第1部分 电路 1
第1章 简介 1
1.1 电子工程纵览 2
1.1.1 电子工程分支 3
1.1.2 为什么要学电子工程学 5
1.2.1 电路总览 6
1.2 电路、电流和电压 6
1.1.3 本书内容 6
1.2.3 电路 7
1.2.2 流体类比 7
1.2.4 电流 8
1.2.6 直流电与交流电 9
1.2.5 参考方向 9
1.2.7 电流的双下标表示法 10
1.2.9 参考极性 11
1.2.8 电压 11
1.2.11 开关 12
1.2.10 电压的双下标表示 12
1.3.1 关联参考方向 13
1.3 功率与能量 13
1.3.3 前缀 14
1.3.2 能量计算 14
1.4 基尔霍夫电流定律 15
1.4.1 基尔霍夫电流定律的物理原理 16
1.4.2 串联电路 17
1.5 基尔霍夫电压定律 18
1.5.2 并联电路 19
1.5.1 基尔霍夫电压定律与能量守恒的关系 19
1.6 电路元件简介 20
1.6.3 理想电路元件和实际电路的对应方法 21
1.6.2 独立电压源 21
1.6.1 导线 21
1.6.4 受控电压源 22
1.6.6 受控电流源 23
1.6.5 独立电流源 23
1.6.7 电阻与欧姆定律 24
1.6.10 与电阻相关的物理参数 25
1.6.9 电阻 25
1.6.8 电导 25
1.6.11 计算电阻的功率 26
1.6.12 电阻器和电阻 28
1.7 电路简介 29
2.1.1 串联电阻 38
2.1 串联电阻和并联电阻 38
第2章 电阻电路 38
2.1.2 并联电阻 39
2.2 应用串并联等效变换分析电路 42
2.1.3 串并联电路 42
2.2.1 串并联等效变换的电路分析法 43
2.2.2 串联或者并联电路中使用热能元件控制功率 45
2.3.1 分压电路 46
2.3 分压电路和分流电路 46
2.3.2 分流电路 47
2.3.3 基于分压定理的电位转换器 49
2.4.1 选取参考节点 50
2.4 节点电压分析法 50
2.4.3 根据节点电压求解元件电压 51
2.4.2 选定节点电压 51
2.4.4 根据节点电压列出KCL方程 52
2.4.5 求解电路方程 54
2.4.6 求解网络方程组 55
2.4.7 含有电压源的电路 57
2.4.8 含有受控源的电路 59
2.5 网孔电流分析法 62
2.5.2 写出求解网孔电流的方程 64
2.5.1 选择网孔电流 64
2.5.3 求解网孔电流方程 65
2.5.4 含有电流源电路的网孔分析法 66
2.5.5 包含受控源的电路 68
2.6.1 戴维南等效电路 70
2.6 戴维南等效电路和诺顿等效电路 70
2.6.2 直接求戴维南等效电阻 72
2.6.3 诺顿等效电路 75
2.6.4 戴维南／诺顿等效电路的分析步骤 76
2.6.4 电源变换 78
2.6.5 最大功率转移 79
2.7 叠加原理 82
2.7.1 线性 83
2.7.2 用叠加原理求解电路 84
2.8 惠斯通电桥 85
3.1 电容器 97
第3章 电容器与电感器 97
3.1.3 以电压方式表示电流 99
3.1.2 以电压观点表示存储电荷 99
3.1.1 流体类比 99
3.1.4 以电流方式表示电压 101
3.1.5 能量存储 102
3.2.1 电容器的并联 105
3.2 电容器的串并联 105
3.2.2 电容器的串联 106
3.3.1 平行板电容器的电容 107
3.3 电容器的物理特性 107
3.3.2 实际电容器 108
3.3.4 寄生效应 109
3.3.3 电解电容器 109
3.4 电感器 111
3.4.3 存储的能量 112
3.4.2 以电压方式表示电流 112
3.4.1 流体类比 112
3.5 电感器的串联与并联 116
3.6 实际电感器 117
3.7 互感 119
4.1.1 电容通过电阻的放电过程 127
4.1 一阶RC电路 127
第4章 电路的暂态分析 127
4.1.2 直流电源通过电阻对电容的充电过程 129
4.2 直流稳态 131
4.3 RL电路 133
4.4 含有电源的RC电路和RL电路 137
4.4.1 微分方程的解 138
4.4.2 求解步骤 139
4.5.1 微分方程 143
4.5 二阶电路 143
4.5.3 二阶方程的求解 144
4.5.2 机械模拟 144
4.5.4 二阶电路的单位阶跃响应 150
