電路與電子技術教程

《電路與電子技術教程》是2007年中國計量出版社出版的圖書，作者是李青。本書包括電路基礎、模擬電子技術、數字電子技術三部分內容，在編排上力求將這三部分內容有機地融合處理，試圖達到用較少的學時完成相對較多內容的教學。書中“電路基礎”的內容不多，僅為滿足“電子技術”對“電路基礎”的需要而設定。“電子技術”的內容中通過對由分立元件或小規模集成器件構成的電子電路的學習，理解電子電路的工作原理；以學習集成運放和中、大規模集成器件的套用，掌握電子技術的套用並了解電子技術發展的趨勢。

基本介紹

• 書名：電路與電子技術教程
• 作者：李青
• ISBN：10位[7502614338]13位[9787502614331]
• 定價：￥49.00元
• 出版社：中國計量出版社
• 出版時間：2007-3-1

內容提要

本書可作為普通高等學校測控技術與儀器、計算機科學與技術、自動化、機械設計製造及自動化（機電一體化或機械電子工程方向）等專業的“電工電子學”、“電子技術”課程的教學用書，可作為各類成人高等學校相關專業的學生、自學者的學習用書，還可供相關領域的工程技術人員參考。

目錄

第1章電路元件與電路理論基礎一

1.1電路的基本物理量

1.1.1電路的組成與電路模型

電流流過的迴路叫做電路，又稱導電迴路。最簡單的電路，是由電源、負載、導線、開關等元器件組成。電路導通叫做通路。只有通路，電路中才有電流通過。電路某一處斷開叫做斷路或者開路。如果電路中電源正負極間沒有負載而是直接接通叫做短路，這種情況是決不允許的。另有一種短路是指某個元件的兩端直接接通，此時電流從直接接通處流經而不會經過該元件，這種情況叫做該元件短路。開路（或斷路）是允許的，而第一種短路決不允許，因為電源的短路會導致電源、用電器、電流表被燒壞。

電路（英語：Electrical circuit）或稱電子迴路，是由電器設備和元器件, 按一定方式連線起來，為電荷流通提供了路徑的總體，也叫電子線路或稱電氣迴路，簡稱網路或迴路。如電源、電阻、電容、電感、二極體、三極體、電晶體、IC和電鍵等，構成的網路、硬體。負電荷可以在其中流動。

電路模型是實際電路抽象而成，它近似地反映實際電路的電氣特性。電路模型由一些理想電路元件用理想導線連線而成。用不同特性的電路元件按照不同的方式連線就構成不同特性的電路。

電路模型近似地描述實際電路的電氣特性。根據實際電路的不同工作條件以及對模型精確度的不同要求，應當用不同的電路模型模擬同一實際電路。

這種抽象的電路模型中的元件均為理想元件。

1.1.2電路的基本物理量

1.2電路的基本定律

1.2.1歐姆定律

在同一電路中，導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比，跟導體的電阻阻值成反比，這就是歐姆定律，基本公式是I=U/R。歐姆定律由喬治·西蒙·歐姆提出，為了紀念他對電磁學的貢獻，物理學界將電阻的單位命名為歐姆，以符號Ω表示。

電阻的性質

由歐姆定律I=U/R的推導式R=U/I或U=IR不能說導體的電阻與其兩端的電壓成正比，與通過其的電流成反比，因為導體的電阻是它本身的一種屬性，取決於導體的長度、橫截面積、材料和溫度、濕度（初二階段不涉及濕度），即使它兩端沒有電壓，沒有電流通過，它的阻值也是一個定值。（這個定值在一般情況下，可以看做是不變的，因為對於光敏電阻和熱敏電阻來說，電阻值是不定的。對於有些導體來講，在很低的溫度時還存在超導的現象，這些都會影響電阻的阻值，也不得不考慮。）

導體中的電流與導體兩端的電壓成正比，與導體的電阻成反比。（表達式：I=U:R)

電阻的單位

電阻的單位歐姆簡稱歐（Ω）。1Ω定義為：當導體兩端電勢差為1伏特（ν），通過的電流是1安培（Α）時，它的電阻為1歐（Ω）。

計算公式

R=U/I

1.2.2基爾霍夫定律

基爾霍夫定律Kirchhoff laws是電路中電壓和電流所遵循的基本規律，是分析和計算較為複雜電路的基礎，1845年由德國物理學家G.R.基爾霍夫（Gustav Robert Kirchhoff，1824～1887）提出。它既可以用於直流電路的分析，也可以用於交流電路的分析，還可以用於含有電子元件的非線性電路的分析。運用基爾霍夫定律進行電路分析時，僅與電路的連線方式有關，而與構成該電路的元器件具有什麼樣的性質無關。基爾霍夫定律包括電流定律（KCL)和電壓定律(KVL)，前者套用於電路中的節點而後者套用於電路中的迴路。

