
本书主要介绍电路与模拟电子技术基础课程的内容。全书共10章,主要内容包括:直流电路、一阶动态电路的暂态分析、正弦稳态电路的分析、模拟集成运算放大电路、半导体二极管及直流稳压电源、晶体三极管及其放大电路、场效应管放大电路以及放大电路的频率响应、低频功率放大电路、负反馈放大电路、信号产生与处理电路等。本书配备大量例题和习题,并提供配套多媒体电子课件和习题答案。
第3版前言 本教材自2008年出版以来,迄今已经多次印刷,受到诸多师生和读者的关注,对此我们深表感谢! 第3版是在第2版的基础上,根据广大读者对本书提出的一些意见和建议,以及我们在使用中的体会进行修订而成的。这次的修订,我们保留了原书的编写思路:保证基础、注重应用、讲清概念、力求精练。在保证基本教学内容的前提下,为了适应电子技术不断发展的新形势和教学上的灵活性,以及因材施教的需要,本版适当增减了一些内容,具体考虑如下: 1.强调“设计仿真”,鼓励学生自主探索学习。增加了设计仿真的内容,每一章都有设计仿真的题目,要求完成设计,采用仿真软件进行仿真,附录A介绍了 Multisim软件,在不增加总学时的情况下,建议在教学中利用2~4学时进行软件的介绍,主要让学生自学,完成设计题目的设计和仿真,将结果以邮件的形式发给老师,在计算机和网络技术如此普及的今天应该是完全可以做到的。 2.电路部分主要是删减了计算复杂的一部分题目,将题目的计算难度尽量降低,第3章里将需要列矢量方程求解的题目减少,复杂的电路分析都可以借助于仿真软件进行,这样有助于学生对电路基本理论和基本分析方法等重点知识的掌握;增加了电阻器、电容器和电感器等实际元件的容量、容差和标称系列等内容,以使学生了解在设计中如何选用实际器件的知识。 3.将滤波器和通频带等概念提前到第3章讲解以配合各章的设计仿真题目。 4.强调“外部应用”,淡化“内部结构”。第4~7章均从器件的外部特性出发,分别介绍集成运算放大器、半导体二极管、双极性晶体管和场效应管的基本电路,删除了内部结构的内容,只讲外特性,增强电路分析的内容,强调学生掌握器件应用技能的学习。 5.将第10章中“电压比较器”的内容提前到第4章模拟集成运算放大电路及其应用中,第10章改为信号与处理电路,将二版第8章中“有源滤波器”的内容移入。 6.第6章中将“功率放大电路”的内容移出,放在第8章功率放大电路中,增加有关功率集成芯片的内容。 7.第7章改为场效应管放大电路与放大电路的频率响应,将二版中第8章“放大电路频率响应”的内容移入,增加了“场效应管放大电路的频率响应”的内容;由于微电子学与制造工艺的进步,与双极性器件的性能相比,MOS器件具有明显的优势,所以本书强调了MOS管的内容。但是弱化结型场效应管的内容,将有关习题与例题大部分删除,只保留符号和外特性的内容。 8.第9章在内容安排上有所改变,使得学生在反馈类型的判断上更加清晰明了。 《电路与模拟电子技术基础习题及实验指导》是本书的配套教材,该指导书既可以作为学生的实验指导书,也可以作为学生的作业本和习题指导手册来使用。指导书共11章,1~10章与本书对应,每章给出该章内容的知识要点总结、重点与难点、重点分析方法和步骤、填空题和选择题、习题等5部分。习题部分供学生做作业时使用,可以省去抄题目和画图的时间,提高课后学习的效率,也可以减轻教师的负担。第11章提供了11个典型的实验,每个实验均给出实验内容和实验电路的设计方法,不针对具体的实验板设计,通用性较强。 本书向使用本书作为教材的教师提供多媒体电子课件和习题答案,请登录华信教育资源网(http://www.hxedu.com.cn)注册下载。 本书由查丽斌策划、组织和统稿,共10章,其中第1~3章由王宛苹编写,第4、5、7、9和10章由查丽斌编写,第6、8章和附录A由李自勤编写,刘建岚参与了第4章和第10章部分内容的编写。 本书从第1版到第3版经历了近8年的时间,王勇佳、吕幼华、汪洁、孔庆鹏、辛青、胡体玲和李付鹏等老师都参与了本教材的编写工作,参与了本书习题的解答以及设计题目的模拟仿真工作,在结构和内容方面提出了很多重要的意见,张凤霞和钱文阳参与了本书的部分校对工作,钱梦楠与钱梦菲参与了本书部分书稿和图的录入工作。本书在编写的过程中,参考了本校一些教师和兄弟院校老师的意见和建议,在此一并表示衷心感谢! 由于编者水平有限及编写时间仓促,书中难免存在错误和不妥之处,诚恳地希望读者提出宝贵意见和建议,以便今后不断改进。 作 者 2015年1月
