本書為“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材，根據教育部電氣電子學科基礎課程教學指導委員會擬定的（電工學）新教學基本要求編寫。全書分5個模塊共18章，包括電路分析基礎，模擬電子技術基礎、數字電子技術基礎、EDA技術、電機與電氣控制技術，涵蓋了電工電子技術的所有內容。該書內容處理詳略得當，基本概念講述清楚，分析方法講解透徹，思考題、例題、練習題配置齊全，難易度適中，還在部分重點、難點位置插入了動畫或視頻，掃描相應的二維碼即可觀看，方便學生自學和教師施教。本書有配套的電工電子技術實驗教程和電工電子技術學習指導與習題解答，還提供配套的電子課件。

徐淑華，教授，曾任青島大學電工電子實驗教學中心主任，曾任全國電子信息科學與電氣信息類基礎課程教學指導委員會委員，山東省電工學學會副理事長。多次被評為青島大學優秀教師和優秀黨員。

目 錄
第1模塊 電路分析基礎 （1）
第1章 電路的基本定律與分析方法 （1）
1．1 電路的基本概念 （1）
1．1．1 電路的組成及作用 （1）
1．1．2 電流和電壓的參考方向 （2）
1．1．3 能量與功率 （3）
1．1．4 電源的工作狀態 （4）
1．1．5 理件 （6）
1．1．6 電路模型 （11）
1．2 電路的基本定律 （12）
1．2．1 歐姆定律 （12）
1．2．2 基爾霍夫定律 （12）
1．3 電路的分析方法 （15）
1．3．1 支路電流法 （15）
1．3．2 節點電壓法 （15）
1．3．3 電源等效變換法 （16）
1．3．4 疊加原理 （19）
1．3．5 等效電源定理 （21）
1．3．6 電位的計算 （24）
1．3．7 含受控源電路的分析 （25）
習題1 （30）
第2章 電路的暫態分析 （34）
2．1 換路定則及初始值的確定 （34）
2．1．1 換路定則 （34）
2．1．2 初始電壓、電流的確定 （35）
2．2 RC電路的暫態過程 （36）
2．2．1 RC電路的零輸入響應 （36）
2．2．2 RC電路的零狀態響應 （37）
2．2．3 RC電路的全響應 （38）
2．3 一階線性電路暫態分析的三要素法 （39）
2．4 RL電路的暫態過程 （41）
2．4．1 RL電路的零輸入響應 （42）
2．4．2 RL電路的零狀態響應 （43）
2．4．3 RL電路的全響應 （44）
2．5 一階電路的脈衝響應 （44）
2．5．1 一階RC電路的脈衝響應 （45）
2．5．2 積分電路 （47）
2．5．3 微分電路 （47）
習題2 （49）
第3章 交流電路 （52）
3．1 正弦交流電的基本概念 （52）
3．1．1 正弦量的三要素 （52）
3．1．2 正弦量的相量表示法 （54）
3．2 單一參數的正弦交流電路 （56）
3．2．1 件的正弦交流電路 （56）
3．2．2 件的正弦交流電路 （57）
3．2．3 件的正弦交流電路 （59）
3．3 簡單正弦交流電路的分析 （61）
3．3．1 基爾霍夫定律的相量形式 （61）
3．3．2 正弦交流電路的阻抗 （64）
3．3．3 正弦交流電路的功率 （67）
3．4 電路的頻率特性 （72）
3．4．1 濾波電路 （72）
3．4．2 諧振電路 （73）
*3．5 非正弦周期信號的電路 （76）
3．5．1 非正弦周期量的分解 （77）
3．5．2 非正弦周期量的平均值和有效值 （77）
3．5．3 非正弦周期量的線性電路的計算 （77）
習題3 （80）
第4章 三相電路 （84）
4．1 三相電源 （84）
4．2 三相電路中負載的連接 （86）
4．2．1 負載星形連接的三相電路 （86）
4．2．2負載三角形連接的三相
電路 （88）
4．3 三相電路的功率 （90）
4．3．1 三相功率的計算 （90）
4．3．2 三相功率的測量 （91）
4．4 安全用電技術 （92）
4．4．1 安全用電常識 （92）
4．4．2 防觸電的安全技術 （93）
4．4．3 靜電防護和電氣防火、防爆常識 （94）
習題4 （95）
第2模塊 模擬電子技術基礎 （97）
第5章 常用半導體器件 （97）
5．1 PN結及其單向導電性 （97）
5．1．1 半導體基礎知識 （97）
5．1．2 PN結的形成 （98）
5．1．3 PN結的單向導電性 （98）
5．2 半導體二極管 （99）
5．2．1 二極管的基本結構 （99）
5．2．2 二極管的伏安特性 （100）
