內容簡介
《電子技術(第5版)》是“十二五”職業教育國傢規劃教材,也是普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材修訂版。
《電子技術(第5版)》在編寫中注重學生應用能力和基本技能的培養,注重職業技能和工作過程創新能力的培養,更適應高等職業教育發展的需要。
全書共15章,分上、下兩篇。上篇為模擬電子技術,內容包括半導體元件及其特性、基本放大電路、負反饋放大器與集成運算放大器、功率放大器及其應用、振蕩器、直流穩壓電源、電力電子技術:下篇為數字電子技術,內容包括邏輯代數基礎、基本門電路、組颱邏輯電路、集成觸發器與時序邏輯電路、脈衝信號的産生與整形、半導體存儲器與可編程邏輯器件、數,模轉換與模,數轉換、課程設計與製作。《電子技術(第5版)》各章後配有習題、實驗技能操作訓練。《電子技術(第5版)》還藉助現代信息技術,配套瞭數字課程網站,在書中相應位置做瞭資源標記,讀者可以通過網絡途徑觀看相應的動畫、微課、仿真演示、仿真實驗、教學課件等資源,同時微課和仿真演示資源還進行瞭二維碼資源標記,讀者可以通過移動終端方便地掃碼觀看。
《電子技術(第5版)》可作為高職、高專院校電氣自動化類、機電類和電子類等相關專業教材,也可供自學者和技術人員參考。
內頁插圖
目錄
上篇 模擬電子技術
第1章 半導體元件及其特性
1.1 半導體基礎知識與PN結
1.1.1 半導體的特點
1.1.2 PN結的形成與特性
1.2 二極管
1.2.1 二極管的結構和類型
1.2.2 二極管的特性及參數
1.2.3 二極管應用電路的舉例
1.2.4 發光二極管及其應用
1.3 晶體管
1.3.1 晶體管的結構和類型
1.3.2 晶體管電流分配和放大作用
1.3.3 晶體管的特性麯綫
1.3.4 晶體管的主要參數
1.4 場效應晶體管
1.4.1 N溝道增強型MOS管
1.4.2 N溝道耗盡型MOS管
1.4.3 場效應晶體管的主要參數
1.4.4 場效應晶體管與雙極晶體管的比較
習題
實驗與技能操作訓練
第2章 基本放大電路
2.1 基本放大電路的組成及工作原理
2.1.1 放大器的電路組成
2.1.2 放大器的工作原理
2.1.3 直流通路和靜態工作點
2.1.4 放大器的主要性能指標
2.2 放大器的分析方法
2.2.1 微變等效電路分析法
2.2.2 放大器的偏置電路
2.3 常見的放大電路
2.3.1 共集電極放大電路
2.3.2 共基極放大電路
2.4 放大器的頻率特性
2.4.1 頻率特性的基本概念
2.4.2 放大器的低頻特性
2.4.3 放大器的高頻特性
2.5 多級放大器
2.5.1 多級放大器的耦閤方式
2.5.2 多級放大器的增益
習題
實驗與技能操作訓練
第3章 負反饋放大器與集成運算放大器
3.1 反饋的基本原理
3.1.1 反饋的基本概念
3.1.2 反饋的分類及判彆
3.1.3 負反饋對放大器性能的影響
3.2 集成運算放大器
3.2.1 集成運算放大器概述
3.2.2 集成運放的主要技術指標
3.3 集成運算放大器的應用
3.3.1 理想集成運放及其分析方法
3.3.2 基本運算電路
3.3.3 信號處理電路
3.3.4 波形發生器
3.3.5 集成運放應用的一些實際問題
習題
實驗與技能操作訓練
第4章 功率放大器及其應用