4.5.5 L和C并联的电路 152
5.1 正弦电流和电压 162
第5章 正弦稳态交流电路分析 162
5.1.1 均方根值 164
5.1.2 正弦量的有效值 165
5.2 相量 167
5.2.2 应用相量计算正弦量的相加 168
5.2.1 相量定义 168
5.2.3 正弦量相加的步骤 169
5.2.4 相量的旋转矢量表示 170
5.2.5 相位关系 171
5.3.1 电感 172
5.3 复数阻抗 172
5.3.2 电容 174
5.3.3 电阻 175
5.4.2 应用相量和复数阻抗分析电路 176
5.4.1 基尔霍夫定律的相量形式 176
5.4 应用相量和复数阻抗分析电路 176
5.4.4 网孔电流分析法 180
5.4.3 节点电压分析法 180
5.5 交流电路的功率 181
5.5.2 电感负载的电流、电压和功率 182
5.5.1 电阻负载的电流、电压和功率 182
5.5.5 普通负载的功率计算 184
5.5.4 无功功率的重要性 184
5.5.3 电容负载的电流、电压和功率 184
5.5.7 无功功率 185
5.5.6 功率因数 185
5.5.10 功率三角形 186
5.5.9 单位 186
5.5.8 视在功率 186
5.5.11 另外的功率关系 187
5.5.11 功率因数的修正 191
5.6.1 戴维南等效电路 192
5.6 戴维南等效电路和诺顿等效电路 192
5.6.2 诺顿等效电路 193
5.6.3 最大平均功率传输 194
5.7 三相对称电路 197
5.7.1 相序 198
5.7.2 星形－星形连接 199
5.7.3 功率 200
5.7.5 线电压 202
5.7.4 无功功率 202
5.7.8 三角形－三角形连接 205
5.7.7 星形连接和三角形连接的负载 205
5.7.6 电源的三角形连接 205
第6章 频率响应、波特图和共振 218
6.1.1 傅里叶分析 219
6.1 傅里叶分析、滤波器和传输函数 219
6.1.2 方波的傅里叶级数 220
6.1.3 滤波器 221
6.1.4 传输函数 222
6.1.6 有多个分量的输入信号 223
6.1.5 一个实例：图示均衡器 223
6.1.7 传输函数的实验求解法 225
6.2.1 传输函数的幅值和相位波形图 227
6.2 一阶低通滤波器 227
6.2.2 传输函数的应用 228
6.3 分贝、级间串联和对数频率坐标 230
6.2.4 应用相量处理不同频率的分量 230
6.2.3 一阶低通滤波器的应用 230
6.3.1 二端口网络的级间串联 232
6.3.2 对数频率坐标 233
6.4 波特图 235
6.5.1 传输函数的大小和相位 238
6.5 一阶高通滤波器 238
6.5.2 一阶高通滤波器的波特图 239
6.5.3 计算机生成波特图 241
6.6 串联谐振 244
6.7 并联谐振 249
6.8.1 理想滤波器 251
6.8 理想滤波器和二阶滤波器 251
6.8.3 一阶滤波器和二阶滤波器的比较 253
6.8.2 二阶低通滤波器 253
6.8.5 二阶带通滤波器 254
6.8.4 二阶高通滤波器 254
6.8.6 二阶带限滤波器（陷波滤波器） 255
6.9 数字信号处理 257
6.9.1 模拟信号转换为数字信号 257
6.9.3 数字低通滤波器 259
6.9.2 数字滤波器 259
6.9.4 其他数字滤波器 260
6.9.6 如何使用DSP 261
6.9.5 简单的陷波滤波器 261
第7章 逻辑电路 274
第2部分 数字系统 274
7.1 逻辑电路的基本概念 275
7.1.3 数码 276
7.1.2 正逻辑与负逻辑 276
7.1.1 数字方式的优越性 276
7.2.1 二进制数 277
7.2 数据的二进制表示 277
7.1.4 数字信息的传输 277
7.1.5 数字信息处理系统的例子 277
7.2.2 十进制数转换为二进制数 278
7.2.3 二进制运算 279
7.2.4 十六进制数和八进制数 280
7.2.5 二－十进制码（BCD码） 281
7.2.6 格雷码 282
7.2.7 补码运算 283
7.3 组合逻辑电路 284
7.3.2 逻辑非门 285
7.3.1 与门 285
7.3.3 逻辑或门 286
7.3.4 布尔代数 287
