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第一篇 电子线路基础1

第一章 绪论1

1.1 课程目标1

1.2 电子信息系统的基本概念2

1.2.1 系统的基本概念2

1.2.2 信号与信号处理2

1.3 电子信息系统6

1.3.1 电子信息系统的组成6

1.3.2 模型化分析方法11

1.3.3 电子信息系统的实现11

1.4 教材的结构与使用12

1.4.1 电子线路基础12

1.4.2 信息系统基础13

习题13

第二章 线性网络及电路模型14

2.1 网络和基尔霍夫定律14

2.1.1 网络14

2.1.2 基尔霍夫电流定律(KCL)14

2.1.3 基尔霍电压定律(KVL)15

2.2 单口器件、单口网络的电压电流关系及电路定理16

2.2.1 概述16

2.2.2 线性电阻16

2.2.3 理想独立电源18

2.2.4 短路和开路19

2.2.5 线性叠加原理20

2.2.6 非理想独立电源22

2.2.7 等效电源定理26

2.3 双口网络的输入、输出及传输特性32

2.3.1 概述32

2.3.2 受控源33

2.3.3 控制与放大37

2.3.4 反馈41

2.4 电容和电感43

2.4.1 正弦信号43

2.4.2 电容47

2.4.3 电感51

2.4.4 RC电路的响应55

习题61

第三章 运算放大器68

3.1 概述68

3.1.1 运算放大器的电路符号68

3.1.2 运放的电压传输特性和电路模型69

3.1.3 理想运算放大器70

3.1.4 运放的输入方式70

3.2 运放的线性应用电路71

3.2.1 运放线性工作条件及分析方法72

3.2.2 反相放大器和电压跟随器74

3.2.3 模拟放大器和减法器75

3.2.4 积分器和微分器77

3.3 运放的非线性应用电路81

3.3.1 比较器81

3.3.2 施密特触发器84

3.3.3 方波发生器86

3.4 实际运放87

3.4.1 失调电压及其源移87

3.4.2 偏置和失调电流88

3.4.3 共模抑制比89

3.4.4 饱和电压和电流90

3.4.5 转换速率90

习题91

第四章 半导体二极管及其应用95

4.1 PN结95

4.1.1 本征半导体95

4.1.2 杂质半导体96

4.1.3 PN结的形成98

4.1.4 PN结的特性99

4.2 半导体二极管102

4.2.1 二极管的结构和特性102

4.2.2 二极管大信号模型103

4.2.3 二极管偏置103

4.2.4 二极管电阻104

4.3 二极管的应用电路106

4.3.1 整流电路与电容滤波106

4.3.2 限幅电路111

4.3.3 对数和反对数运算电路111

4.3.4 稳压电路112

习题115

第五章 晶体管及其小信号放大118

5.1 双极型晶体管(BJT)118

5.1.1 晶体管的放大工作原理119

5.1.2 共发射电压电流关系曲线122

5.2 单极小信号放大124

5.2.1 单级共射放大电路的工作原理和组成124

5.2.2 静态工作的估算128

5.2.3 交流小信号分析129

5.2.4 单级共静放大电路的频率响应133

5.2.5 带有RE的共射放大电路141

5.3 场效应晶体管的工作原理及其放大电路分析144

5.3.1 MOS 场效应晶体管145

5.3.4 结型场效应晶体管149

5.3.3 场效应管放大电路分析151

5.4 电压跟随器155

5.5 电流源电路159

5.5.1 基本电流源电路159

5.5.2 有源负载放大电路163

5.6 多级放大电路164

5.6.1 级间耦合方式164

5.6.2 多级放大电路的中频增益和输入、输出电阻166

5.6.3 多级放大电路的频率响应168

习题170

第六章 晶体管的大信号应用179

6.1 功率放大电路179

6.1.1 概述179

6.1.2 简单的甲类功率放大电路180

6.1.3 乙类互补对称功率放大电路182

6.1.4 交越失真187

6.2 模拟电子开关电路189

6.2.1 概述189

6.2.2 BJT模拟开关190

6.2.3 MOS FET 模拟开关195

习题200

第七章 信号发生电路203

7.1 正弦波发生电路203

7.1.1 正弦波振荡器的基本原理203

7.1.2 RC 正弦波振荡器206

7.1.3 LC 正弦波振荡器208

7.1.4 石英晶体正弦波振器213

7.2 非正弦波发生电路217

7.2.1 方波和三角波发生电路217

7.2.2 矩形波和锯齿波发生电路220

习题221

第八章 模拟乘法器及其应用226

8.1 模拟乘法器概述226

8.1.1 模拟乘法器的基本概念226

8.1.2 模拟乘法器的特性226

8.2 模拟乘法器在模拟信号运算中的应用227

8.2.1 除法运算228

8.2.2 平方和平方根运算228

8.2.3 均方根运算229

8.3 模拟乘法器在通信系统中的应用230

8.3.1 调制和解调的一般概念230

8.3.2 振幅调制231

8.3.3 同步检波232

8.3.4 混频器233

8.4 模拟乘法器的其他一些应用234

8.4.1 可控增益放大器234

8.4.2 绝对值电路235

8.4.3 压控方波三角波发生器235

习题236

第九章 组合逻辑电路237

9.1 数字信号与数字电路237

9.1.1 数字信号237

9.1.2 数字电路237

9.2 逻辑代数238

9.2.1 逻辑变量238

9.2.2 基本逻辑运算238

9.2.3 逻辑函数239

9.2.4 逻辑代数的常用公式240

9.2.5 逻辑函数的化简241

9.2.6 逻辑函数的最小项242

9.2.7 逻辑关系的图形表示法：卡诺图243

