電路與電子技術Ⅱ——電路分析基礎
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【作 者】主編 陳曉 金哲
【I S B N 】978-7-5226-0279-0
【責任編輯】王玉梅
【適用讀者群】本專通用
【出版時間】2022-06-06
【開 本】16開
【裝幀信息】平裝(光膜)
【版 次】第1版第1次印刷
【頁 數】272
【千字數】333
【印 張】17
【定 價】¥48
【叢 書】普通高等教育電工電子類課程新形態教材
【備注信息】
簡介
本書特色
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本書系浙江省普通高校“十三五”新形態教材。為適應新工科背景下電類專業人才培養需求,編者以OBE教育理念為指導,學習和借鑒諸多電路與電子技術類優秀教材,對傳統的“電路原理”“模擬電子技術”和“數字電子技術”三門專業基礎課程內容進行整合,形成《電路與電子技術Ⅰ—數字電子技術》《電路與電子技術Ⅱ—電路分析基礎》和《電路與電子技術Ⅲ—模擬電子技術》系列教材。
《電路與電子技術Ⅱ—電路分析基礎》適用于在低年級開展電路分析教學,主要內容包括電路定理、含有運算放大器的電阻電路、電容元件和電感元件、正弦穩態電路的分析、含有耦合電感的正弦穩態電路、三相電路、非正弦周期電流電路的分析、一階線性動態電路的時域分析、線性動態電路的復頻域分析、二端口網絡、基于Multisim的電路仿真等。
本書配套多媒體教學課件、微課視頻及課前課后測試與解析、課后習題與參考答案等,通過掃描相應位置的二維碼就能獲得在線教學資源,便于開展線上、線下混合式教學。
本書可作為應用型普通高等院校電氣與電子信息類等本科專業的基礎課程教材,也可用于高職院校電氣或電子類等專業的基礎課程教學,以及作為相關專業技術人員的參考用書。
形態新穎 引入微課等新形態,適應互聯網+ 時代需要
視頻資源 豐富的教學資源使疑點難點迎刃而解
實例拓展 培養學生的高級思維和綜合應用能力
在線測試 每章均配有課后練習題,便于學生自我檢測
課程思政 將思政元素融入專業,構建全方位育人格局
“電路與電子技術”是普通高校電氣與電子信息類專業的重要基礎課程,通常分為“電路原理”“模擬電子技術”和“數字電子技術”三門課程來開展教學,其中,“電路原理”主要介紹電路的基本概念、定律和分析方法,要求具備高等數學和電磁學等基礎數理知識;“模擬電子技術”主要介紹各種半導體器件和線性集成電路的特性、電路分析和應用;“數字電子技術”以邏輯代數為數學基礎,主要介紹邏輯電路分析設計和數字集成電路應用。“電路與電子技術”課程在電類專業人才培養中具有極其重要的地位和作用,使學生具備電路與電子技術等工程基礎知識,能夠識別、分析和解決工程實踐中的電類相關問題。
隨著電子技術的快速發展,尤其是數字電子技術的發展速度幾乎呈現指數規律,電子技術在現代科學技術領域中越發占有極為重要的地位。伴隨著半導體集成電路技術不斷向高密度、高速度和低功耗的方向取得突破,微處理器技術和大規模可編程邏輯器件得到越來越廣泛的應用,人工智能、機器人等新的產業形態不斷涌現。高校電氣和電子信息類專業跟蹤新技術發展,除了原有的單片機和微機等課程之外,相應推出了DSP技術、EDA技術、嵌入式系統等以數字電子技術為基礎的專業技術課程。為了適應新形勢下對創新型人才的需求,很多高校將數字電子技術的課程教學前移,使之成為開啟學生學習電路與電子技術的第一門專業基礎課程。實踐證明,只要對電路與電子技術三門基礎課程的內容進行有機整合,那么,“數字電子技術”課程前移不但具有可行性,而且對培養學生創新實踐能力具有顯著優勢。