4.1 功率放大器
4.1.1 甲類功率放大器
4.1.2 推挽功率放大器
4.1.3 互補對稱功率放大器
4.2 功率放大器的應用
4.2.1 功率放大器應用中的幾個問題
4.2.2 功率放大器實際應用電路
習題
實驗與技能操作訓練
第5章 振蕩器
5.1 振蕩的基本概念
5.1.1 基本概念
5.1.2 振蕩電路的組成
5.1.3 振蕩條件
5.2 尺C振蕩器
5.2.1 RC移相振蕩器
5.2.2 尺C橋式振蕩器
5.3 LC振蕩電路
5.3.1 變壓器反饋式振蕩電路
5.3.2 電感反饋式振蕩電路
5.3.3 電容反饋式振蕩電路
5.3.4 石英晶體振蕩電路
習題
實驗與技能操作訓練
第6章 直流穩壓電源
6.1 整流濾波電路
6.1.7 單相半波整流電路
6.1.2 單相橋式整流電路
6.1.3 濾波電路
6.2 矽穩壓二極管穩壓電路
6.2.1 矽穩壓二極管穩壓電路的工作原理
6.2.2 矽穩壓二極管穩壓電路參數的選擇
6.3 串聯型晶體管穩壓電路
6.3.1 帶有放大環節的串聯型晶體管穩壓電路
6.3.2 穩壓電源的主要技術指標
6.4 集成穩壓器
習題
實驗與技能操作訓練
第7章 電力電子技術
7.1 晶閘管的結構與工作原理
7.1.1 晶閘管的基本結構
7.1.2 晶閘管的工作原理
7.1.3 晶閘管的伏安特性
7.1.4 晶閘管的主要參數
7.2 晶閘管可控整流電路
7.3 晶閘管觸發電路
習題
實驗與技能操作訓練
下篇 數字電子技術
第8章 邏輯代數基礎
8.1 數製與編碼
8.1.1 數製及數製間的轉換
8.1.2 編碼
8.2 邏輯函數的錶示和化簡
8.2.1 邏輯函數及其基本運算
8.2.2 邏輯函數的公式化簡法
8.2.3 邏輯函數的卡諾圖化簡法
習題
第9章 基本門電路
9.1 二極管、晶體管的開關特性
9.1.1 二極管的開關特性
9.1.2 晶體管的開關特性
9.2 基本邏輯門電路
9.2.1 分立元件構成的門電路
9.2.2 常用基本邏輯門電路及其符號
9.3 集成門電路及其芯片
9.3.1 TTL門電路
9.3.2 MOS門電路
9.3.3 常用集成電路芯片
9.4 集成電路使用中的實際問題
9.4.1 有關集成電路的主要參數及其特性麯綫
9.4.2 集成電路使用中應該注意的問題
習題
實驗與技能操作訓練
第10章 組閤邏輯電路
10.1 組閤邏輯電路的分析與設計
10.1.1 組閤邏輯電路的分析
10.1.2 組閤邏輯電路的設計
10.2 常用組閤邏輯電路及其芯片
10.2.1 加法器與比較器
10.2.2 編碼器
10.2.3 譯碼器
10.2.4 多路開關
10.3 組閤邏輯電路應用舉例
——數字鍾顯示電路
習題
實驗與技能操作訓練
第11章 集成觸發器與時序邏輯電路
11.1 觸發器
11.1.1 尺S觸發器及芯片
11.1.2 D觸發器及芯片
11.1.3 JK觸發器及芯片
11.1.4 T觸發器
11.2 寄存器
11.2.1 數據寄存器
11.2.2 移位寄存器
11.2.3 集成寄存器芯片
11.3 計數器
11.3.1 計數器概述
11.3.2 集成異步計數器及芯片
11.3.3 集成同步計數器及芯片
11.3.4 任意進製計數器
11.4 時序邏輯電路的分析方法
11.4.1 時序邏輯電路的分類及狀態描述
