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《模拟电子技术及应用/高职高专“十一五”电子信息类专业规划教材》以现代电子技术的基本知识、基本理论为主线,使电子技术的基本理论与各种新技术有机地结合在一起;以培养学生的工作能力为目的,将理论知识的讲授与技能训练有机地融为一体,使能力培养贯穿于整个教学过程。每章都有本章小结、技能训练以及思考与练习题。技能训练内容丰富、实用,并引入计算机仿真技术EWB。在编写过程中,按高职教材在理论上“必需”、“够用”的原则,着重讲清物理概念,避免繁琐的理论计算和推导,着重介绍比较实用的工程计算和近似估算方法,使教材在内容上做到清楚、准确、简洁,通俗易懂,可读性好。
内容简介
《模拟电子技术及应用/高职高专“十一五”电子信息类专业规划教材》是机械工业出版社高职高专“十一五”电子信息类专业规划教材之一。
《模拟电子技术及应用/高职高专“十一五”电子信息类专业规划教材》以现代电子技术的基本知识、基本理论为主线,使电子技术的基本理论与各种新技术有机地结合在一起;以培养学生的工作能力为目的,将理论知识的讲授与技能训练有机地融为一体,使能力培养贯穿于整个教学过程。主要内容包括半导体二*管、半导体三*管及放大电路基础、差动放大电路及集成运算放大电路、反馈放大电路、信号产生电路、功率放大电路和集成直流稳压电源等。每章都有本章小结、技能训练以及思考与练习题。技能训练内容丰富、实用,并引入计算机仿真技术EWB。《模拟电子技术及应用/高职高专“十一五”电子信息类专业规划教材》内容简明、文字精练,重点突出,便于自学。
《模拟电子技术及应用/高职高专“十一五”电子信息类专业规划教材》可作为高等职业院校、高等专科院校、成人高校、民办高校及本科院校举办的二级职业技术学院电子信息类、通信类及相关专业的教学用书,也适用于五年制高职、中职相关专业,并可作为社会从业人士的业务参考书及培训用书。
内页插图
目录
前言
本教材常用符号说明
第1章 半导体二极管
1.1 半导体的基础知识
1.1.1 半导体的特性
1.1.2 本征半导体和杂质半导体
1.1.3 PN结
1.2 半导体二极管的特性及主要参数
1.2.1 二极管的结构与符号
1.2.2 二极管的伏安特性
1.2.3 二极管的主要参数
1.2.4 理想二极管的特点及其电路的分析方法
1.3 二极管的应用电路
1.3.1 整流电路
1.3.2 钳位电路
1.3.3 限幅电路
1.3.4 元器件保护电路
1.4 特殊二极管
1.4.1 稳压二极管
1.4.2 发光二极管
1.4.3 光敏二极管
1.4.4 变容二极管
1.4.5 激光二极管
技能训练1半导体二极管特性的测试
本章小结
思考与练习题
第2章 半导体三极管及放大电路基础
2.1 双极型半导体三极管
2.1.1 晶体管的工作原理
2.1.2 晶体管的三种连接方式
2.1.3 晶体管的特性曲线
2.1.4 晶体管的主要参数
2.2 单极型半导体三极管
2.2.1 MOS场效应晶体管
2.2.2 结型场效应晶体管
2.2.3 场效应晶体管的主要参数
2.3 放大电路的基础知识
2.3.1 放大电路的组成及各元器件的作用
2.3.2 放大电路的性能指标
2.4 晶体管电路的基本分析方法
2.4.1 直流分析
2.4.2 交流分析
2.5 共发射极放大电路
2.5.1 固定偏置放大电路
2.5.2 分压式偏置放大电路
2.6 共集电极放大电路和共基极放大电路
2.6.1 共集电极放大电路
2.6.2 共基极放大电路
2.7 场效应晶体管放大电路
2.7.1 场效应晶体管放大电路的构成及工作原理
2.7.2 场效应晶体管放大电路的分析
技能训练2晶体管的测试与应用
本章小结
思考与练习题
第3章 差动放大电路及集成运算放大电路
3.1 多级放大电路
3.1.1 多级放大电路的组成及耦合方式