7.3.5 布尔表达式的实现 288
7.3.6 德摩根定律 289
7.3.7 与非门、或非门和异或门 290
7.3.8 与非门或者或非门的逻辑充分性 291
7.4.1 和积实现 292
7.4 逻辑电路综合 292
7.4.2 积和实现 293
7.4.3 译码器、编码器和转换器 296
7.5 逻辑电路的最简化表示 298
7.6.1 触发器 301
7.6 时序逻辑电路 301
7.6.2 串行输入并行输出的移位寄存器 306
7.6.4 计数器 307
7.6.3 并行输入串行输出的移位寄存器 307
7.6.5 结束语 308
8.1 计算机的组成 318
第8章 微型计算机 318
8.1.1 存储器 319
8.1.3 总线 320
8.1.2 程序 320
8.2.1 RAM 321
8.2 存储器类型 321
8.1.4 输入／输出设备 321
8.2.2 ROM 322
8.3 数字过程控制器 323
8.2.4 存储器的选择 323
8.2.3 大容量存储器 323
8.4 摩托罗拉68HC11/12 326
8.4.1 68HC11微控制器的编程模型 327
8.4.2 堆栈和堆栈指针寄存器 329
8.5 摩托罗拉68HC11的指令集和寻址方式 331
8.5.1 摩托罗拉68HC11的指令集 332
8.5.2 扩展寻址 335
8.5.4 内部寻址 336
8.5.3 直接寻址 336
8.5.7 相对寻址 337
8.5.6 变址寻址 337
8.5.5 立即寻址 337
8.5.8 机器码和汇编程序 338
8.6 汇编语言编程 340
9.1.1 计算机仿真系统的回顾 348
9.1 测量的概念及传感器 348
第9章 计算机仿真系统 348
9.1.2 传感器 349
9.1.3 等效电路和负载效应 350
9.1.5 可变电阻传感器 351
9.1.4 带电流输出的传感器 351
9.1.6 测量系统的误差 352
9.2.1 单端输入放大器与差分放大器 353
9.2 信号调节 353
9.2.2 接地回路 354
9.2.3 可选连接 355
9.2.4 噪声 356
9.3.2 混淆现象 360
9.3.1 抽样率 360
9.3 模数转换 360
9.3.3 量化噪音 361
9.4.1 虚拟的时频振荡分析器 363
9.4 LabVIEW 363
9.4.2 LabVIEW 364
9.4.3 模拟数据源 365
9.4.5 构建面板 366
9.4.4 用VI计算平均值和均方根值 366
9.4.7 增加直流和均方根值虚拟仪器 371
9.4.6 程序运行 371
第10章 二极管 377
第3部 分电子学 377
10.1 二极管的基本概念 378
10.1.2 小信号硅二极管 379
10.1.1 二极管物理结构的简单描述 379
10.1.3 肖克利方程 380
10.1.4 齐纳二极管 381
10.2 二极管电路的负载线分析法 382
10.3 齐纳二极管稳压电路 384
10.3.2 复杂电路的负载线分析 385
10.3.1 负载线的斜率 385
10.4 理想二极管模型 388
10.5 分段线性近似的二极管模型 390
10.6.1 半波整流电路 393
10.6 整流电路 393
10.6.2 全波整流电路 396
10.7.1 限幅电路 397
10.7 波形变换电路 397
10.7.2 钳位电路 400
10.8 线性小信号等效电路 402
10.8.1 电子电路中的电流电压符号 404
10.8.2 压控衰减器 405
11.1 放大器的基本概念 415
第11章 放大器的规格及外部特性 415
11.1.2 电压放大器模型 417
11.1.1 公共接地符号 417
11.1.4 功率增益 418
11.1.3 电流增益 418
11.2 级联放大器 420
11.1.5 负载效应 420
11.3 功率供给及效率 423
11.4.1 电流放大器模型 426
11.4 其他放大器模型 426
11.4.2 互导放大器模型 427
11.4.3 互阻放大器模型 428
11.5.2 高、低输出电阻的应用 430
11.5.1 高、低输入阻抗的应用 430
11.5 放大器阻抗在不同应用下的重要性 430
11.5.3 特定阻抗的应用 431
11.6 理想放大器 432
11.7 频率响应 433
11.7.2 交流耦合和直流耦合 434