11.4.2 時序邏輯電路的分析步驟
11.4.3 時序邏輯電路的分析舉例
11.5 同步時序邏輯電路的設計方法
習題
實驗與技能操作訓練
第12章 脈衝信號的産生與整形
12.1 石英晶體多諧振蕩器
12.2 單穩態觸發器
12.2.1 集成單穩態觸發器
12.2.2 單穩態觸發器的應用
12.3 施密特觸發器
12.3.1 施密特觸發器的功能
12.3.2 集成施密特觸發器
12.3.3 施密特觸發器的應用
12.4 555定時器及應用
12.4.1 555電路組成
12.4.2 工作原理
12.4.3 555定時器的典型應用
習題
實驗與技能操作訓練
第13章 半導體存儲器與可編程邏輯器件
13.1 隨機存儲器
13.1.1 RAM的基本結構
13.1.2 RAM的存儲單元
13.2 隻讀存儲器
13.2.1 固定ROM
13.2.2 可編程ROM
13.3 可編程邏輯器件
13.3.1 PLD簡介
13.3.2 通用陣列邏輯器件
13.3.3 復雜可編程邏輯器件
13.3.4 現場可編程門陣列
習題
實驗與技能操作訓練
附錄
附錄A半導體器件型號命名方法
附錄B國産半導體集成電路型號命名方法
第14章 數/模轉換與模/數轉換
14.1 D/A轉換器
14.1.1 權電阻D/A轉換器
14.1.2 倒T形電阻網絡D/A轉換器
14.1.3 D/A轉換器的主要技術指標
14.1.4 集成D/A轉換器芯片
DAC0832及其應用
14.2 A/D轉換器
14.2.1 A/D轉換器的基本原理
14.2.2 逐次比較型A/D轉換器
14.2.3 雙積分型A/D轉換器
14.2.4 A/D轉換器的主要技術指標
14.2.5 集成A/D轉換芯片
ADC0809及其應用
習題
實驗與技能操作訓練
第15章 課程設計與製作
15.1 概述
15.2 直流穩壓電源的設計
15.2.1 課題概述
15.2.2 設計任務和要求
15.2.3 設計指導方案
15.2.4 調試方法與步驟
15.3 簡易數字頻率計的設計
15.3.1 課題概述
15.3.2 設計任務和要求
15.3.3 設計指導方案
15.3.4 調試方法與步驟
前言/序言
本書是“十二五”職業教育國傢規劃教材,也是普通高等教育“十一五”國傢級規劃教材的修訂版,遵照教育部製定的“高職高專教育模擬電子技術課程教學基本要求”和“高職高專教育數字電子技術基礎課程教學基本要求”,並在第4版的基礎上,經多方徵求意見後修訂而成的。考慮到高等職業教育的培養目標是技術應用專門人纔,在重新編寫中更注重技能和工作過程適應能力的培養,注重職業素質和創新能力的培養,更適應新的高等職業教育發展的需要。本書具有以下特點:
1.本書為方便讀者學習和應用,專門設立瞭對應的網站,教學課件、學習指導、自我檢測、EDA仿真實驗等內容都放在網站上。相信這會給讀者學習帶來很大方便。
2.在重點保證基礎理論和基本知識夠用的前提下,注重實踐和應用,並突齣瞭基本技能的培養。書中增加瞭許多應用實例,每章均有實驗與技能操作訓練,第15章為課程設計與製作。
3努力反映現代電子技術的新技術、新成果。書中增加瞭電力電子技術和可編程器件的內容,同時適當加重瞭集成器件的內容,使其盡可能跟上電子技術領域的新發展。
4.突齣高等職業教育的特色,注重職業素質和創新精神的培養,把職業崗位所必需的知識、技能編入書中,便於激發學生的學習興趣,使讀者倍感親切,有利於教與學。
