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第1章 绪论 1

§1.1 电气工程的强电应用 1

§1.2 电气工程的弱电应用 2

§1.3 电气工程与电路 4

§1.4 电气工程与非电工程师 5

§1.5 关于本书 6

1.5.1 对象和需求 6

1.5.2 体系与结构 7

1.5.3 内容介绍 7

1.5.4 编写思路 10

电路篇 13

第2章 电路问题 13

§2.1 电路与电路模型 13

2.1.1 电路与电路图 13

2.1.2 电路中常用的几个术语 14

2.1.3 电路模型 16

§2.2 电路的状态与过程 20

2.2.1 状态与过程描述 20

2.2.2 稳态过程与瞬态过程 21

§2.3 电路基本定律 21

2.3.1 定律与定理 21

2.3.2 电压和电流的参考方向 21

2.3.3 欧姆定律 21

2.3.4 基尔霍夫电流定律和电压定律 22

§2.4 电路中的功率与能量 23

§2.5 线性电路与非线性电路 24

2.5.1 线性电路及其基本性质 24

2.5.2 线性电路的计算模型及分析对策 24

2.5.3 非线性电路及其工程处理方法 27

§2.6 恒定的电压、电流激励下的电路问题 29

2.6.1 恒定的电压、电流描述 29

2.6.2 恒定的电压、电流激励下电路的工作特点 29

2.6.3 恒定电压、电流激励下的电路分析 30

§2.7 变化的电压、电流激励下的电路问题 30

2.7.1 正弦周期电压、电流激励下的电路问题 30

2.7.2 非正弦周期电压、电流激励下的电路问题 37

2.7.3 阶跃的电压、电流激励下的电路问题 38

本章小结 39

习题 40

第3章 电路分析的基本方法 45

§3.1 网孔电流法 45

§3.2 结点电压法 49

§3.3 含电流源电路的处理方法 52

3.3.1 一般情况的处理方法 52

3.3.2 含理想电流源支路时的处理方法 53

§3.4 电路分析中的等效万法及其应用 54

3.4.1 戴维宁定理 54

3.4.2 诺顿定理 56

3.4.3 电压源模型与电流源模型之间的等效变换 57

3.4.4 叠加定理及其应用 58

本章小结 59

习题 60

第4章 相量运算与交流电路分析 64

§4.1 正弦交流电的相量表示 64

4.1.1 复数的表示和基本运算 64

4.1.2 交流电的相量表示和相量运算 66

§4.2 交流电路的复阻抗 70

4.2.1 复阻抗的表述形式 70

4.2.2 复阻抗的串联与并联 72

§4.3 交流电路的复功率 73

§4.4 交流电路相量分析概要 74

4.4.1 基尔霍夫定律的相量形式 74

4.4.2 交流电路的相量计算模型 74

4.4.3 相量形式的网孔电流法 75

4.4.4 相量形式的结点电压法 76

4.4.5 其他等效方法的相量形式 77

§4.5 三相交流电路的相量分析 79

4.5.1 三相交流电 79

4.5.2 三相交流电路中的电源与负载 79

4.5.3 三相对称电路的功率计算 85

本章小结 85

习题 86

第5章 交流电路的频率特性 90

§5.1 二端口网络与传递函数 90

§5.2 交流电路中的谐振与频率响应 92

§5.3 交流电路频率特性分析 95

5.3.1 一阶电路的频率特性 95

5.3.2 二阶电路的频率特性分析 99

本章小结 99

习题 100

第6章 电路瞬态过程分析 103

§6.1 电路瞬态计算模型 103

§6.2 一阶电路的瞬态过程分析 104

§6.3 二阶电路瞬态过程分析 108

§6.4 拉普拉斯变换概要 111

§6.5 用拉普拉斯变换方法求解瞬态过程 112

6.5.1 一阶电路瞬态分析 112

6.5.2 二阶电路瞬态分析 113

本章小结 114

习题 115

信号与系统篇 118

第7章 模拟信号与模拟系统 118

§7.1 信号问题 118

7.1.1 信号与信息 118

7.1.2 时间信号与代码信号 119

§7.2 模拟信号分析 122

7.2.1 连续信号分析 122

7.2.2 采样信号分析 125

§7.3 系统问题 129

7.3.1 系统及系统模型 129

7.3.2 三类系统问题 130

7.3.3 系统的分类 130

7.3.4 模拟系统分析概要 133

本章小结 136

习题 137

第8章 模拟检测系统 138

§8.1 检测系统构成 138

§8.2 传感器 139

§8.3 放大器 143

8.3.1 放大器的电路模型 143

8.3.2 放大器的输入阻抗和输出阻抗 144

8.3.3 放大器的频率特性 146

8.3.4 多级放大器及其频率特性 149

8.3.5 放大器的失真和漂移 151

8.3.6 噪声问题 154

§8.4 传输线 156

§8.5 检测系统实例分析 159

8.5.1 检测任务与系统构成 159

8.5.2 信号处理系统功能 159

8.5.3 传感器类型和性能 160