11.7.1 增益是频率的函数 434
11.7.4 半功率频率和通频带 436
11.7.3 高频段 436
11.8.1 幅度失真 437
11.8 线性波形失真 437
11.7.5 宽带及窄带放大器 437
11.8.2 相位失真 438
11.8.3 不失真放大要求 440
11.9 脉冲响应 441
11.8.4 线性失真时的增益的定义 441
11.9.1 上升时间 442
11.9.3 平顶降落 443
11.9.2 过调和二次过调 443
11.10 传输特性和非线性失真 444
11.11 差动放大器 447
11.11.2 CMRR的测量方法 449
11.11.1 共模抑制比CMRR 449
11.12.1 偏置电流的影响 451
11.12 失调电压、偏置电流和失调电流 451
11.12.2 平衡电路 452
12.1.1 概述 463
12.1 NMOS管和PMOS管 463
第12章 场效应管 463
12.2.2 工作在夹断区 464
12.2.3 工作在可变电阻区 465
12.1.5 可变电阻区和饱和区的分界线 467
12.1.4 工作在饱和区 467
12.1.6 沟道长度的影响 469
12.1.7 PMOS管 470
12.2 简单NMOS管放大电路的负载线分析法 471
12.3 偏置电路 474
12.4 小信号等效电路 477
12.4.2 较复杂的等效电路 478
12.4.1 跨导与Q点、元件参数的关系 478
12.4.3 跨导和漏极电阻的偏导表达式 479
12.5 共源放大器 480
12.5.2 电压增益 481
12.5.1 小信号等效电路 481
12.5.4 输出电阻 482
12.5.3 输入电阻 482
12.6.1 小信号等效电路 484
12.6 源极跟随器 484
12.6.4 输出电阻 485
12.6.3 输入电阻 485
12.6.2 电压增益 485
12.7.2 CMOS与非门 488
12.7.1 CMOS反相器 488
12.7 CMOS逻辑门 488
12.7.3 CMOS或非门 490
13.1 电流与电压的关系 497
第13章 双极型晶体管 497
13.1.3 特性方程 498
13.1.2 电流流体分析 498
13.2 共射特性 500
13.3.1 输入电路的分析 502
13.3 共射放大器的负载线分析法 502
13.3.2 输出电路的分析 503
13.3.3 非线性失真 504
13.4 pnp晶体管 508
13.5.1 放大区模型 510
13.5 大信号直流电路模型 510
13.5.3 截止区模型 511
13.5.2 饱和区模型 511
13.6 晶体管电路的大信号直流分析法 512
13.6.1 偏置电路设计的应用 514
13.6.2 四电阻偏置电路的分析 516
13.7 小信号等效电路 519
13.8 共射放大电路 521
13.8.2 电压增益 523
13.8.1 小信号等效电路 523
13.8.5 输出阻抗 524
13.8.4 电流增益和功率增益 524
13.8.3 输入阻抗 524
13.9.1 小信号等效电路 526
13.9 射极跟随器 526
13.9.4 输出阻抗 528
13.9.3 输入阻抗 528
13.9.2 电压增益 528
14.1 理想运算放大器 538
第14章 运算放大器 538
14.2.1 基本反相器 540
14.2 反相放大器 540
14.2.3 反相器电路的变形 542
14.2.2 虚地的概念 542
14.3 同相放大器 546
14.2.4 正反馈 546
14.4 简单放大器的设计 549
14.5.2 增益和带宽限制 554
14.5.1 输入和输出阻抗 554
14.5 运算放大器线性工作区的非理想性 554
14.5.3 闭环带宽 555
14.5.4 增益带宽积 556
14.6.1 输出电压摆动 557
14.6 非线性限制 557
14.6.2 输出电流限制 559
14.6.3 回转率限制 560
14.6.4 全功率带宽 561
14.7.1 三个直流非理想性 562
14.7 直流非理想性 562
14.7.2 偏置电流影响的抵消 565
14.8 差动放大器和仪器放大器 566
14.9 积分器和微分器 567
14.10.2 巴特沃斯传输特性 570
14.10.1 有源滤波器的特点 570