5.每章後配有練習題、課件,幫助讀者復習所學內容,瞭解自己對本章掌握的情況。
本書是以電類各專業的需要為基礎編寫的,內容較全,能為教師和學生提供較大的信息量。教師在實際教學中可結閤具體情況選擇取捨。
本書由天津職業大學、瀋陽工程學院、天津渤海職業技術學院和天津現代職業技術學院教師共同編寫,其中付植桐編寫第1、15章,張金環編寫第2、5、6章,王英大編寫第3、4、7章,韓睿群編寫第8、9、10、14章,尹常永編寫第11、12、13章,全書由付植桐統稿。周定文教授對全書進行瞭審查,對初稿提齣瞭很多寶責的意見和建議;高等教育齣版社的同誌給予瞭大力支持,在此一並錶示衷心的感謝。
由於編者水平所限,書中難免存在一些問題,希望讀者批評指正。
編者
2015年6月於天津
《精密儀器原理與應用》 內容概述: 本書係統闡述瞭現代精密儀器的基本原理、設計方法、製造工藝以及在各個領域的廣泛應用。內容涵蓋瞭從傳感技術、信號處理到數據采集與分析的完整流程,旨在為讀者提供一個全麵而深入的理解框架,掌握精密儀器在科學研究、工業生産、醫療診斷、環境保護等領域的核心價值與前沿進展。 第一部分:精密儀器基礎理論 本部分深入剖析瞭精密儀器工作的底層邏輯和核心技術。 傳感技術: 詳細介紹瞭各類傳感器的工作原理、特性參數以及在不同應用場景下的選擇依據。內容包括但不限於: 位移傳感器: 接觸式(編碼器、電位計)與非接觸式(激光、超聲波、光學尺、電渦流)傳感器的結構、原理、精度等級及適用性分析。重點關注電容式、電感式、磁緻伸縮式位移傳感器的細節。 力與壓力傳感器: 壓電效應、應變片、電容式、半導體式壓力傳感器的原理,以及它們在測量靜態和動態力、壓強時的性能特點。包括瞭傳感器信號的綫性度、遲滯、重復性等關鍵指標的討論。 溫度傳感器: 熱電偶、熱電阻(RTD)、紅外測溫儀、半導體溫度傳感器的物理基礎、響應時間、測量範圍及精度。詳細闡述瞭不同類型溫度傳感器的補償技術,如冷端補償、綫性化處理。 流量傳感器: 渦輪流量計、電磁流量計、超聲波流量計、質量流量計(科裏奧利力、熱式)的工作原理、優缺點及適用介質。對流體動力學原理和傳感器結構的匹配進行深入探討。 光學傳感器: 光電二極管、光敏電阻、CCD/CMOS圖像傳感器、光譜傳感器等的光電轉換機理、響應光譜、靈敏度及其在光強測量、顔色識彆、圖像采集中的應用。 其他傳感器: 氣體傳感器(化學原理、電化學原理)、生物傳感器(酶、抗體、DNA探針)、加速度計、陀螺儀等的原理及發展趨勢。 信號處理與調理: 探討瞭如何將原始傳感器信號轉化為可用的數據。 模擬信號調理: 濾波(低通、高通、帶通、陷波)、放大(儀錶放大器、差分放大器)、隔離(光耦、隔離放大器)、阻抗匹配等技術。詳細介紹不同濾波器類型的傳遞函數和設計原則。 數字信號處理: 采樣定理、量化誤差、模數轉換器(ADC)的類型(逐次逼近、Δ-Σ、流水綫)及其關鍵參數(分辨率、采樣率、信噪比)。數字濾波(FIR、IIR)的算法、設計方法和性能評估。 信號去噪與增強: 小波變換、卡爾曼濾波、傅裏葉變換在信號去噪中的應用,以及如何根據噪聲特性選擇閤適的去噪算法。 數據采集與存儲: 介紹瞭數據采集係統的構成、工作流程以及關鍵組件。 數據采集卡(DAQ): 硬件架構、通道類型(模擬輸入/輸齣、數字輸入/輸齣、計數器)、多路復用器、同步采樣技術。 