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 內 容 簡 介

本書是根據高等院校計算機專業教學要求編寫的教科書。本書涉及電路基礎、模擬電子技術和數字電子技術三方面內容。本書系統地介紹了電路的基本概念和基本定律基本分析方法、正弦交流電路、暫態分析、半導體器件、放大電路、運算放大器、穩壓電路、門電路、組合邏輯電路、觸發器、時序邏輯電路和電子電路仿真。書中在對傳統的基礎理論和電路進行詳細分析的同時，對集成電路的應用做了大量的介紹，是一本由淺入深、循序漸進、內容豐富、層次清晰、重點突出、實用性強、易于學習的教材。

本書既可作為高等學校、高職高專、成人教育計算機專業和其他非電類相關專業的電路課程教材，也可供工程技術人員學習與參考。

　

前    言

　　

　　本書是根據高等院校計算機專業教學特點和非電類相關專業對“計算機電路基礎”課程教學的基本要求，結合電路理論、現代模擬電子技術和數字技術的發展編寫的。本次修定再版保持原版的體系和特點，對部分內容進行補充修改的同時，增加了電子電路設計自動化軟件Multisim 10.0的使用方法。

　　“計算機電路基礎”是一門既有基本理論，又有較強實踐性的專業基礎課。學習本課程的目的是使學生掌握電路的基本理論和分析方法，為后續的專業課打下必要的基礎，學生還要在實踐中體會、鞏固和提高所學知識。

　　本書注重基礎理論和基本方法，在闡明基本物理概念、電路工作原理和分析方法的同時，力求做到加強基本概念、突出重點、突出應用、循序漸進。書中采用“提示”和“注意”的方法，加深對概念的理解。每章都有小結并附有習題，鞏固所學知識，也便于自學。

　　本書共分為11個教學項目，其中項目1～4是電路基礎部分，主要內容包括電路的基本概念和基本定律、電路的分析方法、正弦交流電路和電路的暫態分析；項目5～8是電子模擬電路部分，主要內容包括半導體器件、基本放大電路、集成運算放大器和直流穩壓電路；項目9、10是數字電路部分，主要內容包括門電路和組合邏輯電路、觸發器和時序邏輯電路；項目11介紹電子電路仿真。該課程總學時為100學時。書中標記“*”的部分內容，可視專業的教學需求、學時的多少和學生的實際水平供教師選講或學生參考之用。

　　本書由魏則燊主編，負責全書的組織、統編與審閱；參與編寫的還有魏偉、毛文輝。

　　由于編者水平有限，書中難免存在不妥和錯誤之處，敬請使用本書的教師和讀者給予批評指正。

　　

 

編  者

 

