4.1暂态过程中的电压电流的初始值

4.1.1什么是暂态

4.1.2换路定则

4.1.3电压电流初始值的计算

思考与练习

4.2一阶动态电路暂态响应的分类与求解思路

4.2.1一阶动态电路暂态响应的分类及其求解思路

4.2.2一阶RC电路的零输入响应

4.2.3一阶RC电路的零状态响应

4.2.4一阶RC电路的全响应

思考与练习

4.3一阶动态电路暂态分析的三要素法

思考与练习

4.4RL电路的暂态分析

4.4.1零输入响应

4.4.2零状态响应与全响应

思考与练习

4.5暂态过程的利用及预防

习题

第5章放大器基础

5.1电子技术的引入

5.1.1强电线路中的电流流动特点

5.1.2本征半导体的微弱导电性能

5.1.3杂质半导体的导电性能

思考与练习

5.2半导体二极管

5.2.1PN结的形成及其特点

5.2.2二极管的主要性能参数

5.2.3二极管的应用

5.2.4二极管电路模型的深入探讨

5.2.5晶闸管

思考与练习

5.3半导体三极管

5.3.1三极管的3个工作区

5.3.2三极管的伏安特性及其主要参数

5.3.3三极管工作在放大区的简化模型

5.3.4三极管在电子技术领域中的重要作用

思考与练习

5.4用三极管构成小信号放大器的一般原则

5.4.1小信号放大器的一般结构

5.4.2放大器的基本性能指标

5.4.3基本放大器的工作原理及组成原则

思考与练习

5.5放大器的三种组态及其典型电路

5.5.1放大器三种组态的基本电路

5.5.2放大器三种组态的典型电路

思考与练习

5.6工程实用放大器的电路构成原理及特点

5.6.1组成框图

5.6.2差动输入电路

5.6.3多级共射放大电路

5.6.4互补输出级

5.6.5恒流偏置电路

思考与练习

5.7场效应管放大电路

5.7.1场效应管的电压控制特性及其核心参数

5.7.2场效应管的三个工作区

5.7.3场效应管的模型

5.7.4分压式偏置共源放大器

思考与练习

习题

第6章集成运算放大器及其应用

6.1集成运算放大器简介

6.1.1集成运算放大器的符号、类型及主要参数

6.1.2集成运算放大器的理想化条件

6.1.3什么是反馈

6.1.4集成运算放大器的两种工作状态及相应结论

思考与练习

6.2用集成运放构成放大电路

思考与练习

6.3用集成运放构成信号运算电路

6.3.1用集成运放实现信号的加、减

6.3.2用集成运放实现信号的微分与积分

6.3.3其他常用集成运算放大器应用电路

思考与练习

6.4运算电路中的负反馈

思考与练习

6.5使用运算放大器应注意的几个问题

6.6其他常用模拟集成电路

6.6.1音频放大器

6.6.2模拟乘法器

6.6.3三端稳压器

习题

第7章门电路和组合逻辑电路

7.1逻辑运算与逻辑函数

7.1.1逻辑问题与逻辑运算

7.1.2计数制及其转换

7.1.3基本逻辑运算

7.1.4导出逻辑运算

7.1.5逻辑代数的公理、公式

7.1.6逻辑抽象与逻辑函数的*小项表达式

7.1.7逻辑函数的化简

7.1.8利用无关项化简逻辑函数

思考与练习

7.2逻辑门电路

7.2.1利用晶体管等电子开关构成的分立元件门电路

7.2.2TTL逻辑门电路简介

7.2.3CMOS门电路的特点

7.2.4CMOS集成电路的正确使用

7.2.5CMOS数字集成电路的各种系列

思考与练习

7.3组合逻辑电路的分析方法

7.3.1组合逻辑电路的代数分析法

7.3.2利用Quartus Ⅱ分析组合逻辑电路

思考与练习

7.4常见中规模组合逻辑电路芯片原理及其应用

7.4.1编码器

7.4.2译码器

7.4.3加法器

7.4.4数据选择器

7.4.5利用中规模器件实现组合逻辑电路(MSI设计)

思考与练习

7.5利用硬件描述语言描述组合逻辑电路

7.5.1硬件描述语言简介

7.5.2Verilog HDL语言的基本结构

7.5.3利用Verilog HDL描述组合逻辑电路

思考与练习

习题

第8章触发器和时序逻辑电路

8.1触发器

8.1.1什么是触发器 

8.1.2触发器的逻辑功能描述

8.1.3常见触发器的逻辑功能

8.1.4触发器的动作特点

思考与练习

8.2同步时序逻辑电路分析

思考与练习

8.3寄存器与计数器的电路特点

8.3.1寄存器

8.3.2同步计数器

8.3.3异步计数器

思考与练习

8.4常用中规模时序逻辑电路芯片特点及其应用

8.4.1集成二进制同步计数器

8.4.2集成二进制异步计数器

8.4.3集成十进制同步计数器

8.4.4集成十进制异步计数器

8.4.5用中规模集成计数器实现N进制计数器

8.4.6集成移位寄存器及其应用

8.4.7用中规模时序电路芯片实现实际逻辑问题的方法

思考与练习

8.5脉冲单元电路

8.5.1施密特触发器

8.5.2单稳态触发器

8.5.3多谐振荡器

8.5.4555定时器

思考与练习

习题

第9章大规模集成电路

9.1数模转换器

思考与练习

9.2模数转换器

思考与练习

9.3存储器

9.3.1存储器的电路结构及主要参数

9.3.2存储器的种类及其芯片实例

9.3.3存储器的扩展

思考与练习

9.4利用大规模集成电路芯片实现组合逻辑电路

9.4.1用ROM实现组合逻辑电路

9.4.2用可编程逻辑器件实现组合逻辑电路

思考与练习

习题

第10章电动机及其触点控制电路

10.1自动控制的两种类型

10.1.1顺序控制

10.1.2反馈控制

思考与练习

10.2触点控制系统基本控制电路

10.2.1常用控制电器

10.2.2顺序控制的基本电路

思考与练习

10.3电动机及其触点控制电路

10.3.1三相异步电动机的结构

10.3.2三相异步电动机的铭牌数据及其相关参数计算

10.3.3电动机控制电路

思考与练习

10.4微机控制系统概述

10.4.1微型计算机的模块构成

10.4.2微型计算机的指令及其执行 

10.4.3与微型计算机相关的重要概念 

10.4.4利用微型计算机实现简单的打印控制

习题

附录A常用导电材料的电阻率和温度系数

附录B例7.5.1的仿真实现

附录C本书仿真包Quartus Ⅱ 9.0环境下的使用说明

附录D利用本书资源实施翻转课堂教学的建议方法

附录E本书中所介绍的芯片

部分习题答案

参考文献