5．2．3 二極管的主要參數 （100）
5．2．4 二極管的應用舉例 （101）
5．3 穩壓二極管 （102）
5．4 半導體三極管 （103）
5．4．1 三極管的基本結構 （103）
5．4．2 三極管的工作原理 （104）
5．4．3 三極管的伏安特性 （105）
5．4．4 三極管的主要參數 （106）
*5．5 絕緣柵型場效應晶體管 （107）
5．5．1 基本結構與工作原理 （108）
5．5．2 特性曲線 （109）
5．5．3 場效應管使用注意事項 （109）
5．6 光電器件 （110）
5．6．1 發光二極管 （110）
5．6．2 光電二極管 （110）
5．6．3 光電三極管 （110）
5．6．4 光電耦合器 （111）
5．7 集成電路 （111）
習題5 （113）
第6章 基本放大電路 （115）
6．1 基本放大電路的組成及工作
原理 （115）
6．1．1 基本放大電路的組成 （115）
6．1．2 基本放大電路的工作原理 （116）
6．1．3 基本放大電路的性能指標 （117）
6．2 基本放大電路的分析 （120）
6．2．1 放大電路的直流通路與交流通路 （120）
6．2．2 基本放大電路的靜態分析 （120）
6．2．3 基本放大電路的動態分析 （121）
6．3 常用基本放大電路的類型及特點 （126）
6．3．1 射極輸出器（共集放大電路） （126）
6．3．2 差動放大電路 （128）
6．3．3 互補對稱功率放大電路 （129）
6．4 實用放大電路結構 （130）
習題6 （132）
第7章 集成運算放大器及其應用 （136）
7．1 集成運算放大器概述 （136）
7．1．1 集成運算放大器的組成及工作原理 （136）
7．1．2 集成運算放大器的傳輸特性 （137）
7．1．3 集成運算放大器的主要參數 （137）
7．1．4 理想集成運算放大器及分析依據 （138）
7．2 放大電路中的負反饋 （139）
7．2．1 反饋的概念 （139）
7．2．2 反饋的類型及判斷 （140）
7．2．3 負反饋對放大電路性能的影響 （142）
7．3 集成運算放大器的線性應用 （144）
7．3．1 基本運算電路 （145）
7．3．2 集成運算放大器在信號
處理方面的應用 （150）
7．3．3 RC正弦波振蕩器 （153）
7．4 集成運算放大器的非線性應用 （155）
7．4．1 電壓比較器 （155）
*7．4．2 信號產生電路 （157）
7．5 集成運算放大器使用時的注意
事項 （159）
7．6 集成運算放大器的應用舉例 （160）
習題7 （163）
第8章 半導體直流穩壓電源 （169）
8．1 整流電路 （169）
8．1．1 單相半波整流電路 （169）
8．1．2 單相橋式整流電路 （170）
8．2 濾波電路 （172）
8．2．1 電容濾波器 （172）
8．2．2 其他形式的濾波電路 （174）
8．3 穩壓電路 （174）
8．3．1 穩壓管穩壓電路 （174）
8．3．2 串聯型穩壓電路 （175）
8．3．3 集成穩壓電路 （176）
*8．3．4 開關型穩壓電路 （178）
習題8 （182）
第3模塊 數字電子技術基礎 （183）
第9章 門電路與組合邏輯電路 （183）
9．1 數字電路概述 （183）
9．1．1 脈衝信號和數字信號 （183）
9．1．2 數字電路中常用數制 （184）
9．2 邏輯代數與邏輯函數 （187）
9．2．1 邏輯代數 （187）
9．2．2 邏輯函數及其表示法 （191）
9．2．3 邏輯函數的化簡與變換 （192）
9．3 集成邏輯門電路 （195）
9．3．1 TTL與非門電路 （195）
9．3．2 CMOS門電路 （197）
9．3．3 三態輸出與非門電路 （197）
9．3．4 集成邏輯門電路使用中的幾個實際問題 （198）
9．4 組合邏輯電路的分析與設計 （200）
9．4．1 組合邏輯電路的分析 （200）
9．4．2 組合邏輯電路的設計 （201）
9．5 常用組合邏輯模塊 （203）
9．5．1 加法器 （203）
9．5．2 編碼器 （205）
9．5．3 譯碼器 （207）
9．5．4 數據分配器與數據選擇器 （211）
9．5．5 數值比較器 （212）
9．5．6 用中規模組合邏輯模塊實現組合邏輯函數 （213）
9．6 應用舉例 （215）
9．6．1 交通信號燈故障檢測電路 （215）
9．6．2 全減器電路 （216）