3.1.2 多级放大电路性能指标的估算
3.2 差动放大电路
3.2.1 差动放大电路的基本电路及工作原理
3.2.2 差动放大电路的输入、输出形式
3.2.3 恒流源式差动放大电路
3.3 集成运算放大器
3.3.1 集成运算放大器的组成
3.3.2 集成运算放大器的主要参数
3.3.3 理想集成运算放大器
3.4 集成运算放大器的线性应用
3.4.1 比例运算
3.4.2 加法与减法运算
3.4.3 积分与微分运算
3.5 集成运算放大器的非线性应用
3.5.1 电压比较器
3.5.2 方波产生电路
技能训练3集成运算放大器应用
电路的测试
本章小结
思考与练习题
第4章 反馈放大电路
4.1 反馈的基本概念
4.1.1 反馈的概念
4.1.2 反馈放大电路的一般表达方式
4.2 反馈的类型及其判定方法
4.2.1 正反馈和负反馈
4.2.2 交流反馈和直流反馈
4.2.3 电压反馈和电流反馈
4.2.4 串联反馈和并联反馈
4.2.5 交流负反馈放大电路的四种组态
4.3 负反馈对放大电路性能的影响
4.3.1 提高增益的稳定性
4.3.2 减小失真和展宽通频带
4.3.3 改变放大电路的输入和输出电阻
4.4 负反馈放大电路的应用
4.4.1 放大电路引入负反馈的一般原则
4.4.2 深度负反馈放大电路的特点及性能的估算
4.4.3 负反馈放大电路的稳定问题
4.4.4 实际应用电路举例
技能训练4负反馈放大电路的
调整与测试
本章小结
思考与练习题
第5章 信号产生电路
5.1 正弦波信号振荡电路
5.1.1 正弦波信号振荡电路的工作原理
5.1.2 RC正弦波振荡电路
5.1.3 LC正弦波振荡电路
5.1.4 石英晶体振荡电路
5.2 非正弦波信号振荡电路
5.2.1 非正弦波发生器的基本工作原理
5.2.2 三角波产生电路
5.2.3 锯齿波产生电路
5.3 集成函数产生器8038的功能及应用
5.4 应用电路举例
技能训练5正弦波信号发生器的调整与测试
本章小结
思考与练习题
第6章 功率放大电路
6.1 功率放大电路概述
6.2 乙类双电源互补对称功率放大电路
6.2.1 乙类双电源互补对称功率放大电路的工作原理
6.2.2 乙类双电源互补对称功率放大电路性能的估算
6.3 乙类单电源互补对称功率放大电路
6.4 甲乙类互补对称功率放大电路
6.4.1 甲乙类互补对称功率放大电路的工作原理
6.4.2 复合管互补对称放大电路
6.5 集成功率放大器及其应用
6.5.1 LA4102集成功率放大器及其应用
6.5.2 LM386集成功率放大器及其应用
6.6 甲乙类互补对称功率放大电路的测试
技能训练6功率放大电路的调整与测试
本章小结
思考与练习题
第7章 集成直流稳压电源
7.1 直流稳压电源的组成及各部分的作用
7.2 整流电路
7.2.1 半波整流电路
7.2.2 桥式整流电路
7.3 滤波电路
7.3.1 电容滤波电路
7.3.2 电感电容滤波电路
7.3.3 RC.1 T型滤波电路
7.4 线性集成稳压器
7.4.1 串联型稳压电路的工作原理
7.4.2 三端固定输出集成稳压器
7.4.3 三端可调输出集成稳压器
技能训练7集成直流稳压电源的调整与测试
本章小结
思考与练习题
附录
附录A 半导体器件型号命名方法
附录B 常用电子元器件的使用知识
附录C 模拟电子技术EWB仿真实验
C.1 EWB软件基本操作方法简介
C.2 模拟电路仿真实验
参考文献
前言/序言
《模拟电子技术及应用》是电子信息类和通信类专业入门性质的重要技术基础课程,也是一门实践性很强的课程。通过本课程的学习,可以使学生掌握电子技术方面的基本知识、基本理论和基本技能,培养学生分析问题和解决问题的能力,并为学习后续课程和今后在实际工作中应用电子技术打好基础。
