電子技術(shù)

前言

　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，對(duì)高等技術(shù)人才知識(shí)結(jié)構(gòu)提出了新的要求，“電子技術(shù)”也成為各高等學(xué)校工科非電類專業(yè)的必修課。本書是普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，是西安交通大學(xué)電工電子教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心在開展國(guó)家工科基礎(chǔ)課程電工電子教學(xué)基地、國(guó)家級(jí)電工電子教學(xué)實(shí)驗(yàn)示范中心和國(guó)家精品課程“電工電子技術(shù)（電工學(xué)）”建設(shè)工作的基礎(chǔ)上，依據(jù)教育部制定的工科高?！半姽る娮蛹夹g(shù)”課程教學(xué)的基本要求，為適應(yīng)高等學(xué)校非電類工科專業(yè)“電工電子技術(shù)”課程改革的需要而編寫的。本書可與我校劉曄主編的《電工技術(shù)（電工學(xué)I）》配套使用?！　”緯帉懙闹笇?dǎo)思想如下：　?。?）體現(xiàn)我校電工電子技術(shù)課程教學(xué)“保基礎(chǔ)、重實(shí)踐、少而精”的傳統(tǒng)。教學(xué)內(nèi)容緊扣教學(xué)大綱，在介紹基本概念、基本原理、基本分析方法的基礎(chǔ)上加強(qiáng)和突出工程應(yīng)用，滿足較少學(xué)時(shí)教學(xué)的需要?！　。?）重視電子器件和集成電路的外特性，通過(guò)具有典型意義的分立元件電路介紹電子電路的基本分析方法?！　。?）加強(qiáng)對(duì)集成電路應(yīng)用的論述。在模擬電路部分，重點(diǎn)討論了集成運(yùn)算放大器的分析和應(yīng)用；在數(shù)字電路部分，則直接由小規(guī)模集成電路入門，重點(diǎn)討論了中規(guī)模集成電路的應(yīng)用?！　。?）反映電子技術(shù)的新技術(shù)和發(fā)展方向。介紹了光電耦合器件、可編程邏輯器件等內(nèi)容，將迅速發(fā)展的電力電子技術(shù)單獨(dú)作為一章加以闡述，同時(shí)引入了Pspice仿真軟件，便于學(xué)生了解電子技術(shù)的新發(fā)展。　　全書共9章，主要內(nèi)容包括半導(dǎo)體器件、基本放大電路、集成運(yùn)算放大器、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)、集成邏輯門和組合邏輯電路、集成觸發(fā)器和時(shí)序邏輯電路、波形產(chǎn)生電路、A／D轉(zhuǎn)換器、大規(guī)模集成電路。各章配有豐富的例題、習(xí)題和思考題，書后提供了部分習(xí)題的參考答案，便于教師教學(xué)和學(xué)生自學(xué)?！　⊥踅ㄈA任主編，負(fù)責(zé)本書的定稿和統(tǒng)稿。第1，2章由陳國(guó)聯(lián)編寫，第3，4，7章由王建華編寫，第5，6，8，9章由夏建生編寫。研究生陳浪對(duì)部分電路進(jìn)行了仿真分析。西安交通大學(xué)電工學(xué)教研室劉嘩、劉曉輝、楊振坤、唐勝安和常弘等老師參加了編寫大綱的制定?！　」枮I工業(yè)大學(xué)吳建強(qiáng)教授仔細(xì)審閱了本書的全稿，提出了寶貴的修改意見(jiàn)。本書的編寫工作得到了西安交通大學(xué)教務(wù)處的大力支持。在編寫過(guò)程中，編者借鑒了有關(guān)參考文獻(xiàn)。在此，編者表示衷心的感謝！　　現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展日新月異，限于編者水平，書中難免存在錯(cuò)誤和不妥之處，歡迎使用本書的教師、學(xué)生和工程技術(shù)人員提出意見(jiàn)和建議，以便改進(jìn)和提高。