第10章 觸發器與時序邏輯電路 （223）
10．1 雙穩態觸發器 （223）
10．1．1 RS觸發器 （223）
10．1．2 JK觸發器與D觸發器 （226）
10．1．3 觸發器邏輯功能的轉換 （228）
10．1．4 觸發器應用舉例 （230）
10．2 寄存器 （231）
10．2．1 數碼寄存器 （231）
10．2．2 移位寄存器 （232）
10．3 計數器 （234）
10．3．1 異步計數器 （235）
10．3．2 同步計數器 （238）
10．4 中規模集成計數器組件及其 應用 （240）
10．4．1 中規模集成計數器組件 （240）
10．4．2 用集成計數器構成任意進制計數器 （242）
10．5 555定時器及其應用 （245）
10．5．1 555定時器 （245）
10．5．2 用555定時器組成單穩態觸發器 （246）
10．5．3 用555定時器組成多諧振蕩器 （249）
10．5．4 用555定時器組成施密特觸發器 （251）
10．6 時序邏輯電路的應用 （254）
10．7 數字電路的故障診斷與排除 （255）
10．7．1 常見故障錯誤的檢測和排除 （255）
10．7．2 信號追蹤和波形分析 （256）
習題10 （260）
第11章 半導體存儲器 （265）
11．1 隻讀存儲器（ROM） （265）
11．1．1 ROM的基本結構和工作 原理 （265）
11．1．2 ROM的分類 （267）
11．1．3 ROM的應用 （268）
11．2 隨機存取存儲器（RAM） （271）
11．2．1 RAM的基本結構和工作原理 （271）
11．2．2 RAM存儲容量的擴展 （272）
11．3 閃存 （274）
11．3．1 閃存的基本結構 （274）
11．3．2 閃存的基本操作 （275）
11．3．3 基本閃存陣列 （276）
11．4 數字繫統應用舉例 （276）
11．4．1 自動藥片包裝線控制繫統 （276）
11．4．2 樓宇安全進入繫統 （279）
習題11 （281）
第12章 模擬量和數字量的轉換 （283）
12．1 D/A轉換器 （283）
12．1．1 D/A轉換器的組成和工
作原理 （283）
12．1．2 D/A轉換器的主要技術指標 （285）
12．2 A/D轉換器 （286）
12．2．1 逐次逼近型A/D轉換器的組成和工作原理 （286）
12．2．2 A/D轉換器的主要技術指標 （289）
習題12 （290）
第4模塊 EDA技術 （291）
第13章 電子電路的仿真和可編程邏輯器件 （291）
13．1 電子電路的仿真 （292）
13．1．1 Multisim（EWB）簡介 （292）
13．1．2 Multisim10的應用 （299）
13．2 可編程邏輯器件 （304）
13．2．1 可編程邏輯器件（PLD） （304）
13．2．2 可編程模擬器件 （317）
習題13 （323）
第5模塊 電機與電氣控制技術 （325）
第14章 鐵心線圈與變壓器 （325）
14．1 磁路的基本概念 （325）
14．1．1 磁場的基本物理量 （325）
14．1．2 鐵磁性材料的磁性能 （326）
14．1．3 磁路的歐姆定律 （327）
14．2 鐵心線圈電路 （328）
14．2．1 直流鐵心線圈電路 （328）
14．2．2 交流鐵心線圈電路 （328）
14．3 電磁鐵 （330）
14．3．1 直流電磁鐵 （330）
14．3．2 交流電磁鐵 （330）
14．4 變壓器 （331）
14．4．1 變壓器的基本結構 （331）