根据高职高专培养目标的要求以及现代科学技术发展的需要,本书以现代电子技术的基本知识、基本理论为主线,使电子技术的基本理论与各种新技术有机地结合在一起;以培养学生的工作能力为目的,将理论知识的讲授与技能训练有机地融为一体,使能力培养贯穿于整个教学过程。每章都有本章小结、技能训练以及思考与练习题。技能训练内容丰富、实用,并引入计算机仿真技术EWB。在编写过程中,按高职教材在理论上“必需”、“够用”的原则,着重讲清物理概念,避免繁琐的理论计算和推导,着重介绍比较实用的工程计算和近似估算方法,使教材在内容上做到清楚、准确、简洁,通俗易懂,可读性好。
通过本课程的教学,应使学生达到如下基本要求:
1)熟悉常用电子元器件的特性和主要参数,具有识别元器件和检测元器件的能力,具有会查阅器件手册和正确选用器件的能力。
2)掌握常用基本单元电路和典型电路的结构、工作原理和功能,熟练掌握分析电子电路的基本方法,能对电子电路进行定性分析和工程估算,具有根据需要选择适用电路和使用集成电路的能力。
3)具有识读整机电路图的能力。
4)掌握电子技术的基本技能,具有实际操作的能力。
本书由安徽电子信息职业技术学院曹光跃老师担任主编,负责全书的统稿工作并编写了第3章和附录;重庆三峡职业学院余战波老师担任副主编并编写了第1章;重庆职业技术学院陈宗梅老师编写了第2章;西安航空职业技术学院马宁丽老师编写了第4章和第5章;烟台职业学院张海丹老师编写了第6章和第7章。本书在编写过程中,得到了安徽电子信息职业技术学院的领导和老师们的大力支持,在此一并表示衷心的谢意。
由于编者水平有限,错误之处在所难免,恳请读者批评指正。
编者
模拟电子技术:深入浅出,实践为王 图书简介 在信息技术飞速发展的今天,无论是集成电路的设计、信号的处理,还是各种智能设备的研发,都离不开对模拟信号的深刻理解和精准操控。模拟电子技术,作为电子工程领域最基础、也是最核心的学科之一,其重要性不言而喻。它不仅是理解数字世界的基石,更是创新实践的源泉。 本书旨在为读者构建一个扎实、系统而又贴近实际的模拟电子技术知识体系。我们深知,理论的掌握需要与实践的结合才能真正转化为解决问题的能力。因此,本书在深入阐述基本原理、关键器件和电路分析方法的同时,更加注重模拟电子技术在实际应用中的落地。本书并非一本简单的教科书,而是一本旨在引导读者深入探索模拟电子技术奥秘、激发创新思维、提升工程实践能力的得力助手。 内容精要: 本书共分为十五章,循序渐进地引导读者掌握模拟电子技术的核心内容,并将其应用于实际工程。 第一章 绪论: 本章将带领读者回顾电子技术的发展历程,明确模拟电子技术在现代科技中的地位与作用。我们将梳理模拟电子技术的学科范畴,介绍其研究对象和基本研究方法。同时,本章将重点介绍学习模拟电子技术所必需的电路基本概念,包括电荷、电流、电压、电阻、电容、电感等基本电学量的定义、单位及相互关系,并引入基尔霍夫定律、欧姆定律等电路分析的基石。此外,还将简要介绍电路图的绘制规范和阅读方法,为后续深入学习打下基础。 第二章 半导体二极管及其基本应用: 本章将深入剖析半导体二极管的工作原理,包括PN结的形成、特性以及不同工作状态下的电-压关系。我们将详细介绍各种类型二极管(如普通二极管、稳压二极管、发光二极管、光电二极管等)的结构、特性曲线及其工作机理。基于对二极管特性的深刻理解,本章将重点讲解其在整流、滤波、稳压、限幅、钳位等基本电路中的应用,并通过具体的电路实例,展示二极管作为电子系统中“开关”和“单向导电器件”的关键作用。 第三章 三极管及其放大电路: 三极管是模拟电子技术中最基本的放大元件。本章将全面介绍双极型晶体管(BJT)和场效应管(FET)的结构、工作原理和输出特性曲线。我们将详细分析三极管的各种工作区域,并重点讲解其放大功能。在此基础上,本章将围绕三极管构建各种基本放大电路,包括共发射极放大电路、共集电极放大电路(射极跟随器)和共基极放大电路。