基爾霍夫定律是電路理論中最基本也是最重要的定律之一。它概括了電路中電流和電壓分別遵循的基本規律。它包括基爾霍夫電流定律（KCL）和基爾霍夫電壓定律（KVL）。

1.3電路元件

1.3.1無源元件

1.3.2電源

電源是提供電能的裝置。電源因可以將其它形式的能轉換成電能，所以把這種提供電能的裝置叫做電源。常見的電源是乾電池（直流電）與家用的110V-220V 交流電源。電源自“磁生電”原理，由水力、風力、海潮、水壩水壓差、太陽能等可再生能源，及燒煤炭、油渣等產生電力來源。

發電機能把機械能轉換成電能，乾電池能把化學能轉換成電能。

發電機、電池本身並不帶電，它的兩極分別有正負電荷，由正負電荷產生電壓（電流是電荷在電壓的作用下定向移動而形成的），電荷導體裡本來就有，要產生電流只需要加上電壓即可，當電池兩極接上導體時為了產生電流而把正負電荷釋放出去，當電荷散盡時，也就荷盡流（壓）消了。乾電池等叫做電源。通過變壓器和整流器，把交流電變成直流電的裝置叫做整流電源。能提供信號的電子設備叫做信號源。晶體三極體能把前面送來的信號加以放大，又把放大了的信號傳送到後面的電路中去。晶體三極體對後面的電路來說，也可以看做是信號源。整流電源、信號源有時也叫做電源。

電源是向電子設備提供功率的裝置，也稱電源供應器，它提供計算機中所有部件所需要的電能。電源功率的大小，電流和電壓是否穩定，將直接影響計算機的工作性能和使用壽命。

計算機電源是一種安裝在主機箱內的封閉式獨立部件，

它的作用是將交流電通過一個開關電源變壓器換為5V，-5V，+12V，-12V，+3.3V等穩定的直流電，以供應主機箱內系統版，軟碟，硬碟驅動及各種適配器擴展卡等系統部件使用。通俗來講就是，一個電源壞了，另一個備份電源代替其供電。可以通過為節點和磁碟提供電池後援來增強硬體的可用性。HP 支持的不間斷電源（UPS），如 HP PowerTrust，可提防瞬間掉電。磁碟與供電電路的連線方式應使鏡像副本分別連線到不同的電源上。根磁碟與其相應的節點應由同一電源電路供電。特別是，群集鎖磁碟（當重組群集時用作仲裁器）應該有冗餘電源，或者，它能由群集中節點之外的電源供電。HP 代表可提供關於群集的電源、磁碟和 LAN 硬體布局方面的詳細信息。目前許多磁碟陣列和其他架裝系統含有多個電源輸入，它們應部署為設備上的不同電源輸入連線到帶有兩個或三個電源輸入的獨立電路設備上，這樣，一般情況下，只要出現故障的電路不超過一個，系統就能繼續正常運行。因此，如果群集中的所有硬體有2個或3個電源輸入，則要求至少有三個獨立的電路，以確保群集的電路設計中沒有單點故障。

1.3.3半導體二極體

二極體又稱晶體二極體,簡稱二極體(diode)，另外，還有早期的真空電子二極體；它是一種具有單向傳導電流的電子器件。在半導體二極體內部有一個PN結兩個引線端子，這種電子器件按照外加電壓的方向，具備單向電流的轉導性。一般來講，晶體二極體是一個由p型半導體和n型半導體燒結形成的p-n結界面。在其界面的兩側形成空間電荷層，構成自建電場。當外加電壓等於零時，由於p-n 結兩邊載流子的濃度差引起擴散電流和由自建電場引起的漂移電流相等而處於電平衡狀態，這也是常態下的二極體特性。

1.3.4半導體三極體（雙極型電晶體）

半導體三極體又稱“晶體三極體”或“電晶體”。在半導體鍺或矽的單晶上製備兩個能相互影響的PN結，組成一個PNP（或NPN）結構。中間的N區（或P區）叫基區，兩邊的區域叫發射區和集電區，這三部分各有一條電極引線，分別叫基極B、發射極E和集電極C，是能起放大、振盪或開關等作用的半導體電子器件。

