内 容 简 介

本书是根据高等院校计算机专业教学要求编写的教科书。本书涉及电路基础、模拟电子技术和数字电子技术三方面内容。本书系统地介绍了电路的基本概念和基本定律基本分析方法、正弦交流电路、暂态分析、半导体器件、放大电路、运算放大器、稳压电路、门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路和电子电路仿真。书中在对传统的基础理论和电路进行详细分析的同时，对集成电路的应用做了大量的介绍，是一本由浅入深、循序渐进、内容丰富、层次清晰、重点突出、实用性强、易于学习的教材。

本书既可作为高等学校、高职高专、成人教育计算机专业和其他非电类相关专业的电路课程教材，也可供工程技术人员学习与参考。

　

前    言

　　

　　本书是根据高等院校计算机专业教学特点和非电类相关专业对“计算机电路基础”课程教学的基本要求，结合电路理论、现代模拟电子技术和数字技术的发展编写的。本次修定再版保持原版的体系和特点，对部分内容进行补充修改的同时，增加了电子电路设计自动化软件Multisim 10.0的使用方法。

　　“计算机电路基础”是一门既有基本理论，又有较强实践性的专业基础课。学习本课程的目的是使学生掌握电路的基本理论和分析方法，为后续的专业课打下必要的基础，学生还要在实践中体会、巩固和提高所学知识。

　　本书注重基础理论和基本方法，在阐明基本物理概念、电路工作原理和分析方法的同时，力求做到加强基本概念、突出重点、突出应用、循序渐进。书中采用“提示”和“注意”的方法，加深对概念的理解。每章都有小结并附有习题，巩固所学知识，也便于自学。

　　本书共分为11个教学项目，其中项目1～4是电路基础部分，主要内容包括电路的基本概念和基本定律、电路的分析方法、正弦交流电路和电路的暂态分析；项目5～8是电子模拟电路部分，主要内容包括半导体器件、基本放大电路、集成运算放大器和直流稳压电路；项目9、10是数字电路部分，主要内容包括门电路和组合逻辑电路、触发器和时序逻辑电路；项目11介绍电子电路仿真。该课程总学时为100学时。书中标记“*”的部分内容，可视专业的教学需求、学时的多少和学生的实际水平供教师选讲或学生参考之用。

　　本书由魏则燊主编，负责全书的组织、统编与审阅；参与编写的还有魏伟、毛文辉。

　　由于编者水平有限，书中难免存在不妥和错误之处，敬请使用本书的教师和读者给予批评指正。

　　

 

编  者

 