接口技術: USB、Ethernet、GPIB、SPI、I2C等接口在數據傳輸中的應用和協議特點。 數據存儲: 存儲介質(硬盤、SSD、SD卡)、文件格式(CSV、TXT、HDF5、二進製)的選擇,以及高效的數據組織與管理方法。 精密儀器的誤差分析與補償: 誤差分類: 係統誤差(固定誤差、周期誤差)、隨機誤差(高斯分布)、粗大誤差的産生原因和識彆方法。 誤差分析方法: 測量不確定度評定(A類、B類評定)、誤差傳遞。 誤差補償技術: 軟件補償(查錶法、模型擬閤法、校準麯綫)、硬件補償(反饋控製、集成補償電路)。 第二部分:精密儀器設計與製造 本部分關注精密儀器的實現過程,包括設計理念、製造工藝和關鍵技術。 儀器結構設計: 機械結構: 材料選擇(閤金、陶瓷、復閤材料)、結構穩定性、減震與隔振設計、熱穩定性設計。 光學係統設計: 透鏡、反射鏡、棱鏡的設計與裝配,光學元件的錶麵精度、鍍膜技術,光路布局與像差校正。 電磁屏蔽: 屏蔽材料、接地技術、電磁兼容(EMC)設計原則,以防止外部電磁乾擾。 精密製造工藝: 精密加工: 數控加工(CNC)、電火花加工(EDM)、激光加工、超精密車削、研磨、拋光等技術在製造高精度零部件中的應用。 微納製造: 光刻、蝕刻、微注射成型、3D打印等技術在製造微型傳感器和微機電係統(MEMS)中的作用。 裝配與調試: 微米級、納米級裝配技術、潔淨室環境要求、光學對準、儀器校準與驗證。 精密儀器集成與係統構建: 模塊化設計: 提高係統的可維護性、可升級性和通用性。 係統集成: 不同功能模塊(傳感器、信號處理單元、控製單元、顯示單元)之間的接口設計與通信協議。 嵌入式係統開發: 微控製器(MCU)、DSP、FPGA在儀器嵌入式係統中的應用,固件開發、實時操作係統(RTOS)的應用。 軟件與算法開發: 儀器控製軟件: 用戶界麵設計、儀器操作邏輯、參數設置、數據采集控製。 數據分析與可視化: 統計分析、模式識彆、機器學習在儀器數據處理中的應用,數據可視化工具(Matlab, Python庫, LabVIEW)的使用。 嵌入式軟件: 驅動程序開發、實時控製算法、通信協議棧的實現。 第三部分:精密儀器應用領域 本部分展示瞭精密儀器在各個關鍵領域的實際應用,體現瞭其不可替代的重要性。 科學研究: 物理學: 粒子探測器、高精度測量儀器(乾涉儀、質譜儀)、天文學望遠鏡的精密定位與數據采集。 化學: 色譜儀(氣相、液相)、光譜儀(紫外-可見、紅外、拉曼)、質譜聯用技術在物質分析與成分鑒定中的應用。 生物學與醫學: 顯微鏡(光學、電子)、流式細胞儀、基因測序儀、醫學影像設備(CT、MRI、PET)、生理參數監測儀(心電圖、腦電圖、血氧儀)在生命科學研究和臨床診斷中的作用。 材料科學: 掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、原子探針斷層掃描(APT)、X射綫衍射(XRD)、原子力顯微鏡(AFM)在材料結構、形貌、成分分析中的應用。 工業生産與自動化: 製造業: 三坐標測量機(CMM)、光學影像測量儀、激光掃描儀在産品尺寸、形貌檢測中的應用,確保産品質量。 過程控製: 在化工、石油、電力等行業中,溫度、壓力、流量、液位等參數的在綫監測與反饋控製,保證生産過程的安全與高效。 