電子學(xué):系統(tǒng)方法(原書第5版)
定 價(jià):179 元
叢書名:國(guó)外電子與電氣工程技術(shù)叢書
- 作者:[美]尼爾· 斯多里(Neil Storey)
- 出版時(shí)間:2019/8/1
- ISBN:9787111630159
- 出 版 社:機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TN01
- 頁碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:
- 開本:16開
該書首先闡述了電子電路和元器件等相關(guān)內(nèi)容,包括基本電路與元器件、電壓和電流的測(cè)量、電阻與直流電路、電容與電場(chǎng)、電感與磁場(chǎng)、交流電壓與電流、交流電路的功率和頻率特性、暫態(tài)特性等。然后對(duì)電子系統(tǒng)進(jìn)行了闡述,包括傳感器、致動(dòng)器、放大、控制與反饋、運(yùn)放、半導(dǎo)體與二極管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、功率電子、運(yùn)放的內(nèi)部電路、噪聲與電磁兼容、正反饋、振蕩器與穩(wěn)定性、數(shù)字系統(tǒng)、串行邏輯、數(shù)字器件、數(shù)字設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)換、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。
電子工程是最重要、變化最快的工程領(lǐng)域之一。從手機(jī)到電腦,從汽車到核電站,產(chǎn)品的核心都要用到電子系統(tǒng)。因此,所有的工程師、科學(xué)家和技術(shù)人員都需要對(duì)電子系統(tǒng)有一個(gè)基本的了解,其中很多人需要詳細(xì)地了解這一領(lǐng)域。
本書第1版出版之際,代表了一種非常新穎的電子學(xué)教學(xué)方法。大多數(shù)書采用了“自下而上”的方法,首先從半導(dǎo)體材料開始,進(jìn)而學(xué)習(xí)二極管和晶體管的工作原理,學(xué)習(xí)完幾章這樣的內(nèi)容之后,再關(guān)注電子學(xué)中電路的應(yīng)用。而本書提出了一種新的“自上而下”的電子學(xué)教學(xué)方法。在開始詳細(xì)分析之前,說明電路的用途和要求,這有助于理解和提升學(xué)習(xí)興趣。
對(duì)于這種方法,一個(gè)很大的誤解是認(rèn)為在某種程度上對(duì)主題的處理不那么嚴(yán)謹(jǐn)。自上而下的方法沒有定義研究對(duì)象的深度,而只定義了材料呈現(xiàn)的順序和方式。許多學(xué)生需要詳細(xì)了解電子元器件的工作情況,理解其材料的物理性質(zhì)。然而,如果首先理解了元器件的特性和用途,其材料的物理性質(zhì)將更容易理解。
自上而下方法的一個(gè)很大的好處是可以讓所有潛在讀者更容易閱讀本書。對(duì)于打算專門從事電子工程的人員,材料的介紹方式更易于理解,能為進(jìn)一步學(xué)習(xí)提供良好的基礎(chǔ)。對(duì)于打算專攻其他工程或科學(xué)領(lǐng)域的人員,材料展現(xiàn)的順序使他們能夠在電子學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)方面打下良好的基礎(chǔ),并且只在需要的情況下再進(jìn)行細(xì)節(jié)的學(xué)習(xí)。
雖然自上而下的方法提供了一個(gè)非常易于理解電子學(xué)的途徑,但是如果從電路中使用的基本元器件的深入理解開始學(xué)習(xí),會(huì)更有效。本書的一些讀者在以前的學(xué)習(xí)中已經(jīng)熟悉了這些知識(shí),而其他讀者對(duì)這些主題可能知之甚少。因此,本書分為兩部分。第一部分介紹電路和元器件,對(duì)先修知識(shí)幾乎沒有要求。這部分對(duì)電子學(xué)領(lǐng)域的介紹循序漸進(jìn),讀者可以根據(jù)自己的需要和興趣選擇學(xué)習(xí)不同的主題。第二部分對(duì)電子系統(tǒng)進(jìn)行全面介紹,采用了經(jīng)過充分嘗試的自上而下的方法。由此,本書對(duì)電氣和電子工程進(jìn)行了全面的介紹,使之適用于電子工程、電氣工程和電氣電子工程等領(lǐng)域的寬口徑初級(jí)課程。