內(nèi)容概要

　　《電子技術(shù)（電工學(xué)2）》全書共9章，主要內(nèi)容包括半導(dǎo)體器件、基本放大電路、集成運(yùn)算放大器、電力電子技術(shù)基礎(chǔ)、集成邏輯門和組合邏輯電路、集成觸發(fā)器和時(shí)序邏輯電路、波形產(chǎn)生電路、A/D轉(zhuǎn)換器、大規(guī)模集成電路。各章配有豐富的例題、習(xí)題和思考題，書后提供了部分習(xí)題的參考答案，便于教師教學(xué)和學(xué)生自學(xué)。為方便教師教學(xué)，《電子技術(shù)（電工學(xué)2）》配有免費(fèi)電子教學(xué)課件?！　　峨娮蛹夹g(shù)（電工學(xué)2）》可與我校劉曄主編的《電工技術(shù)（電工學(xué)Ⅰ）》配套使用，可作為高等學(xué)校工科非電類專業(yè)本科生、大專生及成人教育相關(guān)專業(yè)的教材和教學(xué)參考書，也可供工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

第1章 半導(dǎo)體器件（1）1.1 PN結(jié)與半導(dǎo)體二極管（1）1.1.1 PN結(jié)的形成及其單向?qū)щ娦裕?）1.1.2 半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)、伏安特性及主要參數(shù)（3）1.1.3 半導(dǎo)體二極管的應(yīng)用（5）1.2 特殊二極管（9）1.2.1 硅穩(wěn)壓管（9）1.2.2 發(fā)光二極管（10）1.2.3 光電二極管（11）1.3 半導(dǎo)體三極管（11）1.3.1 半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)和類型（11）1.3.2 半導(dǎo)體三極管的電流放大作用（12）1.3.3 半導(dǎo)體三極管的特性曲線（14）1.3.4 半導(dǎo)體三極管的主要參數(shù)（16）1.3.5 光電三極管和光電耦合器件（18）1.4 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管（19）1.4.1 N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管（20）1.4.2 N溝道耗盡型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管（22）1.4.3 場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)（24）1.5 PSice例題分析（25）本章小結(jié)（30）習(xí)題1（30）第2章 基本放大電路（35）2.1 放大電路的基本概念及其性能指標(biāo)（35）2.1.1 放大電路的基本概念（35）2.1.2 放大電路的主要性能指標(biāo)（36）2.2 共發(fā)射極放大電路（38）2.2.1 共發(fā)射極放大電路的組成及工作原理（38）2.2.2 放大電路的靜態(tài)分析（41）2.2.3 放大電路的動(dòng)態(tài)分析（43）2.2.4 靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定（51）2.3 共集電極和共基極放大電路（56）2.3.1 共集電極放大電路（56）2.3.2 共基極放大電路（59）2.4 MOS場(chǎng)效應(yīng)管放大電路（61）2.4.1 直流偏置電路和靜態(tài)估算（62）2.4.2 動(dòng)態(tài)分析（63）2.5 多級(jí)放大電路（65）2.5.1 多級(jí)放大電路的耦合方式（65）2.5.2 多級(jí)放大電路的分析（66）2.5.3 阻容耦合放大電路的頻率特性（68）2.6 差分放大電路（70）2.6.1 靜態(tài)分析（70）2.6.2 動(dòng)態(tài)分析（71）2.6.3 單端輸入的差分放大電路（74）2.7 互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路（77）2.7.1 功率放大電路的特點(diǎn)（77）2.7.2 雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路（OCL電路）（78）2.7.3 單電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路（OTL電路）（80）2.8 PSpice例題分析（81）本章小結(jié)（83）習(xí)題2（83）第3章 集成運(yùn)算放大器（90）3.1 集成運(yùn)算放大器簡(jiǎn)介（90）3.1.1 集成運(yùn)算放大器電路簡(jiǎn)介（90）3.1.2 集成運(yùn)算放大器的符號(hào)、引腳（91）3.1.3 集成運(yùn)算放大器的主要參數(shù)（92）3.1.4 電路模型和電壓傳輸特性（93）3.2 放大電路中的負(fù)反饋（94）3.2.1 反饋的基本概念（94）3.2.2 負(fù)反饋的類型及其判別方法（97）3.2.3 負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響（100）3.3 集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用（103）3.3.1 