半導體産業: 光刻機、電子束曝光設備、晶圓檢測設備在微電子製造中的核心作用。 航空航天: 姿態測量傳感器、導航係統、飛行參數記錄儀、發動機狀態監測設備。 環境保護與安全監測: 環境監測: 空氣質量監測站(PM2.5、O3、SO2、NOx)、水質分析儀、土壤重金屬檢測儀、噪聲計在環境汙染評估與治理中的應用。 食品安全: 農藥殘留檢測儀、重金屬檢測儀、微生物檢測設備在保障食品安全方麵的作用。 工業安全: 可燃氣體探測器、有毒氣體報警器、輻射監測儀在化工、礦山等危險場所的安全保障。 其他新興應用: 智能交通: 交通流量檢測傳感器、車距雷達、激光雷達在自動駕駛和智能交通係統中的應用。 消費電子: 智能手機中的加速度計、陀螺儀、光學傳感器,可穿戴設備的健康監測傳感器。 新能源技術: 電池性能測試儀、太陽能電池效率測量設備、風力發電機狀態監測傳感器。 結論: 《精密儀器原理與應用》提供瞭一個關於現代精密儀器知識體係的全麵視角。從基礎的物理原理到前沿的工程技術,再到廣泛的應用場景,本書旨在培養讀者理解、設計、應用和創新精密儀器的能力。隨著科技的不斷發展,精密儀器將在未來科學探索、産業升級和社會進步中扮演愈發重要的角色。本書的讀者將能夠基於此堅實的基礎,深入探索精密儀器的無限可能。
這本書給我的第一印象,是它的嚴謹性和係統性。作為一本“第5版”的書籍,它顯然經過瞭多年的打磨和修訂,內容上必然是相當成熟和完善的。翻開書頁,撲麵而來的是一種專業且穩重的氣息,仿佛一位經驗豐富的導師,準備帶領我一步步探索電子技術的世界。 作者在講解基礎概念時,邏輯清晰,條理分明。他總是從最根本的物理原理入手,逐步深入到具體的器件和電路。例如,在講解“電荷”和“電流”的概念時,他非常詳細地解釋瞭電荷的本質、電荷的運動如何産生電流,以及電流的單位“安培”的定義。這種層層遞進的講解方式,對於我這種需要打牢基礎的學習者來說,至關重要。 本書的另一大特色是其對數學工具的運用。電子技術本身就離不開數學,而這本書在這方麵做得非常齣色。它不僅給齣瞭必要的數學公式,還詳細解釋瞭這些公式的推導過程,以及它們在實際電路分析中的應用。例如,在介紹“交流電路”時,作者係統地講解瞭復數、相量等概念,並且通過大量的例題展示瞭如何運用這些數學工具來解決復雜的交流電路問題。這讓我對數學在電子技術中的重要性有瞭更深刻的認識。 我特彆欣賞書中對電路模型的構建和分析方法的闡述。作者通過引入各種理想模型,簡化瞭復雜的實際電路,使得分析過程變得更加容易。例如,在講解“晶體管”的放大特性時,他首先介紹瞭其小信號模型,然後通過這個模型來分析放大電路的增益和輸入輸齣阻抗。這種建模和分析的方法,不僅能幫助我理解電路的工作原理,更能培養我解決實際工程問題的能力。 此外,本書在介紹一些經典電路和定理時,都力求做到詳盡和透徹。例如,在講解“濾波器”的原理時,作者不僅介紹瞭各種濾波器的類型和特性,還深入探討瞭它們的數學模型和設計方法。對於一些重要的定理,如“最大功率傳輸定理”等,也進行瞭詳細的數學推導和實際應用案例的分析。 總體來說,《電子技術(第5版)》是一本非常紮實、嚴謹的教材。它以其係統化的知識體係、清晰的邏輯結構、對數學工具的熟練運用以及對工程實踐的關注,為讀者提供瞭一個全麵而深入的學習平颱。我相信,通過對這本書的學習,我能夠對電子技術有一個更加深刻和全麵的理解。