目  录

项目1  电路的基本概念和基本定律 1

1.1  电路 2

1.1.1  电路的作用 2

1.1.2  电路模型 3

1.1.3  集总假设 3

1.2  电流、电压和功率 3

1.2.1  电流 4

1.2.2  电压和电位 4

1.2.3  关联参考方向 5

1.2.4  功率 6

1.3  二端元件和受控源 7

1.3.1  电阻元件 7

1.3.2  电压源 8

1.3.3  电流源 8

1.3.4  受控源 9

1.4  电路的3种状态 10

1.4.1  开路状态 10

1.4.2  短路状态 10

1.4.3  有载状态 11

1.5  基尔霍夫定律 13

1.5.1  支路、节点和回路 13

1.5.2  基尔霍夫电流定律 14

1.5.3  基尔霍夫电压定律 15

小结 16

习题 17

项目2  电路的分析方法 21

2.1  电阻的串联与并联 22

2.1.1  电阻的串联 22

2.1.2  电阻的并联 23

2.2  电路分析方法 25

2.2.1  支路电流法 25

2.2.2  回路电流法 26

2.3  叠加定理 27

2.4  戴维南定理 28

2.5  最大功率输出 30

小结 31

习题 31

项目3  正弦交流电路 35

3.1  正弦交流电压和电流 36

3.1.1  频率与周期 37

3.1.2  幅值与有效值 37

3.1.3  初相位 38

3.2  正弦量的相量表示法 38

3.2.1  复数的两种表示法 38

3.2.2  相量 39

3.3  单一参数的交流电路 40

3.3.1  电阻交流电路 40

3.3.2  电感交流电路 42

3.3.3  电容交流电路 44

3.4  电阻、电容与电感串联的交流电路 47

3.5  阻抗的串联与并联 49

3.5.1  阻抗的串联 50

3.5.2  阻抗的并联 51

*3.6  功率因数 52

*3.7  电路的谐振 54

3.7.1  串联谐振 54

3.7.2  并联谐振 56

*3.8  非正弦周期信号 57

3.8.1  非正弦周期量 57

3.8.2  非正弦周期量的有效值 60

3.8.3  非正弦周期量的频谱 61

3.8.4  非正弦周期信号电路中的

功率 62

小结 63

习题 65

项目4  电路的暂态分析 69

4.1  换路定律 70

4.1.1  电路中过渡过程的产生 70

4.1.2  换路定律 71

4.2  一阶线性电路暂态分析 71

4.2.1  初始值 72

4.2.2  稳态值 72

4.2.3  时间常数 72

4.2.4  一阶线性电路的暂态分析 73

4.3  微分电路和积分电路 77

4.3.1  微分电路 77

4.3.2  积分电路 78

小结 79

习题 79

项目5  半导体器件 81

5.1  半导体与PN结 82

5.1.1  本征半导体 82

5.1.2  P型半导体和N型半导体 83

5.1.3  PN结 84

5.2  半导体二极管 85

5.2.1  基本结构 85

5.2.2  伏安特性 86

5.2.3  主要参数 86

5.2.4  特殊二极管 87

5.3  半导体三极管 88

5.3.1  三极管的基本结构 88

5.3.2  三极管的电流放大作用 89

5.3.3  三极管的伏安特性曲线 90

5.3.4  三极管的主要参数 92

5.4  场效应管 93

5.4.1  绝缘栅型场效应管 93

5.4.2  结型场效应管 96

5.5  复合管 97

*5.6  晶闸管 98

5.6.1  晶闸管的结构与工作原理 98

5.6.2  晶闸管的伏安特性 99

5.6.3  晶闸管的参数 100

小结 101

习题 101

项目6  基本放大电路 103

6.1  共发射极放大电路 104

6.1.1  放大电路 104

6.1.2  放大电路的主要性能指标 105

6.2  放大电路的分析方法 107

6.2.1  静态分析 107

6.2.2  动态分析 109

6.2.3  静态工作点的稳定 115

6.3  射极跟随器 116

6.3.1  静态分析 117

6.3.2  动态分析 117

6.4  多级放大电路 119

6.4.1  耦合方式 119

6.4.2  多级放大电路的分析 120

6.5  负反馈放大器 122

6.5.1  反馈概述 122

6.5.2  负反馈放大器的分析方法 123

6.5.3  4种负反馈类型 125

6.5.4  负反馈对放大电路性能的

影响 127

6.6  差分放大电路 129

6.6.1  基本差分放大电路 129

6.6.2  差分放大电路的输入/输出

方式 131

6.7  功率放大器 134

6.7.1  概述 134

6.7.2  互补对称功率放大电路 135

6.8  场效应管放大电路 137

小结 139

习题 140

项目7  集成运算放大器 145

7.1  集成运算放大器概述 146

7.1.1  集成运算放大器的组成 146