本版新穎之處
第5版有重大的擴(kuò)展和內(nèi)容更新,以適應(yīng)迅速變化的電子領(lǐng)域的發(fā)展。其中最重要的變化如下:
●新增了第29章“通信”,包括模擬技術(shù)和數(shù)字技術(shù)。
●在第25章“時(shí)序邏輯電路”中新增了25.9節(jié)“時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)”。
●在第26章“數(shù)字器件”中增加了26.5.6節(jié)“CMOS復(fù)雜門電路的實(shí)現(xiàn)”。
●新增了第10章“電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)”。
●第26章“數(shù)字器件”中新增了26.7節(jié)“數(shù)字系統(tǒng)的功率耗散”。
●對(duì)定時(shí)器、微機(jī)編程和片上系統(tǒng)(SoC)等主題進(jìn)行了修訂和擴(kuò)展。
●在每章結(jié)尾處增加了“進(jìn)一步學(xué)習(xí)”的主題,其中很多是以現(xiàn)實(shí)世界中的問題為基礎(chǔ),且更具挑戰(zhàn)性。
視頻0
視頻教程
本版本中新增了100多個(gè)支持視頻。這些視頻為本書中的主題提供了教學(xué)支持,并且旨在為各章的“進(jìn)一步學(xué)習(xí)”練習(xí)提供指導(dǎo)和創(chuàng)新啟發(fā)。這些視頻不是涵蓋廣泛主題的長(zhǎng)達(dá)1小時(shí)的在線課程,而是簡(jiǎn)短、簡(jiǎn)潔的教程,只用幾分鐘來詳細(xì)描述設(shè)計(jì)或分析的各個(gè)方面。
訪問這些教程非常容易。本書相關(guān)主題的左側(cè)放置有視頻圖標(biāo)以及相關(guān)二維碼。讀者只需掃描圖標(biāo)下的二維碼即可直接訪問視頻。
本書面向的對(duì)象
本書適用于所有工科和理科的本科生。對(duì)于電子或電氣工程專業(yè)的學(xué)生,本書提供了電子學(xué)的基礎(chǔ)介紹,這將為他們的進(jìn)一步學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。對(duì)于其他學(xué)科的學(xué)生來說,本書包括學(xué)習(xí)課程需要的大部分電子學(xué)知識(shí)。
先修知識(shí)
除了掌握物理學(xué)和數(shù)學(xué)的基本原理外,幾乎不需要其他的先修知識(shí)。
配套網(wǎng)站
本書由一個(gè)綜合的配套網(wǎng)站提供支持,幫助加深對(duì)本書的理解。該網(wǎng)站包含一系列支持材料,包括每章由計(jì)算機(jī)打分的自我評(píng)估練習(xí)。這些練習(xí)不但可以即時(shí)反饋?zhàn)x者對(duì)相關(guān)內(nèi)容的理解,還可以對(duì)難點(diǎn)給出有益的指導(dǎo)。在該網(wǎng)站上還可以輕松訪問上述眾多視頻教程,網(wǎng)址為http://catalogue.pearsoned.co.uk/educator/product/Electronics-A-systems-Approach/9780273773276.page。
電路仿真
電路仿真為深入了解電子電路的工作提供了一種強(qiáng)大而簡(jiǎn)單的方法。在本書中,用了很多計(jì)算機(jī)仿真練習(xí)支持書本內(nèi)容。這些練習(xí)可以使用任何電路仿真包進(jìn)行仿真。最廣泛使用的電路仿真包是National Instruments和Cadence的產(chǎn)品。這兩個(gè)公司的仿真包廣泛應(yīng)用于工業(yè)、學(xué)校,每個(gè)仿真包都可以提供電路的原理圖捕獲和仿真結(jié)果的圖形顯示。
使用National Instruments Multisim軟件包進(jìn)行電路仿真
許多學(xué)生可以訪問自己所在學(xué)校的仿真工具,但如果愿意,還可以在自己的計(jì)算機(jī)上使用仿真軟件。對(duì)于某些軟件包,演示版本可以從制造商的網(wǎng)站上免費(fèi)下載,也可以用免費(fèi)CD上的。在其他情況下,可以使用低成本學(xué)生版仿真軟件。有關(guān)如何獲取免費(fèi)或低成本的仿真軟件的詳細(xì)信息,可參見本書的配套網(wǎng)站。