8.5.4 信号处理系统 162

本章小结 165

习题 166

第9章 模拟控制系统 169

§9.1 模拟控制系统的组成 169

§9.2 控制系统的稳态特性分析 170

§9.3 控制系统动态特性分析 173

9.3.1 惯性部件的动态特性 173

9.3.2 系统的动态特性分析 174

§9.4 控制系统稳定性分析 177

9.4.1 系统稳定性概念 177

9.4.2 稳定性判别准则 177

9.4.3 稳定性评估方法 178

§9.5 控制系统特性的补偿 183

§9.6 过程控制系统 187

9.6.1 过程控制系统的组成 188

9.6.2 单回路控制系统 189

9.6.3 串级控制系统 190

9.6.4 比值控制系统 190

9.6.5 前馈控制系统 193

9.6.6 大滞后补偿控制系统 195

本章小结 197

习题 197

第10章 数字信号与数字逻辑系统 202

§10.1 数字信号 202

10.1.1 数字信号与信息表示 202

10.1.2 数字信号的存储 203

10.1.3 数字信号的传输 204

§10.2 数字信号与二进制数 205

10.2.1 二进制数 205

10.2.2 BCD码与数字显示 207

§10.3 模数（A/D）和数模（D/A）信号转换 209

10.3.1 采样与采样定理 210

10.3.2 A/D转换（ADC） 211

10.3.3 D/A转换（DAC） 212

§10.4 数字信号与逻辑 214

10.4.1 命题逻辑概要 214

10.4.2 数字信号的逻辑演算 216

§10.5 数字逻辑系统 217

10.5.1 数字逻辑演算 217

10.5.2 组合逻辑系统 220

10.5.3 时序逻辑系统 223

本章小结 232

习题 233

第11章 逻辑控制系统 237

§11.1 开关逻辑控制系统 237

11.1.1 开关逻辑系统 237

11.1.2 开关逻辑控制系统 240

§11.2 可编程逻辑控制系统（PLC系统） 245

11.2.1 开关控制逻辑的数字化处理 245

11.2.2 PLC系统构成 246

11.2.3 PLC系统的工作流程 249

11.2.4 PLC的编程问题 250

11.2.5 PLC的主要技术性能指标 263

11.2.6 PLC应用编程问题 263

本章小结 264

习题 265

第12章 数字控制系统 268

§12.1 数字控制系统组成 268

§12.2 数字控制基本算法 273

12.2.1 数字PID算法 274

12.2.2 数字滤波算法 276

§12.3 计算机控制系统分析概要 279

12.3.1 采样保持信号激励的分析 280

12.3.2 数字控制系统传递函数的z域形式 281

12.3.3 数字控制系统动态特性分析 284

12.3.4 数字控制系统稳定性分析概要 287

本章小结 291

习题 292

第13章 数据通信系统 294

§13.1 数据通信的基本概念 294

13.1.1 并行通信与串行通信 294

13.1.2 基带传输与频带传输 295

13.1.3 数字信号的调制与解调 295

13.1.4 多路复用方式 297

13.1.5 单工和双工通信方式 298

13.1.6 误码及传输差错控制 298

13.1.7 码元、码字、信息组、数据帧、码效率及传输速率 301

13.1.8 异步通信和同步通信 302

§13.2 数据通信系统的组成 304

13.2.1 站点 304

13.2.2 信道 305

13.2.3 数据通信网络 305

§13.3 数据通信协议 306

13.3.1 通信网络模型 307

13.3.2 通信网络协议 308

§13.4 局域网 313

13.4.1 计算机网络概述 313

13.4.2 局域网的特点 314

13.4.3 以太网及其信息传输控制方法 314

13.4.4 环形令牌网及其信息传输控制方法 315

13.4.5 总线形令牌网及其信息、传输控制方法 315

13.4.6 网络互连 316

§13.5 工业现场总线 317

13.5.1 现场总线的技术特点 317

13.5.2 现场总线系统的构造特点 318

13.5.3 现场总线的通信模型 318

13.5.4 几种流行的现场总线 318

本章小结 319

习题 320

第14章 电力系统 322

§14.1 中国电力系统概况 322

14.1.1 电力系统的组成 322

14.1.2 电力系统的运行管理体制 324

14.1.3 电力系统频率与电压等级 325

14.1.4 电力系统与环境污染 326

§14.2 配电系统 327

14.2.1 配电网络的基本结构 327

14.2.2 终端变电站 327

14.2.3 企事业单位与现代楼宇的配电方式 330

14.2.4 普通居民小区的配电方式 331

§14.3 电力系统负荷与电力系统品质 332

14.3.1 电动机运行对电力系统的影响 332