7.1.2  主要参数 147

7.1.3  理想运算放大器 148

7.2  基本运算电路 151

7.2.1  比例运算电路 151

7.2.2  加、减法运算电路 153

7.2.3  微、积分运算电路 156

7.3  信号处理电路 159

7.3.1  电压比较器 159

7.3.2  有源滤波器 162

7.4  信号产生电路 167

7.4.1  正弦信号产生电路 167

7.4.2  方波产生电路 170

7.4.3  锯齿波产生电路 171

*7.5  集成运算放大电路的分类与选择 172

7.5.1  集成运算放大器的分类 172

7.5.2  参数与管脚 173

7.5.3  消振与调零 174

7.5.4  保护 175

小结 175

习题 177

项目8  直流稳压电路 183

8.1  整流电路 184

8.1.1  半波整流 185

8.1.2  单相全波整流 185

8.2  滤波电路 187

8.2.1  电容滤波器(C型滤波器) 188

8.2.2  电感电容滤波器

(LC滤波器) 189

8.3  直流稳压电路 189

8.3.1  稳压管稳压电路 190

8.3.2  串联型稳压电路 191

8.4  三端集成稳压器 194

8.4.1  固定输出式三端稳压器 194

8.4.2  可调输出式三端稳压器 196

8.5  开关稳压电源 197

小结 202

习题 203

项目9  门电路和组合逻辑电路 205

9.1  基本逻辑运算 206

9.1.1  与逻辑运算 207

9.1.2  或逻辑运算 208

9.1.3  非逻辑运算 208

9.2  集成逻辑门电路 209

9.2.1  TTL门电路 209

9.2.2  CMOS门电路 214

9.3  逻辑函数 217

9.3.1  逻辑代数 217

9.3.2  逻辑函数表示法(1)——

真值表 219

9.3.3  逻辑函数表示法(2)——

函数表达式 220

9.3.4  逻辑函数表示法(3)——

逻辑电路图 223

9.3.5  逻辑函数表示法(4)——

卡诺图 223

9.4  组合逻辑电路 227

9.4.1  组合逻辑电路的分析 227

9.4.2  加法器 229

9.4.3  编码器 232

9.4.4  译码器 235

9.4.5  显示译码器 238

9.4.6  数值比较器 241

9.4.7  数据选择器 243

小结 245

习题 245

项目10  触发器和时序逻辑电路 251

10.1  触发器 252

10.1.1  基本RS触发器 252

10.1.2  同步触发器 254

10.1.3  主从触发器 259

10.2  计数器 263

10.2.1  二进制加法计数器 263

10.2.2  十进制计数器 266

10.2.3  集成计数器 268

10.3  寄存器 270

10.3.1  数码寄存器 271

10.3.2  移位寄存器 271

10.4  脉冲波形的产生与变换 274

10.4.1  矩形脉冲信号 274

10.4.2  多谐振荡器 275

10.4.3  单稳态触发器 277

10.4.4  施密特触发器 279

10.5  555定时器及应用 282

10.5.1  555定时器 282

10.5.2  定时器应用举例 284

*10.6  半导体存储器 286

10.6.1  随机存储器 286

10.6.2  只读存储器 288

小结 290

习题 291

项目11  电子电路仿真 295

11.1  Multisim 10.0的基本界面 297

11.1.1  主菜单栏 297

11.1.2  系统工具栏 300

11.1.3  元器件库 301

11.1.4  仪器仪表库 308

11.2  创建仿真电路图的基本操作 309

11.2.1  工作区的设置 309

11.2.2  元器件的操作 311

11.2.3  创建仿真电路图 313

11.3  常用虚拟仪器仪表的使用 314

11.3.1  数字万用表 314

11.3.2  函数信号发生器 315

11.3.3  双踪示波器 315

11.3.4  波特图仪 316

11.3.5  字信号发生器 316

11.3.6  逻辑转换仪 318

11.3.7  电压表与电流表的使用 319

11.3.8  测量探针 320

11.4  电路的仿真设计 321

11.4.1  仿真文件的设置 321

11.4.2  仿真电路绘制 322

11.4.3  电路的仿真分析和输出 323

11.4.4  保存文件 324

11.5  电路仿真分析举例 324

11.5.1  例题一：单管放大器的

直流工作点和交流分析 324

11.5.2  例题二：表决器电路仿真 328

小结 330

 

习题 330

附录A  国产半导体器件的命名法 335

附录B  国产半导体集成电路型号的

命名法 336

附录C  电阻的命名与识别 338

附录D  电容器的命名 340

参考文献 342