我们将深入分析这些电路的电压放大系数、电流放大系数、输入电阻和输出电阻等重要参数,并讨论不同组态的优缺点及其适用场合。同时,本章还将介绍放大电路的偏置方式,包括固定偏置、分压偏置和复合偏置,以保证放大电路稳定可靠地工作。 第四章 场效应管及其放大电路: 本章将聚焦于场效应管(FET),介绍其两种主要类型:结型场效应管(JFET)和金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET)。我们将详细阐述它们的结构、工作原理、输入输出特性以及跨导等关键参数。基于FET的特性,本章将讲解FET放大电路的构建,包括共源放大电路、共漏放大电路(源极跟随器)和共栅放大电路。我们将分析这些电路的放大能力、输入输出阻抗等性能指标,并与BJT放大电路进行对比。此外,本章还将讨论FET在特定应用场景下的优势,例如高输入阻抗等。 第五章 多级放大电路: 在实际应用中,单一级的放大电路往往难以满足对放大倍数和频率响应的要求。本章将探讨如何通过级联的方式构建多级放大电路,以获得更高的增益。我们将详细分析直接耦合、阻容耦合和变压器耦合等几种典型的多级放大电路的连接方式,并重点讲解各级之间的阻抗匹配和信号传输。本章还将深入研究多级放大电路的整体频率响应特性,探讨高频和低频响应的限制因素,以及如何通过补偿技术来改善频率特性。 第六章 功率放大电路: 与前几章的电压放大电路不同,功率放大电路的主要目的是提供足够的功率来驱动负载。本章将介绍不同类型的功率放大电路,包括甲类、乙类、甲乙类和丙类功率放大器。我们将详细分析它们的结构、工作原理、效率以及失真特性。重点讲解了推挽放大器、互补对称式放大器等高效功率放大电路的设计与分析。同时,本章还将讨论功率放大器在实际应用中需要考虑的散热问题和负载匹配问题。 第七章 信号发生器: 信号发生器是进行电子系统测试和调试的重要工具。本章将介绍各种常用信号发生器的基本原理和电路结构。我们将从振荡电路入手,讲解RC振荡电路、LC振荡电路(如哈特莱、科莱皮兹振荡器)以及石英晶体振荡器的工作原理。在此基础上,我们将介绍如何构建正弦波发生器、三角波/方波发生器以及其他类型波形发生器。本章还将讨论信号发生器的频率稳定性和幅度稳定性的影响因素,以及实际应用中的调频、调幅功能。 第八章 线性运算放大器及其基本应用: 运算放大器(Op-amp)是模拟电子技术中最具代表性的集成电路之一,其通用性和灵活性使其在各种模拟电路设计中发挥着举足轻重的作用。本章将详细介绍运算放大器的内部结构、基本特性参数,如开环增益、差模增益、共模增益、输入输出阻抗、共模抑制比等。我们将重点讲解理想运算放大器的特性,并分析其在各种经典应用电路中的功能,包括反相比例器、同相比例器、加法器、减法器、积分器和微分器等。本章将通过大量的实例,展示运算放大器如何巧妙地实现各种信号的运算和处理。 第九章 运算放大器的扩展应用: 在深入理解运算放大器的基本应用后,本章将进一步探讨其在更复杂电路中的应用。我们将介绍滤波电路的设计,包括低通、高通、带通和带阻滤波器。我们将重点讲解有源滤波器的优势,并分析其电路结构和设计方法。此外,本章还将介绍比较器电路,包括迟滞比较器(施密特触发器)及其应用,以及电压跟随器、仪表放大器等。本章还将触及一些运算放大器在传感器信号调理、信号隔离等方面的应用。 第十章 滤波器: 本章将对滤波器进行更为系统和深入的探讨。我们将分类介绍不同类型的滤波器,包括无源滤波器(RLC滤波器)和有源滤波器(基于运算放大器的滤波器)。我们将详细讲解巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔等几种典型滤波器近似设计方法,并介绍它们的幅度响应和相位响应特性。本章还将讨论滤波器的通带、阻带、截止频率、过渡带等关键参数,以及实际设计中需要考虑的衰减和阶数选择。 第十一章 信号的分析与处理: 本章将从信号的角度出发,深入分析模拟信号的特性以及常用的信号处理方法。