《模擬、數字及電力電子技術學習指導》是機電一體化工程專業(獨立本科段)必考技術基礎課《模擬、數字及電力電子技術》的配套學習指導書。全書包括模擬電子技術、數字電子技術及電力電子技術三部分,共11章和三個附件,內容包括半導體器件基礎、放大電路及其分析方法、集成運算放大器及其應用、數字電路基礎、邏輯門電路和觸發器、組閤邏輯電路、時序邏輯電路、脈衝波形的産生與整形、常用電力電子器件、相控整流電路和斬控電路與交-交變換電路,附錄是2013~2015年考試真題。各章均包括學習內容與要求、知識點結構圖、要點簡析、典型例題精選、同步自測題、課後習題參考答案6個模塊。本書以自學考試大綱為基礎,以典型例題為依托,對考試大綱中要求的“識記”“領會”“簡單應用”“綜閤應用”四個能力層級的知識點進行精細的解讀,並對重要知識點的考試頻率和易考題型做瞭標注。本書內容全麵,結構嚴謹,條理清晰,集考綱、考點、例題精解、強化練習於一體,可用於教師上課和考生自學的輔導用書。
王萍,女,講師,就職於煙颱南山學院工學院電氣與電子學院,南山學院智能檢測與控製研究所。長期緻力於數電、模電等課程的教學。
目 錄
模擬電子篇
第1章 半導體器件基礎 1
1.1 半導體基礎知識 2
1.2 二極管 3
1.3 晶體管 7
1.4 場效應管 10
第2章 放大電路及其分析方法 25
2.1 放大的概念及其一般分析方法 26
2.2 多級放大電路 38
2.3 差分放大電路 39
2.4 功率放大電路 44
2.5 放大電路中的反饋 46
第3章 集成運算放大器及其應用 64
3.1 集成運算放大器 65
3.2 集成運算放大器的綫性運用 65
3.3 串聯穩壓電路 70
3.4 集成運算放大器的非綫性運用 71
數字電子篇
第4章 數字電路基礎 86
4.1 數製和碼製 87
4.2 邏輯代數基礎 89
第5章 邏輯門電路和觸發器 106
5.1 半導體器件的開關特性 107
5.2 最簡單的與、或、非門電路 108
5.3 TTL集成門電路 108
5.4 CMOS集成門電路 109
5.5 門電路多餘輸入端的處理 110
5.6 RS觸發器 111
5.7 JK觸發器 115
5.8 D觸發器 117
5.9 T觸發器 117
5.10 觸發器邏輯功能的轉換 118
第6章 組閤邏輯電路 130
6.1 組閤邏輯電路的概述 130
6.2 組閤邏輯電路的分析與設計方法 131
6.3 若乾常用的組閤邏輯電路 131
6.4 組閤邏輯電路中的競爭-冒險現象 136
第7章 時序邏輯電路 145
7.1 概述 145
7.2 時序邏輯電路的分析方法 146
7.3 部分常用的時序邏輯電路 147
7.4 同步時序邏輯電路的設計方法 151
第8章 脈衝波形的産生與整形 166
8.1 矩形脈衝波形的主要參數 167
8.2 555定時器 167
8.3 施密特觸發器 168
8.4 單穩態觸發器 169
8.5 多諧振蕩器 170
電力電子篇
第9章 常用電力電子器件 178
9.1 電力二極管 179
9.2 晶閘管 181
9.3 絕緣柵雙極型晶體管 183
9.4 常用電力電子器件的驅動與保護 184
第10章 相控整流電路 189
10.1 單相可控整流電路 189
10.2 三相可控整流電路 194
10.3 整流裝置的逆變運行 199
第11章 斬控電路與交-交變換電路 208
11.1 直流變換電路 209
11.2 逆變電路 212
11.3 交流調壓電路與交-交變頻電路 216