9.2.8 不完全定义的逻辑函数247

9.3 逻辑门电路248

9.3.1 基本逻辑门电路248

9.3.2 集成逻辑门250

9.4 组合逻辑电路255

9.4.1 组合逻辑电路的分析256

9.4.2 组合逻辑电路的设计257

9.5 加法器257

9.5.1 数制257

9.5.2 1位二进制加法器259

9.5.3 多位二进制加法器260

9.6 数值比较器261

9.7 编码器263

9.7.1 BCD 码263

9.7.2 8421 BCD 码编码器264

9.7.3 二进制码器265

9.8 译码器267

9.8.1 3 线-8 线二进制译码器268

9.8.2 4 线-16 线二进制译码器268

9.9 数据选择器270

9.10 数据分配器272

9.11 半导体数码显示管和译码驱动电路273

9.11.1 七段半导体数码管273

9.11.2 BCD 七段译码器273

习题275

第十章 时序逻辑电路280

10.1 触发器280

10.1.1 基本触发器280

10.1.2 时钟触发器281

10.1.3 J-K 触发器282

10.1.4 D 触发器283

10.1.5 T 触发器285

10.1.6 时钟触发器的直接预置端285

10.1.7 时钟触发器的时间参数286

10.2 时序逻辑电路287

10.2.1 时序逻辑电路的结构和分类287

10.2.2 时序逻辑电路的分析288

10.2.3 寄存器292

10.2.4 移位寄存器293

10.2.5 计数器294

10.3 随机存取存储器(RAM)300

10.3.1 RAM 的结构300

10.3.2 RAM 的存储单元300

10.4 只读存储器(ROM)303

10.4.1 MOS-ROM303

10.4.2 可编程只读存储器(EPROM)304

10.4.3 用ROM实现组合逻辑306

10.4.4 用ROM和触发器实现时序逻辑307

10.5 可编程逻辑器件简介308

习题310

第二篇 信息系统基础315

第十一章 传感器及其应用315

11.1 概述315

11.1.1 非电量测量的实现与传感器315

11.1.2 传感器及其发展概况315

11.1.3 传感器的分类316

11.2 温度传感器317

11.2.1 温度传感器的分类、基本工作原理及其选择317

11.2.2 三极管温度传感器和IC温度传感器的应用319

11.2.3 热敏电阻温度传感器的应用321

11.3 光传感器324

11.3.1 光传感器的分类、基本工作原理及其选择324

11.3.2 单一型传感器和复合型光传感器的应用328

11.4 压力传感器332

11.4.1 压力传感器的分类、基本工作原理及其选择332

11.4.2 应变片压力传感器及其应用333

11.4.3 扩散型半导体压力传感器及其应用335

11.5 流量传感器336

11.5.1 流量传感器的分类、基本工作原理及其选择336

11.5.2 机械流量传感器及其应用337

11.5.3 超声流量传感器及其应用338

11.6 位移/加速度传感器341

11.6.1 位移/加速度传感器的分类、基本工作原理及其选择342

11.6.2 位移传感器及其应用344

11.6.3 加速度传感器及其应用347

11.7 其他非电量传感器350

11.7.1 光电式表面传感器及其应用351

11.7.2 电涡流式厚度传感器及其应用351

11.7.3 超声波传感器及其应用352

11.7.4 PVDF 心音脉搏传感器及其应用353

习题355

第十二章 信号预处理电路357

12.1 概述357

12.1.1 信号预处理的性能要求357

12.1.2 信号预处理电路的组成358

12.2 信号放大电路359

12.2.1 差分信号放大电路359

12.2.2 测量放大器电路364

12.3 信号滤波电路366

12.3.1 滤波的基本概念366

12.3.2 一阶有源滤波器电路369

12.3.3 二阶有源滤波器电路370

习题377

第十三章 数据采集系统380

13.1 概述380

13.1.1 数据采集系统及其组成380

13.1.2 数据采集的理论基础--采样定理382

13.2 信号的选择输入382

13.2.1 多路模拟开关在信号选择输入中的应用382

13.2.2 多路模拟开关的等效电路与参数383

13.2.3 两种常用的多路模拟开关及其特性385

13.3 采样-保持386

13.3.1 采样-保持器的基本原理386

13.3.2 采样-保持器的参数387

13.3.3 LF198的主要特性、典型连接和使用388

13.4 数模转换和模数转换390

13.4.1 数模转换的基本工作原理390

13.4.2 R-2R型网络DAC391

13.4.3 DAC的主要性能指标393

13.4.4 集成DAC应用举例394

13.4.5 模数转换的实现步骤及其分类396

13.4.6 逐次比较型ADC的工作原理397

13.4.7 双积分型ADC的工作原理398

13.4.8 ADC的主要性能指标400

13.4.9 集成ADC应用举例401

13.5 数据采集系统与微机的接口403

13.5.1 数据采集系统对微机接口的要求403

13.5.2 典型数据采集系统的微机接口电路404

习题409

第十四章 电子信息系统的设计412

14.1 设计方法概述412

14.1.1 系统结构的配置选择412

14.1.2 典型的模拟输入/输出系统416

14.1.3 地线布置、电源退耦和计算机总线使用的考虑417

14.2 设计举例420

14.2.1 热电偶温度测量系统设计420

14.2.2 采用Intel 8086 的典型数据采集系统423

14.2.3 数字化的语音处理系统428

参考文献435