為了簡(jiǎn)化仿真的使用,以幫助理解本書中的內(nèi)容,還可以從網(wǎng)站下載National Instruments Multisim仿真軟件包的一系列演示文件。演示文件全面介紹了如何進(jìn)行各種計(jì)算機(jī)仿真練習(xí)。
使用Cadence OrCAD Capture CIS包進(jìn)行電路仿真
使用仿真的問題在各章結(jié)尾的練習(xí)中也有。這些練習(xí)沒有給出演示文件,目的是
Neil Storey,博士,英國(guó)華威大學(xué)工程學(xué)院教授,英國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)(BCS)會(huì)員、工程與技術(shù)學(xué)會(huì)(IET)會(huì)員、特許工程師(CENG)、特許I.T.專業(yè)人員(CITP);他不僅有多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),他還是嵌入式系統(tǒng)有限公司(Embedded Systems Limited)的總經(jīng)理,擁有豐富的業(yè)界經(jīng)驗(yàn)。他著作頗豐,除了本書之外,《Safety-Critical Computer Systems》《Electrical and Electronic Systems》是他的代表作品。
出版者的話
譯者序
前言
視頻清單
致謝
第一部分 電路和元器件
第1章 基本電路和元器件2
1.1 引言2
1.2 國(guó)際單位3
1.3 常用前綴3
1.4 電路3
1.5 直流電流和交流電流5
1.6 電阻、電容和電感5
1.7 歐姆定律5
1.8 基爾霍夫定律6
1.9 電阻的功耗6
1.10 電阻串聯(lián)7
1.11 電阻并聯(lián)7
1.12 電阻分壓器7
1.13 正弦量8
1.14 電路符號(hào)9
關(guān)鍵點(diǎn)10
習(xí)題10
第2章 電壓和電流的測(cè)量11
2.1 引言11
2.2 正弦波11
2.3 方波16
2.4 電壓和電流的測(cè)量17
2.5 模擬電流表和模擬電壓表18
2.6 數(shù)字萬用表20
2.7 示波器21
關(guān)鍵點(diǎn)24
習(xí)題24
第3章 電阻和直流電路26
3.1 引言26
3.2 電流和電荷26
3.3 電壓源26
3.4 電流源27
3.5 電阻和歐姆定律27
3.6 電阻串并聯(lián)28
3.7 基爾霍夫定律28
3.8 戴維南定理和諾頓定理30
3.9 疊加33
3.10 節(jié)點(diǎn)分析法35
3.11 回路分析法36
3.12 電路聯(lián)立方程組的求解39
3.13 方法的選擇39
關(guān)鍵點(diǎn)40
習(xí)題40
第4章 電容和電場(chǎng)43
4.1 引言43
4.2 電容器和電容43
4.3 電容器和交流電壓與交流電流44
4.4 電容器的尺寸對(duì)電容值的影響45
4.5 電場(chǎng)強(qiáng)度和電通量密度45
4.6 電容串聯(lián)與并聯(lián)46
4.7 電容上的電壓和電流之間的關(guān)系47
4.8 正弦電壓和正弦電流48
4.9 充電電容器中儲(chǔ)存的能量49
4.10 電路符號(hào)49
關(guān)鍵點(diǎn)50
習(xí)題51
第5章 電感和磁場(chǎng)52
5.1 引言52
5.2 電磁學(xué)52
5.3 磁阻54
5.4 電感54
5.5 自感55
5.6 電感器55
5.7 電感串聯(lián)和并聯(lián)57
5.8 電感上的電壓和電流的關(guān)系57
5.9 正弦電壓和正弦電流58
5.10 電感中儲(chǔ)存的能量58
5.11 互感59
5.12 變壓器60
5.13 電路符號(hào)61
5.14 電感在傳感器中的使用61
關(guān)鍵點(diǎn)62
習(xí)題63
第6章 交流電壓和交流電流64
6.1 引言64
6.2 電壓和電流的關(guān)系64
6.3 電感和電容的電抗65
6.4 相量圖67
6.5 阻抗70
6.6 復(fù)數(shù)記法71
關(guān)鍵點(diǎn)75
習(xí)題75
第7章 交流電路的功率77
7.1 引言77
7.2 阻性負(fù)載的功耗77
7.3 電容的功率78
7.4 電感的功率78
7.5 含有電阻和電抗元件的電路的功率78
7.6 有功功率和無功功率79
7.7 功率因數(shù)糾正80