14.10 有源滤波器 570
第15章 磁路与变压器 583
第4部分 电机学 583
15.1 磁场 584
15.1.1 右手定则 585
15.1.2 运动电荷在磁场中受到的力 586
15.1.4 磁链与法拉第定律 587
15.1.3 载流导线在磁场中所受到的力 587
15.1.5 导体切割磁场产生感生电动势 588
15.1.6 磁场强度和安培定律 589
15.2 磁路 592
15.3 电感与互感 597
15.3.1 互感 598
15.3.3 互感的电路方程 599
15.3.2 带“·”端 599
15.4 磁性材料 600
15.4.2 铁损 602
15.4.1 能量计算 602
15.4.4 磁场中储存的能量 603
15.4.3 涡流损耗 603
15.5.1 电压变化比 604
15.5 理想变压器 604
15.5.3 理想变压器的功率 606
15.5.2 电流变化比 606
15.5.4 变压器的机械比拟：杠杆 607
15.5.5 阻抗变换 608
15.6 实际变压器 610
15.6.1 变压器模型的几种形式 611
15.6.2 电压变化率和效率 612
16.1.1 基本结构 622
16.1 电动机概述 622
第16章 直流电机 622
16.1.4 直流电动机 624
16.1.3 交流电动机 624
16.1.2 电枢和励磁绕组 624
16.1.5 损耗、额定功率和效率 625
16.1.6 转矩与速度特性 626
16.1.7 转差率 627
16.1.10 并励直流电动机的运行特性 628
16.1.9 感应电动机运行特性 628
16.1.8 同步电动机的机械特性 628
16.1.11 串励直流电动机的运行特性 629
16.2 直流电机的工作原理 630
16.2.2 直流电机当发电机运行 631
16.2.1 直流电机当电动机运行 631
16.3.1 转子和定子的结构 635
16.3 旋转直流电机 635
16.3.2 感生电动势和换向 636
16.3.3 直流电机的等效电路 638
16.3.4 磁化曲线 639
16.4 并励和他励直流电动机 640
16.4.2 转矩速度特性 641
16.4.1 功率流程图 641
16.4.4 永磁式电动机 644
16.4.3 他励直流电动机 644
16.5 串励直流电动机 645
16.6.2 改变直流电压源调速 648
16.6.1 改变电枢端电压调速 648
16.6 直流电动机的调速 648
16.6.5 改变电枢回路中的外串电阻以调速 650
16.6.4 励磁电路开路的危险 650
16.6.3 改变励磁电流调速 650
16.7.2 并励直流发电机 652
16.7.1 他励直流发电机 652
16.7 直流发电机 652
16.7.4 性能计算 654
16.7.3 复励直流发电机 654
17.1.1 旋转定子磁场 663
17.1 三相感应电动机 663
第17章 交流电机 663
17.1.2 同步转速 666
17.1.3 鼠笼式感应电机 667
17.1.5 转子电感对转矩的影响 668
17.1.4 转差率和转差频率 668
17.1.6 转矩－速度特性 669
17.2 感应电动机的等效电路和性能计算 670
17.2.3 相位与线电压、线电流 671
17.2.2 感应电动机的等效电路 671
17.2.1 转子等效电路 671
17.2.4 功率和转矩计算 672
17.2.6 感应电动机的选择 678
17.2.5 绕线式转子感应电机 678
17.3.1 汽车交流发电机 679
17.3 同步电机 679
17.3.4 磁场成分 680
17.3.3 电度角 680
17.3.2 同步电动机 680
17.3.5 等效电路 681
17.3.6 功率因数的补偿 682
17.3.7 带可变负载而励磁电流不变的运行情况 684
17.3.8 带恒定负载和励磁电流改变的运行状态 686
17.3.10 起动方法 688
17.3.9 临界转矩 688
17.4.1 基本单相感应电动机 689
17.4 单相电动机 689
17.4.2 辅助绕组 691
17.5 步进电动机和无刷直流电动机 692
17.4.3 罩极式电动机 692
附录A 复数 699
附录B 色环电阻及标称值 706
附录C 工程基础考试 708
附录D 计算机辅助电路分析 715