附件1 2013年4月高等教育自學考試全國統一命題考試 222
模擬、數字及電力電子技術試捲 222
附件2 全國2014年4月高等教育自學考試 228
模擬、數字及電力電子技術試題 228
附件3 2015年4月高等教育自學考試全國統一命題考試 233
模擬、數字及電力電子技術試捲 233
參考文獻 237
前 言
本書是機電一體化工程專業(獨立本科段)必考技術基礎課《模擬、數字及電力電子技術》的配套學習指導書。
本課程包括模擬電子技術、數字電子技術和電力電子技術三大部分,知識點多,學習及考試難度較大,為瞭方便考生更加細緻地解讀考試大綱,更加係統地掌握課程內容,更加全麵地把握考試重點,順利地通過考試,我們組織有多年自學考試教、考經驗的老師組成課題組,認真研究課程內容,細緻解讀考試大綱,廣泛進行市場調研,根據教師及考生需求,依據最新版的《模擬、數字及電力電子技術自學考試大綱》編寫瞭《模擬、數字及電力電子技術學習指導》一書。
本書在內容上與教材的內容相對應,主要包括半導體器件基礎、放大電路及其分析方法、集成運算放大器及其應用、數字電路基礎、邏輯門電路和觸發器、組閤邏輯電路、時序邏輯電路、脈衝波形的産生與整形、常用電力電子器件、相控整流電路和斬控電路與交-交變換電路,附錄是2013~2015年考試真題。各章均包括學習內容與要求、知識點結構圖、要點簡析、典型例題精選、同步自測題、課後習題參考答案6個模塊。
為瞭方便讀者學習和應用,專門設立瞭對應的網站,將同步自測題參考答案及解析、教學課件、教學視頻、EDA仿真電路、動畫、曆年考試真題等上傳網站,內容實時更新,給讀者學習帶來瞭極大的方便。
通過學習,讀者可以輕鬆獲得每章內容的知識點主綫,把握每一章的考點、重點及難點,清楚每個知識點的考試頻率及易考題型。通過典型例題分析,讀者可以掌握解題思路和方法,並對課程內容進一步融會貫通。通過同步自測題和真題的強化練習,增強實戰技能。通過學習,可以幫助考生全方位地熟悉知識要點,掌握解題方法,把握命題規律。
本書集考綱、考點、例題精解、強化練習於一體,內容全麵,結構嚴謹,條理清晰。可用於教師上課和考生自學的輔導用書。
參加本書編寫的有王萍、劉京茂、孫巧妍、孫玉梅、劉金海。王萍編寫瞭第1、2、3、4、5、6章,劉京茂編寫瞭第7、9章及7、9章課後習題參考答案,孫巧妍編寫瞭第8、11章,孫玉梅編寫瞭第10章,劉金海編寫瞭第10、11章的自測題及課後習題參考答案,王萍對全書進行瞭統稿與審閱。本書由王萍、劉京茂主編,孫巧妍、孫玉梅、劉金海副主編趙繼德主審。
為瞭方便讀者閱讀和學習本書章節內容,本書編寫人員精心組織和開發瞭配套的文檔、視頻、動畫、圖片等形式的數字化學習資源,以章為單位製作瞭數字化學習資源的鏈接二維碼,放在每章的開始處。讀者使用手機等智能終端掃描二維碼即可在綫查看。
由於作者水平有限,本書中難免存在一些問題,懇請讀者批評指正。
編者
2016年6月於煙颱南山學院
我是一名有著多年工作經驗的工程師,近期在工作中接觸到瞭一些涉及復雜數字信號處理的項目,感覺自己在理論知識上有所欠缺,需要係統地梳理和補充。我希望找到一本能夠提供深度理論分析,同時又包含大量實際應用案例的書籍。這本書的齣現,恰好滿足瞭我的需求。 它在數字電路部分,深入探討瞭邏輯代數、時序邏輯、狀態機設計等核心概念,並通過豐富的例題,展示瞭如何在實際項目中應用這些理論。我尤其欣賞書中對FPGA和ASIC設計的介紹,這部分內容對於我理解現代數字集成電路的開發流程非常有幫助。書中不僅講解瞭設計方法,還提及瞭相關的EDA工具和設計流程,這讓我在理論學習的同時,也能對工程實踐有更直觀的認識。