目 录 第1章 直流电路 1 1.1 电路及电路模型 1 1.2 电路变量 1 1.2.1 电流和电流的参考方向 1 1.2.2 电压和电压的参考方向 2 1.2.3 功率和能量 3 1.3 电阻元件 4 1.4 电压源与电流源 6 1.4.1 理想电压源 6 1.4.2 理想电流源 6 1.4.3 实际电源的两个电路模型 6 1.5 基尔霍夫定律 9 1.5.1 基尔霍夫电流定律(KCL) 9 1.5.2 基尔霍夫电压定律(KVL) 10 1.6 单口网络及等效 11 1.6.1 电阻的串并联及等效 11 1.6.2 理想电源的等效变换 13 1.6.3 实际电压源和实际电流源的 等效 15 1.7 电位的概念与计算 16 1.8 支路电流分析法 17 1.9 节点分析法 19 1.10 叠加定理 21 1.11 等效电源定理 23 1.11.1 戴维南定理 23 1.11.2 诺顿定理 24 1.12 含受控源的电阻电路 26 1.12.1 受控电源 26 1.12.2 含受控源电阻电路的分析 27 习题1 30 第2章 一阶动态电路的暂态分析 36 2.1 电容元件与电感元件 36 2.1.1 电容元件及其性质 36 2.1.2 电感元件及其性质 38 2.2 换路定则及其初始条件 39 2.2.1 换路定则 39 2.2.2 初始条件确定 40 2.3 一阶电路零输入响应 41 2.4 一阶电路零状态响应 45 2.5 一阶电路完全响应 49 2.6 三要素法求一阶电路响应 50 习题2 54 第3章 正弦稳态电路的分析 57 3.1 正弦交流电的基本概念 57 3.1.1 周期和频率 57 3.1.2 幅值和有效值 58 3.1.3 相位和相位差 58 3.2 正弦量的相量表示 60 3.3 基尔霍夫定律的相量表示 62 3.4 3种基本元件伏安关系的相量 形式 63 3.4.1 电阻元件R 63 3.4.2 电感元件L 63 3.4.3 电容元件C 64 3.5 简单正弦交流电路 65 3.5.1 RLC串联交流电路 65 3.5.2 阻抗的串并联 67 3.6 正弦稳态电路分析 69 3.7 正弦稳态电路的功率 70 3.7.1 瞬时功率 70 3.7.2 有功功率及功率因数 71 3.7.3 无功功率和视在功率 72 3.8 交流电路的频率特性 74 3.8.1 滤波电路 75 3.8.2 串联谐振 78 3.8.3 并联谐振 80 3.9 三相电路 81 3.9.1 三相电源 81 3.9.2 负载星形连接的三相电路 分析 83 3.9.3 负载三角形连接的三相电路 分析 85 习题3 86 第4章 模拟集成运算放大器及其应用 92 4.1 放大电路概述及其主要性能 指标 92 4.1.1 放大电路概述 92 4.1.2 放大电路的方框图及其主要 性能指标 92 4.2 模拟集成电路运算放大器 95 4.2.1 集成电路运算放大器的内部 组成单元 95 4.2.2 差分放大电路的概念 95 4.2.3 集成运放的符号、模型及 其电压传输特性 97 4.3 理想集成运算放大器 98 4.3.1 理想集成运算放大器的主要 参数 98 4.3.2 理想运算放大器工作在线性区 的特点 99 4.3.3 理想运算放大器工作在非线性 区的特点 100 4.4 基本运算电路 100 4.4.1 比例运算电路 100 4.4.2 加减运算电路 103 4.4.3 积分和微分运算电路 107 4.5 电压比较器 109 4.5.1 简单电压比较器 109 4.5.2 迟滞电压比较器 111 习题4 113 第5章 半导体二极管及直流稳压电源 119 5.1 半导体二极管的外部特性 119 5.1.1 二极管的基本结构 119 5.1.2 二极管的伏安特性 120 5.1.3 二极管的主要参数 122 5.2 晶体二极管电路的分析方法 123 5.2.1 晶体二极管的模型 123 5.2.2 晶体二极管电路的分析 方法 125 5.3 晶体二极管的应用及直流稳压 电源 127 5.3.1 直流稳压电源的组成 127 5.3.2 小功率整流滤波电路 128 5.3.3 稳压管稳压电路 131 5.3.4 三端集成稳压器 133 5.4 半导体器件型号命名及方法 (根据国家标准GB249-74) 136 习题5 137 第6章 晶体三极管及其放大电路 142 6.1 晶体三极管的外部特性 142 6.1.1 晶体管的类型及符号 142 6.1.2 晶体管的电流分配与放大 作用 143 6.1.3 晶体管的共射特性曲线 144 6.1.4 