目  錄

項目1  電路的基本概念和基本定律 1

1.1  電路 2

1.1.1  電路的作用 2

1.1.2  電路模型 3

1.1.3  集總假設 3

1.2  電流、電壓和功率 3

1.2.1  電流 4

1.2.2  電壓和電位 4

1.2.3  關聯參考方向 5

1.2.4  功率 6

1.3  二端元件和受控源 7

1.3.1  電阻元件 7

1.3.2  電壓源 8

1.3.3  電流源 8

1.3.4  受控源 9

1.4  電路的3種狀態 10

1.4.1  開路狀態 10

1.4.2  短路狀態 10

1.4.3  有載狀態 11

1.5  基爾霍夫定律 13

1.5.1  支路、節點和回路 13

1.5.2  基爾霍夫電流定律 14

1.5.3  基爾霍夫電壓定律 15

小結 16

習題 17

項目2  電路的分析方法 21

2.1  電阻的串聯與并聯 22

2.1.1  電阻的串聯 22

2.1.2  電阻的并聯 23

2.2  電路分析方法 25

2.2.1  支路電流法 25

2.2.2  回路電流法 26

2.3  疊加定理 27

2.4  戴維南定理 28

2.5  最大功率輸出 30

小結 31

習題 31

項目3  正弦交流電路 35

3.1  正弦交流電壓和電流 36

3.1.1  頻率與周期 37

3.1.2  幅值與有效值 37

3.1.3  初相位 38

3.2  正弦量的相量表示法 38

3.2.1  復數的兩種表示法 38

3.2.2  相量 39

3.3  單一參數的交流電路 40

3.3.1  電阻交流電路 40

3.3.2  電感交流電路 42

3.3.3  電容交流電路 44

3.4  電阻、電容與電感串聯的交流電路 47

3.5  阻抗的串聯與并聯 49

3.5.1  阻抗的串聯 50

3.5.2  阻抗的并聯 51

*3.6  功率因數 52

*3.7  電路的諧振 54

3.7.1  串聯諧振 54

3.7.2  并聯諧振 56

*3.8  非正弦周期信號 57

3.8.1  非正弦周期量 57

3.8.2  非正弦周期量的有效值 60

3.8.3  非正弦周期量的頻譜 61

3.8.4  非正弦周期信號電路中的

功率 62

小結 63

習題 65

項目4  電路的暫態分析 69

4.1  換路定律 70

4.1.1  電路中過渡過程的產生 70

4.1.2  換路定律 71

4.2  一階線性電路暫態分析 71

4.2.1  初始值 72

4.2.2  穩態值 72

4.2.3  時間常數 72

4.2.4  一階線性電路的暫態分析 73

4.3  微分電路和積分電路 77

4.3.1  微分電路 77

4.3.2  積分電路 78

小結 79

習題 79

項目5  半導體器件 81

5.1  半導體與PN結 82

5.1.1  本征半導體 82

5.1.2  P型半導體和N型半導體 83

5.1.3  PN結 84

5.2  半導體二極管 85

5.2.1  基本結構 85

5.2.2  伏安特性 86

5.2.3  主要參數 86

5.2.4  特殊二極管 87

5.3  半導體三極管 88

5.3.1  三極管的基本結構 88

5.3.2  三極管的電流放大作用 89

5.3.3  三極管的伏安特性曲線 90

5.3.4  三極管的主要參數 92

5.4  場效應管 93

5.4.1  絕緣柵型場效應管 93

5.4.2  結型場效應管 96

5.5  復合管 97

*5.6  晶閘管 98

5.6.1  晶閘管的結構與工作原理 98

5.6.2  晶閘管的伏安特性 99

5.6.3  晶閘管的參數 100

小結 101

習題 101

項目6  基本放大電路 103

6.1  共發射極放大電路 104

6.1.1  放大電路 104

6.1.2  放大電路的主要性能指標 105

6.2  放大電路的分析方法 107

6.2.1  靜態分析 107

6.2.2  動態分析 109

6.2.3  靜態工作點的穩定 115

6.3  射極跟隨器 116

6.3.1  靜態分析 117

6.3.2  動態分析 117

6.4  多級放大電路 119

6.4.1  耦合方式 119

6.4.2  多級放大電路的分析 120

6.5  負反饋放大器 122

6.5.1  反饋概述 122

6.5.2  負反饋放大器的分析方法 123

6.5.3  4種負反饋類型 125

6.5.4  負反饋對放大電路性能的

影響 127

6.6  差分放大電路 129

6.6.1  基本差分放大電路 129

6.6.2  差分放大電路的輸入/輸出

方式 131

6.7  功率放大器 134

6.7.1  概述 134

6.7.2  互補對稱功率放大電路 135

6.8  場效應管放大電路 137

小結 139

習題 140

項目7  集成運算放大器 145

7.1  集成運算放大器概述 146

7.1.1  集成運算放大器的組成 146