1.3.5場效應管

1.4電路的基本分析方法

1.4.1支路電流法

1.4.2節點電位法

1.4.3疊加原理

1.4.4戴維南定理與諾頓定理

戴維南定理（又譯為戴維寧定理）又稱等效電壓源定律，是由法國科學家L·C·戴維南於1883年提出的一個電學定理。由於早在1853年，亥姆霍茲也提出過本定理，所以又稱亥姆霍茲-戴維南定理。其內容是：一個含有獨立電壓源、獨立電流源及電阻的線性網路的兩端，就其外部型態而言，在電性上可以用一個獨立電壓源V和一個鬆弛二端網路的串聯電阻組合來等效。在單頻交流系統中，此定理不僅只適用於電阻，也適用於廣義的阻抗。

對於含獨立源，線性電阻和線性受控源的單口網路（二端網路），都可以用一個電壓源與電阻相串聯的單口網路（二端網路）來等效，這個電壓源的電壓，就是此單口網路（二端網路）的開路電壓，這個串聯電阻就是從此單口網路（二端網路）兩端看進去，當網路內部所有獨立源均置零以後的等效電阻。

uoc 稱為開路電壓。Ro稱為戴維南等效電阻。在電子電路中，當單口網路視為電源時，常稱此電阻為輸出電阻，常用Ro表示；當單口網路視為負載時，則稱之為輸入電阻，並常用Ri表示。電壓源uoc和電阻Ro的串聯單口網路，常稱為戴維南等效電路。

當單口網路的連線埠電壓和電流採用關聯參考方向時，其連線埠電壓電流關係方程可表為：U=R0i+uoc

自我測試與複習題（1）

習題（1）

第2章正弦交流電路與變壓器

2.1正弦量的概念

2.1.1頻率與周期

2.1.2幅值與有效值

2.1.3初相位

2.2正弦量的相量表示法

2.3單一參數元件的交流電路

2.3.1電阻元件的交流電路

2.3.2電感元件的交流電路

2.3.3電容元件的交流電路

2.4簡單交流電路與阻抗的概念

2.4.1RLC串聯電路中電壓與電流的關係

2.4.2復阻抗的概念與簡單交流電路的計算

2.5交流電路的功率

2.6交流電路的頻率特性

2.6.1串聯諧振

2.6.2並聯諧振

2.6.3RC串聯電路的頻率特性

2.7非正弦周期電路的基本分析方法

2.7.1非正弦周期量的分解

2.7.2非正弦周期電流的線性電路的計算

2.8三相交流電路

2.8.1三相電源

2.8.2三相負載的聯接

2.8.3三相功率

2.9變壓器

2.9.1鐵心線圈電路

2.9.2變壓器的結構、工作原理與特性

2.9.3變壓器繞組的極性與正確聯接

2.9.4特殊變壓器

自我測試與複習題（2）

習題（2）

第3章基本放大電路

3.1電子技術與電子儀器、設備的關係

3.1.1電子儀器、設備的概念

3.1.2電子技術與電子儀器、設備的關係

3.1.3電子儀器、設備的構成

3.2基本放大電路的組成

3.2.1組成原則

3.2.2共射極交流基本放大電路的組成

3.2.3電路分析的幾點說明

3.3單管共射放大電路

3.3.1放大電路的工作原理

3.3.2靜態工作點的分析與計算

3.3.3動態參數的分析與計算

3.3.4穩定靜態工作點

3.4單管放大電路三種接法及性能比較

3.4.1共集電極放大電路（射極輸出器）

3.4.2共基極基本放大電路

3.4.3三種接法的性能比較

3.5絕緣柵型場效應管放大電路

……

第4章集成運算放大器及其套用

第5章功率電子電路

第6章邏輯代數基礎

第7章集成邏輯單元

第8章組合邏輯電路

第9章時序邏輯電路

第10章電路的暫態過程與波形發生電路

第11章可程式邏輯器件（PLD）及其套用

第12章精密放大電路與信號處理電路

第13章電流模電路與∑-△電路簡介

附錄A電阻器和電容器的標稱值

附錄B半導體分立器件型號命名法

附錄C部分半導體分立器件型號和參數

附錄D半導體積體電路型號命名法

附錄E若干常用的編碼

參考文獻