我们将回顾傅里叶级数和傅里叶变换,讲解如何将时域信号分解为不同频率分量的叠加。我们将介绍频谱分析的基本概念,以及如何利用频谱来理解信号的性质。在此基础上,本章将介绍一些常用的信号处理技术,如采样、量化、数字滤波等(虽然本书侧重模拟,但为理解后续数字处理打下基础)。我们将重点关注模拟滤波器在信号去噪、信号整形等方面的作用。 第十二章 模数/数模转换: 在本章中,我们将探讨模拟信号与数字信号之间的转换。我们将详细介绍模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)的工作原理和基本类型。我们将分析ADC的量化误差、分辨率、转换速度等关键参数,并介绍逐次逼近型、双积分型、闪速型等ADC的结构和工作过程。同样,我们将分析DAC的转换精度、转换时间等参数,并介绍权电阻型、倒T型、R-2R梯形网络型DAC等。本章将为读者理解数字信号处理的基础奠定必要的前置知识。 第十三章 振荡与反馈: 反馈是模拟电子电路设计中的核心概念之一。本章将详细阐述正反馈和负反馈的概念及其对电路性能的影响。我们将分析负反馈对放大电路的稳定度、带宽、失真以及输入输出阻抗的改善作用。在此基础上,我们将深入探讨振荡电路的工作原理,包括振荡的产生条件(巴克豪森判据)以及不同类型振荡器(如RC振荡器、LC振荡器、晶体振荡器)的电路结构和设计。本章将强调反馈在维持振荡和稳定放大器工作中的关键作用。 第十四章 常用模拟集成电路: 除了运算放大器,还有许多功能强大的模拟集成电路在实际工程中得到了广泛应用。本章将介绍几种典型的模拟集成电路,如定时器555、锁相环(PLL)及其应用,以及稳压集成电路(如78XX、79XX系列)。我们将详细解析它们的内部结构、工作原理和外部引脚功能,并通过具体的应用实例,展示它们如何方便地实现定时、频率合成、电压稳定等功能。 第十五章 模拟电子技术在典型系统中的应用: 在前面章节掌握了基本原理和电路后,本章将聚焦于模拟电子技术在一些典型的实际系统中的集成应用。我们将选择一些贴近实际工程的案例,例如传感器信号采集与处理系统、音频放大器系统、无线通信前端电路等,来展示如何将本书中学到的各个部分的知识融会贯通,构建完整的模拟电子系统。通过对这些典型系统的分析,读者可以更好地理解模拟电子技术的工程实践价值,并从中获得启发。 学习方法与特色: 本书的编写遵循“理论与实践相结合,由浅入深,循序渐进”的原则。 原理清晰透彻: 每一章都力求用清晰的语言阐述核心概念和工作原理,配以大量的图示和波形,帮助读者直观理解。 电路分析严谨: 对各种电路进行深入的理论分析,包括参数计算、性能评估等,并提供具体的计算过程。 实例丰富实用: 全书穿插了大量的实际电路设计实例,涵盖了从基础单元到集成系统,让读者能够感受到模拟电子技术的实际应用价值。 重点突出: 对关键概念和核心器件反复强调,并通过对比分析,帮助读者形成深刻的认识。 问题导向: 在讲解过程中,适时引入读者可能遇到的问题,并给出解决方案,增强学习的针对性。 思考与拓展: 每章末尾设置思考题和课后习题,鼓励读者主动思考,巩固所学知识,并引导他们进行更深层次的探索。 贴近高职高专教育特点: 在内容选择和难度把握上,充分考虑了高职高专学生的特点,力求实用性和可操作性。 适用读者: 本书适用于高等职业技术学院、高等专科学校电子信息类专业的学生,也可作为相关专业本科学生、电子技术爱好者以及从事电子产品设计、开发、维修的工程技术人员的参考读物。 结语: 模拟电子技术是一门充满魅力的学科,它连接着现实世界的物理信号与信息世界的数字编码,是许多前沿科技发展的基石。本书希望通过严谨的理论讲解、丰富的实践案例,为读者打开通往模拟电子技术世界的大门,帮助您在这个不断发展的领域中,打下坚实的基础,激发无限的创造力。拿起本书,让我们一起踏上探索模拟电子技术精彩之旅!