7.1.2  主要參數 147

7.1.3  理想運算放大器 148

7.2  基本運算電路 151

7.2.1  比例運算電路 151

7.2.2  加、減法運算電路 153

7.2.3  微、積分運算電路 156

7.3  信號處理電路 159

7.3.1  電壓比較器 159

7.3.2  有源濾波器 162

7.4  信號產生電路 167

7.4.1  正弦信號產生電路 167

7.4.2  方波產生電路 170

7.4.3  鋸齒波產生電路 171

*7.5  集成運算放大電路的分類與選擇 172

7.5.1  集成運算放大器的分類 172

7.5.2  參數與管腳 173

7.5.3  消振與調零 174

7.5.4  保護 175

小結 175

習題 177

項目8  直流穩壓電路 183

8.1  整流電路 184

8.1.1  半波整流 185

8.1.2  單相全波整流 185

8.2  濾波電路 187

8.2.1  電容濾波器(C型濾波器) 188

8.2.2  電感電容濾波器

(LC濾波器) 189

8.3  直流穩壓電路 189

8.3.1  穩壓管穩壓電路 190

8.3.2  串聯型穩壓電路 191

8.4  三端集成穩壓器 194

8.4.1  固定輸出式三端穩壓器 194

8.4.2  可調輸出式三端穩壓器 196

8.5  開關穩壓電源 197

小結 202

習題 203

項目9  門電路和組合邏輯電路 205

9.1  基本邏輯運算 206

9.1.1  與邏輯運算 207

9.1.2  或邏輯運算 208

9.1.3  非邏輯運算 208

9.2  集成邏輯門電路 209

9.2.1  TTL門電路 209

9.2.2  CMOS門電路 214

9.3  邏輯函數 217

9.3.1  邏輯代數 217

9.3.2  邏輯函數表示法(1)——

真值表 219

9.3.3  邏輯函數表示法(2)——

函數表達式 220

9.3.4  邏輯函數表示法(3)——

邏輯電路圖 223

9.3.5  邏輯函數表示法(4)——

卡諾圖 223

9.4  組合邏輯電路 227

9.4.1  組合邏輯電路的分析 227

9.4.2  加法器 229

9.4.3  編碼器 232

9.4.4  譯碼器 235

9.4.5  顯示譯碼器 238

9.4.6  數值比較器 241

9.4.7  數據選擇器 243

小結 245

習題 245

項目10  觸發器和時序邏輯電路 251

10.1  觸發器 252

10.1.1  基本RS觸發器 252

10.1.2  同步觸發器 254

10.1.3  主從觸發器 259

10.2  計數器 263

10.2.1  二進制加法計數器 263

10.2.2  十進制計數器 266

10.2.3  集成計數器 268

10.3  寄存器 270

10.3.1  數碼寄存器 271

10.3.2  移位寄存器 271

10.4  脈沖波形的產生與變換 274

10.4.1  矩形脈沖信號 274

10.4.2  多諧振蕩器 275

10.4.3  單穩態觸發器 277

10.4.4  施密特觸發器 279

10.5  555定時器及應用 282

10.5.1  555定時器 282

10.5.2  定時器應用舉例 284

*10.6  半導體存儲器 286

10.6.1  隨機存儲器 286

10.6.2  只讀存儲器 288

小結 290

習題 291

項目11  電子電路仿真 295

11.1  Multisim 10.0的基本界面 297

11.1.1  主菜單欄 297

11.1.2  系統工具欄 300

11.1.3  元器件庫 301

11.1.4  儀器儀表庫 308

11.2  創建仿真電路圖的基本操作 309

11.2.1  工作區的設置 309

11.2.2  元器件的操作 311

11.2.3  創建仿真電路圖 313

11.3  常用虛擬儀器儀表的使用 314

11.3.1  數字萬用表 314

11.3.2  函數信號發生器 315

11.3.3  雙蹤示波器 315

11.3.4  波特圖儀 316

11.3.5  字信號發生器 316

11.3.6  邏輯轉換儀 318

11.3.7  電壓表與電流表的使用 319

11.3.8  測量探針 320

11.4  電路的仿真設計 321

11.4.1  仿真文件的設置 321

11.4.2  仿真電路繪制 322

11.4.3  電路的仿真分析和輸出 323

11.4.4  保存文件 324

11.5  電路仿真分析舉例 324

11.5.1  例題一：單管放大器的

直流工作點和交流分析 324

11.5.2  例題二：表決器電路仿真 328

小結 330

 

習題 330

附錄A  國產半導體器件的命名法 335

附錄B  國產半導體集成電路型號的

命名法 336

附錄C  電阻的命名與識別 338

附錄D  電容器的命名 340

參考文獻 342