理想運(yùn)算放大器及其分析方法（104）3.3.2 運(yùn)算放大器的三種組態(tài)（105）3.3.3 信號(hào)運(yùn)算電路（109）3.3.4 運(yùn)算放大器在測(cè)量技術(shù)中的應(yīng)用（116）3.3.5 有源濾波器（119）3.4 集成運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用（121）3.4.1 電壓比較器（122）3.4.2 精密整流電路（127）3.5 集成運(yùn)算放大器的選擇和使用（128）3.5.1 選型（128）3.5.2 調(diào)零（128）3.5.3 消除自激振蕩（129）3.5.4 保護(hù)措施（129）3.6 PSpice例題分析（130）本章小結(jié)（132）習(xí)題3（133）第4章 電力電子技術(shù)基礎(chǔ)（142）4.1 電力電子器件（142）4.1.1 晶閘管（142）4.1.2 派生晶閘管（146）4.1.3 典型的全控型器件（147）4.2 整流與濾波電路（148）4.2.1 不可控整流電路（148）4.2.2 可控整流電路（152）4.2.3 濾波電路（162）4.3 直流穩(wěn)壓（DC-DC）電路（166）4.3.1 硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路（166）4.3.2 串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電路（167）4.3.3 集成穩(wěn)壓電路（168）4.3.4 開關(guān)型穩(wěn)壓電路（170）4.4 逆變（DC/AC）電路（172）4.5 交流變換（AC/AC）電路（174）4.5.1 單相交流調(diào)壓電路（174）4.5.2 單相交-交變頻電路（174）4.6 PSpice例題分析（175）本章小結(jié)（176）習(xí)題4（177）第5章 集成邏輯門和組合邏輯電路（181）5.1 數(shù)字電路的基礎(chǔ)知識(shí)（181）5.1.1 數(shù)字電路及其特點(diǎn)（181）5.1.2 數(shù)制和碼制（181）5.1.3 脈沖波形及其主要參數(shù)（185）5.2 基本邏輯關(guān)系和邏輯門電路（186）5.2.1 與門電路（186）5.2.2 或門電路（187）5.2.3 非門電路（187）5.3 集成門電路（189）5.3.1 TTL與非門電路（189）5.3.2 其他類型的TTL門電路（196）5.3.3 集成COMS門電路（200）5.4 邏輯代數(shù)及其應(yīng)用（204）5.4.1 邏輯代數(shù)的運(yùn)算規(guī)則（204）5.4.2 邏輯函數(shù)的化簡(jiǎn)法（205）5.5 組合邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)（212）5.5.1 組合邏輯電路的分析（212）5.5.2 組合邏輯電路的設(shè)計(jì)（213）5.6 典型的集成組合邏輯電路（215）5.6.1 加法器（215）5.6.2 編碼器（217）5.6.3 譯碼器及數(shù)字顯示電路（220）5.6.4 數(shù)碼比較器（225）5.6.5 數(shù)據(jù)選擇器（226）5.6.6 數(shù)據(jù)分配器（229）本章小結(jié)（230）習(xí)題5（231）第6章 集成觸發(fā)器和時(shí)序邏輯電路（237）6.1 雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（237）6.1.1 RS觸發(fā)器（237）6.1.2 JK觸發(fā)器（240）6.1.3 D觸發(fā)器（邊沿觸發(fā)器）（242）6.2 寄存器（244）6.2.1 數(shù)碼寄存器（245）6.2.2 移位寄存器（245）6.3 計(jì)數(shù)器（248）6.3.1 時(shí)序邏輯電路的分析方法（249）6.3.2 二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（249）6.3.3 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（253）6.3.4 N進(jìn)制計(jì)數(shù)器（254）6.3.5 集成計(jì)數(shù)器（258）6.4 順序脈沖分配器（263）本章小結(jié)（264）習(xí)題6（265）第7章 信號(hào)的產(chǎn)生和變換電路（273）7.1 正弦波振蕩電路（273）7.1.1 正弦波振蕩電路的基本工作原理（273）7.1.2 RC正弦波振蕩電路（275）7.1.3 LC正弦振蕩電路（278）7.1.4 石英晶體振蕩電路（283）7.2 非正弦波信號(hào)發(fā)生器（286）7.2.1 方波信號(hào)發(fā)生器（286）7.2.2 門電路構(gòu)成的多諧振蕩器（288）7.2.3 三角波和鋸齒波信號(hào)發(fā)生器（290）7.3 脈沖信號(hào)變換電路（292）……第8章 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （310）第9章 存儲(chǔ)器與可編程邏輯器件 （323）部分習(xí)題參考答案 （340）主要參考文獻(xiàn) （347）