評分我是一名在校的電氣工程專業學生,正在為期末考試和未來的職業發展做準備。我對模擬、數字和電力電子技術都有一定的瞭解,但總覺得自己在某些方麵不夠深入,希望找到一本能夠幫助我鞏固基礎、拓展視野的書籍。 這本書的結構非常閤理,它將模擬、數字和電力電子技術有機地結閤在一起,並且在不同章節之間相互呼應。在模擬電路部分,它不僅講解瞭基本的電路原理,還介紹瞭如何利用模擬電路實現各種功能,例如信號的放大、濾波、調製等。在數字電路部分,它不僅講解瞭數字邏輯、時序邏輯等基本概念,還介紹瞭如何利用數字電路實現復雜的控製係統,例如微處理器、FPGA等。在電力電子部分,它不僅講解瞭各種電力電子器件的原理和特性,還介紹瞭如何利用電力電子技術實現高效的能量轉換和控製,例如開關電源、變頻器等。這本書不僅提供瞭豐富的理論知識,還包含瞭大量的實踐指導,這對於我來說非常有價值。
評分這本書簡直是為我量身定做的!作為一個剛踏入電子工程領域的新手,我對模擬、數字以及電力電子這三個看似龐雜的學科感到無從下手。市麵上充斥著各種教材,有的過於理論化,有的則過於淺顯,很難找到一本既能打牢基礎又能緊跟實際應用的指導。而這本書,它就像一位經驗豐富的導師,一步步地為我揭示瞭這些技術的奧秘。 在模擬電路方麵,作者沒有一開始就拋齣復雜的公式和模型,而是從最基本的元器件入手,比如電阻、電容、電感,然後逐步講解瞭它們在不同電路中的作用和特性。我特彆喜歡書中對放大器部分的闡述,它通過大量的圖示和通俗易懂的語言,將不同類型的放大器(如共射、共集、共基)的工作原理講解得淋灕盡緻,甚至還詳細分析瞭它們在實際應用中的優缺點。最讓我驚喜的是,書中還穿插瞭一些實際電路的搭建和調試技巧,這對於我這種喜歡動手實踐的讀者來說,簡直是如獲至寶。很多我在理論學習中遇到的睏惑,通過書中提供的思路和方法,都迎刃而解瞭。
評分作為一名在校的學生,我一直在尋找一本能夠幫助我更好地理解和掌握模擬、數字和電力電子這三個領域的教材。我希望找到一本結構清晰、內容全麵,並且能夠兼顧理論深度和實踐指導的書籍。 這本書的編寫風格非常符閤我的學習習慣。它從最基礎的原理講起,層層遞進,邏輯性非常強。在模擬電路部分,它詳細講解瞭各種放大電路、濾波器、振蕩器等,並且對不同電路的優缺點進行瞭比較分析,這有助於我理解如何在實際應用中選擇閤適的電路。在數字電路部分,它覆蓋瞭組閤邏輯、時序邏輯、存儲器、微處理器等內容,並且提供瞭大量的實例,幫助我理解數字電路的設計和應用。在電力電子部分,它介紹瞭各種電力電子器件和變換器,以及它們在電源、電機控製等領域的應用。
評分老實說,我當初是被這本書的標題吸引的。我對電力電子技術一直抱有濃厚的興趣,但總覺得它是一門比較“高冷”的技術,離實際生活似乎有點距離。讀瞭這本書之後,我的觀念完全改變瞭。 書中從最基礎的電力電子器件,如二極管、晶閘管、MOSFET等開始,詳細介紹瞭它們的結構、工作原理和特性。然後,作者逐步引入瞭各種電力電子變換器,例如DC-DC變換器( Buck, Boost, Buck-Boost)、DC-AC逆變器以及AC-DC整流器等。讓我印象深刻的是,書中對這些變換器的工作模式、控製策略以及效率優化都做瞭非常深入的分析。而且,書中還用瞭很多篇幅來介紹電力電子技術在實際生活中的應用,比如開關電源、變頻器、電動汽車充電係統等等,這讓我感受到瞭這門技術強大的生命力和廣泛的應用前景。
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