本套書針對電路與電子技術課程改革而編寫,按照“數字電子技術”“電路分析基礎”和“模擬電子技術”的教學順序對課程內容進行調整,同時,根據教育部對高校課程建設提出的“兩性一度”要求,結合電路與電子技術領域的最新發展成果,在保證基礎的同時,強調應用性,特別是數字電子技術部分,注意引入現代數字系統設計的新理念和新方法,以適應新工科背景下的人才培養需求。本套書以學業產出導向的OBE理念為特色,以培養應用型人才為目標,學習借鑒了電路與電子技術眾多相關優秀教材,為順利開展教學配套了豐富的教學資源。本書在每一章前面都提出本章課程目標,并配套在線測試題庫,便于讀者自測學習效果;本書為每一章提供課后習題;為培養學生綜合學習能力和開展課程思政,書中提供多個探究研討案例,要求學生課外通過小組合作學習,理論聯系實踐,并思考工程師職責和倫理。讀者在使用本書時不需將精力大量地放在元器件的內部結構和物理原理上,而應更多地注意學習和掌握其外部特性、分析方法和實際應用。
本套書的數字電子技術部分由浙江科技學院的鄭玉珍、王淑琴、孫月蘭、朱廣信、張志飛和浙江機電職業技術學院的代紅艷等共同完成,鄭玉珍定稿,劉思遠、戴實通等協助完成部分繪圖工作。全書共十二章,分別是:電路基本概念和基本定律、電路分析基本方法、數制與編碼、邏輯代數基礎、基本邏輯門電路、組合邏輯電路的分析與設計、觸發器、時序邏輯電路的分析與設計、半導體存儲器及其應用、脈沖發生與整形電路、數模轉換器與模數轉換器、現代數字電路設計概述。
電路分析基礎部分由浙江科技學院的陳曉、金哲、夏紅、孫月蘭、王淑琴等共同完成,陳曉定稿。全書共十章,內容主要包括電路定理、含有運算放大器的電阻電路、電容元件和電感元件、正弦穩態電路的分析、含有耦合電感的正弦穩態電路、三相電路、非正弦周期電流電路的分析、一階線性動態電路的時域分析、線性動態電路的復頻域分析、二端口網絡,以及基于Multisim的電路仿真(附錄)。
模擬電子技術部分由浙江科技學院的劉峰、孫勇智、鄭玉珍、于愛華、徐宏飛等共同完成,劉峰定稿。全書內容共十章,分別是:緒論、半導體二極管及其基本電路、三極管及其放大電路、場效應管及其放大電路、模擬集成電路、功率放大電路、集成運算放大器及其應用、放大電路中的負反饋、信號發生與有源濾波電路、直流穩壓電路。
本書在編寫過程中,參考了大量國內外相關教材和技術資料,以及相關網站的公開資料,在此對這些資料的作者表示衷心的感謝!由于編者水平有限,書中難免存在錯誤或不當之處,懇請讀者批評指正!
編 者
2021年12月
第1章 電路定理 1
1.1 疊加定理和齊次定理 1
1.1.1 疊加定理 1
1.1.2 齊次定理 4
1.2 替代定理 6
1.3 戴維寧定理和諾頓定理 9
1.3.1 戴維寧定理 9
1.3.2 諾頓定理 13
1.4 最大功率傳輸定理 16
本章重點小結 18
實例拓展—電阻應變式傳感器與直流電橋 19
習題一 20
第2章 含有運算放大器的電阻電路 23
2.1 運算放大器及其電路模型 23
2.2 含有運算放大器的電阻電路分析 26
2.2.1 反相放大器 26
2.2.2 同相放大器 27
2.2.3 加法運算電路 28
2.2.4 減法運算電路 29
本章重點小結 32
實例拓展—數模轉換器 32
習題二 34
第3章 電容元件和電感元件 37
3.1 電容元件 37
3.2 電容元件的串聯與并聯 41
3.2.1 電容元件的串聯 41
3.2.2 電容元件的并聯 42
3.3 電感元件 43
3.4 電感元件的串聯與并聯 46
3.4.1 電感元件的串聯 46
3.4.2 電感元件的并聯 47
本章重點小結 48
實例拓展—汽車火花塞的工作原理 48
習題三 49
第4章 正弦穩態電路的分析 51
4.1 正弦量的基本概念 52
4.1.1 正弦量的三要素 52
4.1.2 正弦量之間的相位關系 53
4.1.3 正弦量的有效值 54
4.2 電路的相量模型 55
4.2.1 復數 55
4.2.2 正弦量對應的相量 57
4.2.3 元件VCR和KCL、KVL的相量形式 59
4.3 正弦穩態電路 64
4.3.1 阻抗和導納 64
4.3.2 電路的相量圖 72
4.3.3 正弦穩態電路的相量分析 72
4.4 正弦穩態電路的功率 77
4.4.1 R、L和C在能量轉換過程中的作用 77
4.4.2 有功功率、無功功率和視在功率 79
4.4.3 復功率 82
4.4.4 正弦穩態電路的最大功率傳輸 84
4.5 諧振電路 86
4.5.1 串聯諧振電路 87