章節(jié)摘錄

　　半導(dǎo)體器件具有質(zhì)量輕、體積小、壽命長(zhǎng)以及工作可靠等特點(diǎn)，是構(gòu)成各種電子電路的核心元件。因此，學(xué)習(xí)掌握二極管、穩(wěn)壓管、晶體三極管和絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管等常用半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性曲線和主要參數(shù)是學(xué)習(xí)電子技術(shù)和分析電子電路必不可少的基礎(chǔ)?！　?duì)于半導(dǎo)體器件內(nèi)部的微觀物理過(guò)程只需簡(jiǎn)單地了解，重點(diǎn)應(yīng)掌握其外部特性和具體應(yīng)用?！　?.1 PN結(jié)與半導(dǎo)體二極管　　1.1.1 PN結(jié)的形成及其單向?qū)щ娦浴　「鶕?jù)物質(zhì)導(dǎo)電能力的大小，可以把物質(zhì)分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體三大類。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間。常用的半導(dǎo)體材料是硅和鍺，它們的外層電子數(shù)目都是四個(gè)。當(dāng)純凈的半導(dǎo)體材料經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)募庸?，使所有的原子按一定?guī)則整齊排列而形成晶體結(jié)構(gòu)時(shí)，每-個(gè)原子的四個(gè)外層電子就會(huì)與周圍其他四個(gè)原子的外層電子相結(jié)合而形成共價(jià)鍵，這就是本征半導(dǎo)體。當(dāng)本征半導(dǎo)體被加熱或受到光照時(shí)，共價(jià)鍵中的價(jià)電子將獲得能量而掙脫共價(jià)鍵的束縛成為自由電子，同時(shí)在共價(jià)鍵中留下-個(gè)空位，稱為空穴。本征激發(fā)產(chǎn)生的自由電子帶負(fù)電，具有空穴的原子因失去-個(gè)價(jià)電子而帶正電，它可以吸引相鄰原子中的價(jià)電子來(lái)填補(bǔ)這個(gè)空穴，因此，在相鄰原子的共價(jià)鍵中形成了一個(gè)新的空穴，這樣就隨著價(jià)電子的遷移而形成了空穴的移動(dòng)，空穴的移動(dòng)實(shí)際上反映的是價(jià)電子的反方向移動(dòng)。由于空穴移動(dòng)到哪里，哪里的原子就因失去電子而帶正電，所以可以等效地看做空穴帶有正電荷。在半導(dǎo)體中存在著自由電子和空穴兩種帶電粒子，這是半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)理的特殊之處，通常把這兩種帶電粒子統(tǒng)稱為載流子。　　本征激發(fā)的自由電子和空穴總是成對(duì)地出現(xiàn)，同時(shí)也在不斷地復(fù)合消失。在一定溫度下，載流子的產(chǎn)生和復(fù)合達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，半導(dǎo)體中的載流子數(shù)量保持不變。當(dāng)溫度升高時(shí)，由于本征激發(fā)加強(qiáng)，半導(dǎo)體中的載流子數(shù)目便增加，其導(dǎo)電性能會(huì)顯著地提高，這一特性稱為半導(dǎo)體的熱敏性。在實(shí)際工作中，常利用半導(dǎo)體的熱敏性制成熱敏電阻等熱敏元件作為溫度檢測(cè)元件。同樣，當(dāng)有光照射到半導(dǎo)體時(shí)，半導(dǎo)體的本征激發(fā)也會(huì)加強(qiáng)，這時(shí)不僅半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力會(huì)增強(qiáng)，而且還會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這一特性稱為半導(dǎo)體的光敏性，利用光敏效應(yīng)可以制成光敏電阻和光電池。

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