晶体管的主要参数 147 6.2 放大电路的组成和工作原理 148 6.2.1 基本共射极放大电路的 组成 148 6.2.2 基本共射极放大电路的工作 原理 150 6.3 放大电路的分析 150 6.3.1 直流通路与交流通路 151 6.3.2 静态分析 153 6.3.3 动态分析 154 6.3.4 图解法分析放大电路的 非线性失真和动态范围 160 6.4 晶体管放大电路的三种接法 164 6.4.1 静态工作点稳定的共射极 放大电路 164 6.4.2 共集电极放大电路 168 6.4.3 共基极放大电路 171 6.4.4 三种基本放大电路的性能 比较 172 6.5 电流源电路 174 6.5.1 镜像电流源电路 174 6.5.2 比例式电流源电路 176 6.5.3 微电流源电路 176 6.5.4 电流源作有源负载 177 习题6 177 第7章 场效应管放大电路与放大 电路的频率响应 185 7.1 场效应管的外部特性 185 7.1.1 增强型MOS管的外部特性 185 7.1.2 耗尽型MOS管的外部特性 188 7.1.3 JFET的外部特性 189 7.1.4 各种场效应管的特性比较 189 7.2 场效应管放大电路 191 7.2.1 场效应管放大电路的直流 偏置及静态分析 191 7.2.2 场效应管的微变等效电路 194 7.2.3 共源极放大电路的动态分析 196 7.2.4 共漏极放大电路的动态分析 197 7.3 放大电路的频率响应 200 7.3.1 晶体三极管的高频等效模型 201 7.3.2 单管共射极放大电路的频率 特性分析 204 7.3.3 场效应管的频率响应 210 7.3.4 多级放大电路的频率特性 212 习题7 214 第8章 低频功率放大电路 220 8.1 功率放大电路概述 220 8.1.1 功率放大电路的特点 220 8.1.2 功率放大电路类型 221 8.2 互补对称功率放大电路 222 8.2.1 双电源互补对称电路的电路 组成及工作原理 222 8.2.2 甲乙类双电源互补对称功率 放大电路 222 8.2.3 双电源互补对称电路的分析 计算 223 8.2.4 双电源互补对称电路中功放 管的选择 224 8.2.5 单电源互补对称功率放大 电路 225 8.2.6 平衡桥式功率放大电路 225 8.3 复合管在功率放大电路中的 应用 226 8.3.1 复合管的接法及其β 226 8.3.2 复合管组成的互补对称功放 电路 227 8.4 集成功率放大电路 227 8.4.1 通用功放芯片LM386 227 8.4.2 专用音频集成功放芯片 TDA2030 229 习题8 231 第9章 负反馈放大电路 234 9.1 反馈的基本概念与分类 234 9.1.1 反馈的基本概念 234 9.1.2 反馈的类型 235 9.1.3 交流负反馈的4种基本 组态 238 9.2 负反馈放大电路的方框图及 一般表达式 243 9.2.1 负反馈放大电路的一般 表达式 243 9.2.2 4种组态负反馈放大电路的 增益和反馈系数的表达式 244 9.3 负反馈对放大电路性能的影响 245 9.3.1 提高放大倍数的稳定性 246 9.3.2 减小非线性失真 246 9.3.3 展宽通频带 247 9.3.4 负反馈对输入、输出电阻的 影响 248 9.4 深度负反馈放大电路的分析 计算 249 9.4.1 深度负反馈条件 249 9.4.2 虚短和虚断概念的运用 249 习题9 252 第10章 信号产生与处理电路 256 10.1 正弦波振荡电路 256 10.1.1 正弦波振荡电路的振荡 条件 256 10.1.2 RC文氏桥正弦波振荡 电路 257 10.1.3 LC正弦波振荡器 259 10.1.4 石英晶体振荡器 264 10.2 非正弦波产生电路 267 10.2.1 方波发生器 267 10.2.2 三角波发生器 268 10.2.3 锯齿波发生器 270 10.3 有源滤波电路 271 10.3.1 有源低通滤波器 271 10.3.2 有源高通滤波器 273 10.3.3 有源带通滤波器 274 10.3.4 有源带阻滤波器 275 习题10 276 附录A Multisim软件简介 280 附录B 本书常用文字符号说明 291 附录C 部分习题答案 295 参考文献 303
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