14．4．2 變壓器的工作原理 （332）
14．4．3 變壓器的主要技術指標和額定值 （335）
14．4．4 變壓器的同極性端 （335）
14．4．5 特殊變壓器 （336）
習題14 （338）
第15章 異步電動機 （340）
15．1 三相異步電動機的基本結構和工作原理 （340）
15．1．1 三相異步鼠籠式電動機的基本結構 （340）
15．1．2 三相異步電動機的旋轉磁場 （341）
15．1．3 三相異步電動機的轉動原理 （343）
15．2 三相異步電動機的電磁轉矩與機械特性 （344）
15．2．1 三相異步電動機的電路分析 （344）
15．2．2 三相異步電動機的電磁轉矩 （345）
15．2．3 三相異步電動機的機械特性 （346）
15．3 三相異步電動機的額定數據 （348）
15．4 三相異步電動機的使用 （350）
15．4．1 三相異步電動機的啟動 （350）
15．4．2 三相異步電動機的調速 （351）
15．4．3 三相異步電動機的制動 （352）
15．5 單相異步電動機 （352）
習題15 （355）
*第16章 直流電動機和控制電機 （357）
16．1 直流電動機的構造及工作原理 （357）
16．1．1 直流電動機的組成 （357）
16．1．2 直流電動機的工作原理 （358）
16．2 並勵（他勵）電動機的機械 特性 （359）
16．2．1 機械特性 （359）
16．2．2 電動機的穩定運行 （360）16．3 並勵（他勵）電動機的使用 （361）
16．3．1 啟動 （361）
16．3．2 制動 （362）
16．3．3 調速 （362）
16．4 控制電機 （364）
16．4．1 伺服電動機 （364）
16．4．2 步進電動機 （366）
習題16 （370）
第17章 繼電接觸器控制繫統 （372）
17．1 常用低壓控制電器 （372）
17．1．1 手動電器 （372）
17．1．2 自動電器 （374）
17．2 三相異步鼠籠式電動機的基本控制 （379）
17．2．1 鼠籠式電動機的直接啟停控制 （380）
17．2．2 鼠籠式電動機的點動控制 （381）
17．2．3 鼠籠式電動機的異地控制 （382）
17．2．4 鼠籠式電動機的正反轉控制 （382）
17．2．5 多臺電動機聯鎖控制 （383）
17．3 行程控制 （384）
17．4 時間控制 （385）
17．5 應用舉例 （387）
習題17 （388）
第18章 可編程序控制器及應用 （392）
18．1 PLC的基本結構和工作原理 （392）
18．1．1 PLC的基本結構 （392）
18．1．2 PLC的工作原理 （393）
18．1．3 PLC的主要性能指標 （394）
18．2 PLC程序設計基礎 （395）
18．2．1 PLC編程語言與程序結構 （395）
18．2．2 存儲器的數據類型與尋址 （396）
18．2．3 位邏輯指令 （399）
18．2．4 定時器與計數器指令 （400）
18．2．5 功能指令 （402）
18．3 PLC基本編程 （406）
18．3．1 PLC基本編程原則 （406）
18．3．2 梯形圖編程典型電路 （406）
18．4 PLC應用舉例 （408）
18．4．1 PLC應用繫統設計步驟 （408）
18．4．2 三層電梯PLC控制設計 （409）
習題18 （413）
附錄A 電阻器和電容器的命名方法及性能參數 （415）
附錄B 半導體分立器件命名方法及性能參數 （418）
附錄C 半導體集成電路型號命名方法及性能參數 （421）
參考文獻 （422）