7.8 三相系統(tǒng)81
7.9 功率測(cè)量82
關(guān)鍵點(diǎn)82
習(xí)題83
第8章 交流電路的頻率特性84
8.1 引言84
8.2 雙端口網(wǎng)絡(luò)84
8.3 分貝(dB)85
8.4 頻率響應(yīng)87
8.5 高通RC網(wǎng)絡(luò)87
8.6 低通RC網(wǎng)絡(luò)90
8.7 低通RL網(wǎng)絡(luò)92
8.8 高通RL網(wǎng)絡(luò)93
8.9 RC網(wǎng)絡(luò)和RL網(wǎng)絡(luò)的比較93
8.10 波特圖94
8.11 多級(jí)電路組合使用的效果95
8.12 RLC電路和諧振97
8.13 濾波器101
8.14 寄生電容和寄生電感103
關(guān)鍵點(diǎn)104
習(xí)題104
第9章 瞬態(tài)特性106
9.1 引言106
9.2 電容充電和電感儲(chǔ)能106
9.3 電容放電和電感釋放能量109
9.4 一階系統(tǒng)的全響應(yīng)110
9.5 二階系統(tǒng)114
9.6 高階系統(tǒng)115
關(guān)鍵點(diǎn)116
習(xí)題116
第10章 電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)118
10.1 引言118
10.2 簡(jiǎn)單的交流發(fā)電機(jī)118
10.3 簡(jiǎn)單的直流發(fā)電機(jī)119
10.4 直流發(fā)電機(jī)120
10.5 交流發(fā)電機(jī)122
10.6 直流電動(dòng)機(jī)122
10.7 交流電動(dòng)機(jī)123
10.8 交直流兩用電動(dòng)機(jī)124
10.9 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)124
10.10 總結(jié)125
關(guān)鍵點(diǎn)126
習(xí)題126
第二部分 電子系統(tǒng)
第11章 電子系統(tǒng)128
11.1 引言128
11.2 系統(tǒng)工程方法128
11.3 系統(tǒng)129
11.4 系統(tǒng)輸入和輸出129
11.5 物理量和電信號(hào)130
11.6 系統(tǒng)框圖131
關(guān)鍵點(diǎn)133
習(xí)題133
第12章 傳感器134
12.1 引言134
12.2 傳感器性能的描述135
12.3 溫度傳感器136
12.4 光傳感器137
12.5 壓力傳感器138
12.6 位移傳感器138
12.7 運(yùn)動(dòng)傳感器142
12.8 聲音傳感器142
12.9 傳感器接口143
12.10 總結(jié)145
關(guān)鍵點(diǎn)146
習(xí)題146
第13章 執(zhí)行器148
13.1 引言148
13.2 熱執(zhí)行器148
13.3 光執(zhí)行器148
13.4 力、位移和運(yùn)動(dòng)執(zhí)行器149
13.5 聲音執(zhí)行器151
13.6 執(zhí)行器接口151
13.7 總結(jié)152
關(guān)鍵點(diǎn)153
習(xí)題153
第14章 放大155
14.1 引言155
14.2 電子放大器156
14.3 源和負(fù)載157
14.4 放大器的等效電路158
14.5 輸出功率161
14.6 功率增益162
14.7 頻率響應(yīng)和帶寬163
14.8 差分放大器164
14.9 簡(jiǎn)單的放大器166
關(guān)鍵點(diǎn)166
習(xí)題167
第15章 控制和反饋168
15.1 引言168
15.2 開環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)168
15.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)169
15.4 反饋系統(tǒng)170
15.5 負(fù)反饋172
15.6 負(fù)反饋的影響174
15.7 總結(jié)176
關(guān)鍵點(diǎn)177
習(xí)題177
第16章 運(yùn)算放大器179
16.1 引言179
16.2 理想運(yùn)算放大器180
16.3 基本的運(yùn)算放大器電路180
16.4 其他電路183