14.3.2 电力系统功率因数问题 335

14.3.3 电力系统谐波问题 338

14.3.4 电力系统的电压调整率 338

§14.4 电力系统的保护 340

§14.5 电力系统电流和电压的测量 341

§14.6 供电公司与电力用户 343

§14.7 电气安全问题 344

14.7.1 电气对人体的伤害 345

14.7.2 电气火灾及其他灾害 349

14.7.3 电气安全的保障措施 349

14.7.4 低压配电系统中线路和设备的电气安全防护 350

14.7.5 电气安全的技术保障措施 351

本章小结 354

习题 355

器件篇 358

第15章 数字集成电路 358

§15.1 数字集成电路问题 358

15.1.1 数字集成电路的构建原则 361

15.1.2 数字集成电路的分类与产品系列 361

15.1.3 数字集成电路的主要品质指标 362

§15.2 集成电路的线逻辑 366

15.2.1 一种特殊的TTL门电路输出结构及线与逻辑的实现 367

15.2.2 ECL逻辑系列门电路的输出结构及线或功能的实现 368

15.2.3 利用三态门实现线选通 369

§15.3 集成电路中的传播延时 370

§15.4 集成电路的扇出能力 374

15.4.1 直流负载和直流扇出能力 375

15.4.2 输入电容与交流扇出能力 376

§15.5 集成电路的功耗与发热 378

15.5.1 静态功率损耗及其计算 378

15.5.2 动态功率损耗及其计算 379

15.5.3 常见逻辑系列的功率损耗及其计算 380

15.5.4 集成电路的温升计算 381

§15.6 可编程逻辑器件 382

15.6.1 PLD中基本门电路的画法 382

15.6.1 PLD的基本类型 383

本章小结 388

习题 389

第16章 运算放大器 391

§16.1 运算放大器的电路模型及其理想化参数 391

16.1.1 运算放大器的表示符号及主要端点引线说明 391

16.1.2 运算放大器的电路模型及理想化参数 392

§16.2 反相放大电路 393

16.2.1 反相放大电路的接法 393

16.2.2 虚地概念及反相放大电路分析 393

§16.3 同相放大电路 395

16.3.1 同相放大电路的接法 395

16.3.2 同相放大电路分析 396

§16.4 差分放大电路 399

16.4.1 差分放大电路的接法 399

16.4.2 差分放大电路分析 399

§16.5 积分与微分电路 401

16.5.1 积分电路 401

16.5.2 微分电路 402

§16.6 滤波电路 402

§16.7 运算放大器的频率特性 406

§16.8 稳定性 409

§16.9 运算放大器的直流偏移 412

16.9.1 输入偏移电压U10对运算放大器应用电路的影响 413

16.9.2 输入偏移电流I10对运算放大器应用电路的影响 413

§16.10 运算放大器的非线性应用 414

16.10.1 单限比较器 414

16.10.2 滞迟比较器 416

16.10.3 振荡器 417

16.10.4 理想二极管 419

本章小结 420

习题 420

第17章 晶体管放大电路 424

§17.1 晶体管 425

17.1.1 晶体管的构成与分类 425

17.1.2 双极晶体管的电流控制功能描述 426

17.1.3 双极晶体管的电路模型 427

§17.2 晶体管放大电路的基本问题 433

17.2.1 晶体管放大电路的组成原则 433

17.2.2 晶体管放大电路的特性分析 435

§17.3 共发射极放大电路 436

17.3.1 共发射极放大电路的静态分析 436

17.3.2 共发射极放大电路的动态分析 440

17.3.3 晶体管的静态工作点对放大电路性能的影响 446

17.3.4 负载电阻对放大电路性能的影响 446

§17.4 共集电极放大电路 448

17.4.1 共集电极放大电路的静态特性分析 448

17.4.2 共集电极放大电路的动态特性分析 448

§17.5 共基极放大电路 452

17.5.1 共基极放大电路的静态分析 452

17.5.2 共基檄放大电路的动态分析 453

§17.6 放大电路的频率特性 455

17.6.1 低频电压放大倍数 455

17.6.2 高频电压放大倍数 456

17.6.3 放大电路的通频带 459

§17.7 双极晶体管三种放大电路的性能比较 460

§17.8 场效晶体菅放大电路 460

17.8.1 场效晶体管外部特性 461

17.8.2 场效晶体管的小信号模型 462

17.8.3 场效晶体管放大电路 462

§17.9 多级放大器 466

17.9.1 多级放大电路的组织原则 466

17.9.2 多级放大器的级间耦合方式 467

17.9.3 多级放大电路的动态性能 469

17.9.4 多级放大电路的幅频特性 470

§17.10 差分放大电路 471

17.10.1 差分放大电路的基本工作原理 471