前 言

電工電子技術（電工學）課程是高等院校非電專業一門重要的專業基礎課程，擔負著使學生獲得電路、電子技術及電氣控制等領域必要的基本理論、基本知識和基本技能的任務。該課程面對專業多，學生數量大，課程內容涉及電工電子學科的各個領域，並有很強的實踐性。

伴隨著電工電子學科新器件、新技術、新應用的日新月異，教育教學信息化、網絡化手段的飛速發展，教學內容和教材結構必須不斷改革。所以，本教材進行了第四次修訂，以期不斷提高，日臻完善，適應越來越深入的教學改革，適應時代的需要。

本次修訂仍保持了模塊化的整體結構。全部內容劃分為5個模塊：模塊一為電路分析基礎；模塊二為模擬電子技術基礎；模塊三為數字電子技術基礎；模塊四為EDA技術；模塊五為電機與電氣控制技術。各模塊間既相互獨立又相互聯繫，內容環環相扣，層層深入，教師可以根據專業層次和課程學時的不同而選擇不同的模塊，也可重組模塊。每個模塊的內容又分為基本內容和加深加寬（*）內容，使之適用於不同的課程層次。

本次修訂以最新的 “電工學課程教學基本要求”為依據，在第三版的基礎上對部分內容精簡、改寫和補充。進一步突出“基礎性”：突出基本概念、基本理論、基本原理和基本分析方法，盡量減少過於復雜的分析與計算，著重於定性分析；加強“實踐性”：注意各部分知識的綜合，加強繫統的概念，每一部分內容都有由易到難、由簡單到復雜的應用實例作為例題、思考題、習題及擴充內容，每一部分結束時都安排一個綜合應用的實例介紹。特別是與主教材配套的實驗教材，分基礎驗證、綜合設計、創新研究三個層次設置的實驗內容非常豐富；體現“先進性”：盡可能吸收課程相關的新成果、新技術，將成熟的新技術納入教材。

本次修訂在部分重點難點位置，增加了形像展示的動畫視頻，讀者可通過掃描相應的二維碼觀看。

與本教材配套的立體化教材有：電工電子技術電子教案，電工電子技術實驗教程，電工電子技術學習指導與習題解答。

本教材文字力求簡明、概念清晰、條理清楚、講解到位、插圖規範，使之易教易學。各章開始有學習目標，結束有本章要點與其呼應，每節均配有適量的思考題與習題，供學生課後復習鞏固。

本書的編寫是在青島大學電工電子實驗教學中心的大力支持下進行的。其中，電路分析基礎模塊由馬艷編寫，模擬電子技術基礎模塊由楊艷編寫，數字電子技術基礎模塊由王貞編寫；EDA技術模塊由劉丹、陳大慶編寫；電機與電氣控制技術模塊由趙岩嶺、劉華波、劉丹編寫；劉丹、宮淑貞、於雙河（大連海事大學）制作了書中插入的全部動畫視頻。全書由徐淑華統稿。

在編寫過程中，作者們學習和借鋻了大量有關的參考資料，吸取了國內外同類教材和有關文獻的精華，在此向所有作者們表示深深的感謝。

由於作者水平所限，錯誤和不當之處在所難免，懇請各位讀者批評指正，以幫助本書改進和完善。

作者