4.5.2 并聯諧振電路 91
本章重點小結 94
實例拓展—收音機調頻 95
實例拓展—無源電力濾波器 96
習題四 96
第5章 含有耦合電感的正弦穩態電路 103
5.1 耦合電感元件 103
5.1.1 互感耦合 103
5.1.2 同名端 105
5.1.3 耦合電感的電壓、電流關系 106
5.2 含有耦合電感正弦穩態電路的相量分析 108
5.2.1 耦合電感的去耦等效 108
5.2.2 含有耦合電感電路的計算 112
5.2.3 耦合電感的功率 115
5.3 空心變壓器和理想變壓器 117
5.3.1 空心變壓器 117
5.3.2 理想變壓器 121
本章重點小結 127
實例拓展—共模扼流圈 127
習題五 128
第6章 三相電路 133
6.1 三相電源 133
6.1.1 對稱三相交流電源 133
6.1.2 三相電路的連接 135
6.1.3 線電壓(電流)與相電壓(電流)的關系 136
6.2 對稱三相電路的計算 139
6.2.1 對稱三相電路的特點 139
6.2.2 一相計算法 139
6.3 不對稱三相電路 141
6.4 三相電路的功率 143
6.4.1 對稱三相電路的瞬時功率 143
6.4.2 對稱三相電路的功率 144
6.4.3 三相電路功率的測算——瓦特計法 145
本章重點小結 148
習題六 148
第7章 非正弦周期電流電路的分析 152
7.1 非正弦周期函數的傅里葉級數展開 152
7.1.1 常見的非正弦周期函數 152
7.1.2 周期函數分解為傅里葉級數 153
7.2 有效值、平均值和平均功率 157
7.2.1 有效值 157
7.2.2 平均值 158
7.2.3 非正弦周期電流電路的功率 159
7.3 非正弦周期電流電路的計算 160
本章重點小結 163
習題七 163
第8章 一階線性動態電路的時域分析 166
8.1 動態電路的方程及其初始值 166
8.1.1 動態電路的方程 166
8.1.2 初始值的確定 168
8.2 一階電路的零輸入響應 170
8.2.1 RC電路的零輸入響應 171
8.2.2 RL電路的零輸入響應 173
8.3 一階電路的零狀態響應 176
8.3.1 RC電路的零狀態響應 176
8.3.2 RL電路的零狀態響應 178
8.4 一階電路的全響應 181
8.5 一階電路的階躍響應和沖激響應 188
8.5.1 一階電路的階躍響應 188
8.5.2 一階電路的沖激響應 193
本章重點小結 197
實例拓展—RC電路的應用 198
習題八 200
第9章 線性動態電路的復頻域分析 208
9.1 拉普拉斯變換 208
9.2 拉普拉斯變換的基本性質 210
9.2.1 線性性質 210
9.2.2 微分性質 211
9.2.3 積分性質 211
9.2.4 延遲性質 212
9.2.5 時域卷積定理 213
9.3 拉普拉斯反變換的部分分式展開 214
9.4 運算電路 218
9.5 線性動態電路的拉普拉斯變換求解 222
9.6 網絡函數 226
9.6.1 網絡函數的定義及類型 226
9.6.2 網絡函數的零極點 228
9.6.3 網絡函數與沖激響應間的關系 229
本章重點小結 231
習題九 231
第10章 二端口網絡 236
10.1 二端口網絡的方程與參數 237
10.1.1 二端口網絡的Z方程和Z參數 237
10.1.2 二端口網絡的Y方程和Y參數 239
10.1.3 二端口網絡的T方程和T參數 241
10.1.4 二端口網絡的H方程和H參數 243
10.2 二端口網絡的等效電路 245
10.3 二端口網絡的連接 249
10.3.1 二端口網絡的串聯 249
10.3.2 二端口網絡的并聯 250
10.3.3 二端口網絡的級聯 251
10.4 回轉器 252
本章重點小結 253
習題十 254
參考文獻 257
附錄 基于Multisim的電路仿真 258
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