17.10.2 差分放大电路的输入、输出方式 472

17.10.3 差分放大电路的动态特性分析 473

17.10.4 共模抑制能力分析 475

§17.11 晶体管导电机理 475

17.11.1 半导体晶体 475

17.11.2 半导体PN结及其导电特点 476

17.11.3 双极晶体管 478

17.11.4 绝缘栅场效晶体管 480

本章小结 482

习题 483

第18章 半导体开关器件及其应用 486

§18.1 半导体二极管 486

§18.2 二极管的基本应用 487

18.2.1 整流 487

18.2.2 限幅 489

18.2.3 检波 490

§18.3 齐纳二极管 492

§18.4 直流电源 494

18.4.1 直流电源的滤波环节 495

18.4.2 直流电源的稳压环节 497

18.4.3 直流电源的品质 499

18.4.4 集成稳压电源 499

§18.5 二极管管压降 500

§18.6 晶体管开关特性及其电路模型 500

18.6.1 双极晶体管开关 500

18.6.2 场效晶体管 501

§18.7 斩波电路 502

18.7.1 信号的幅值调制 502

18.7.2 微弱直流信号的放大 502

§18.8 变流电路 504

18.8.1 变流原理电路 504

18.8.2 变流电路的特殊问题 506

18.8.3 基于脉宽调制原理的变流技术 507

§18.9 二极管逻辑电路 509

18.9.1 二极管-电阻逻辑电路 510

18.9.2 二极管-晶体管逻辑电路 511

§18.10 MOS场效晶体管逻辑 512

18.10.1 NMOS逻辑电路 512

18.10.2 CMOS逻辑电路 513

§18.11 可编程逻辑器件的MOS与-或逻辑电路 515

§18.12 晶闸管 516

18.12.1 晶闸管的结构及开关特性 516

18.12.2 晶闸管的典型应用 517

18.12.3 晶闸管应用的特殊问题及晶闸管派生器件 519

§18.13 其他电力电子器件 520

18.13.1 双极功率晶体管 520

18.13.2 功率场效晶体管（PowerMOSFET） 521

18.13.3 绝缘栅双极晶体管（IGBT） 521

18.13.4 MOS控制晶闸管（MCT） 522

18.13.5 功率集成电路与IPM 522

18.13.6 主要电力电子器件特性比较 523

本章小结 523

习题 524

第19章 电磁与电动器件 527

§19.1 电磁感应与变压器 527

19.1.1 螺线管磁场及相关的定律 527

19.1.2 导磁材料与工程磁路 528

19.1.3 变压器 535

§19.2 机电能量变换与电动机 541

19.2.1 机电能量变换原理 541

19.2.2 电动机 543

§19.3 三相异步电动机 549

19.3.1 三相异步电动机的定子和转子 549

19.3.2 三相异步电动机的转差率 550

19.3.3 三相异步电动机电磁转矩 551

19.3.4 三相异步电动机的起动 553

19.3.5 三相异步电动机的调速 557

19.3.6 三相异步电动机的运行特性 559

19.3.7 三相异步电动机的铭牌与接线盒 561

§19.4 单相异步电动机 562

19.4.1 单相脉动磁场 563

19.4.2 单相异步电动机的转矩特性 563

19.4.3 单相异步电动机的起动 564

§19.5 三相同步电动机 565

19.5.1 三相同步电动机的转子结构 565

19.5.2 三相同步电动机的电磁转矩 566

19.5.3 三相同步电动机的起动 567

19.5.4 三相同步电动机的功率因数 567

§19.6 直流电动机 568

19.6.1 直流电动机的结构与分类 568

19.6.2 直流电动机的电磁转矩和机械特性 569

19.6.3 直流电动机的起动 571

19.6.4 直流电动机的调速 572

19.6.5 直流电动机的运行特性 573

§19.7 步进电动机 574

19.7.1 反应式步进电动机的工作原理 574

19.7.2 步进电动机的工作方式和驱动电源 575

19.7.3 反应式步进电动机的典型结构 576

§19.8 直线电动机概述 576

19.8.1 直线电动机的基本结构 577

19.8.2 直线电动机的主要类型 579

19.8.3 直线异步电动机（也即交流直线感应电动机）的工作原理 579

§19.9 电磁式低压电器 580

19.9.1 电磁式低压电器的电磁机构 580

19.9.2 低压断路器 581

19.9.3 接触器 582

19.9.4 电磁式继电器 583

19.9.5 电磁式时间继电器 584

19.9.6 电磁阀 585

本章小结 586

习题 587

附录A 矩阵与行列式 590

附录B 线性方程组求解 594

附录C 拉普拉斯变换 596

附录D z变换 599

附录E 傅里叶变换 600

附录F 集成电路计数器 604

部分习题答案 608

参考文献 615