電工電子技術與憶阻器應用

目    錄

第1章  直流電路 1

1.1  電路的組成 1

1.1.1  電源 2

1.1.2  負載 3

1.1.3  中間環節 3

1.2  電路中電位的計算 4

1.3  電路的狀態 7

1.3.1  負載狀態 8

1.3.2  空載（開路）狀態 9

1.3.3  短路狀態 9

1.4  克希荷夫定律 10

1.4.1  克希荷夫電流定律（節點電流定律） 11

1.4.2  克希荷夫電壓定律（迴路電壓定律） 13

1.5  支路電流法 15

1.6  疊加原理 17

1.7  等效電壓源定理（戴維南定理） 20

1.8  電容器的充電與放電 23

1.8.1  電容的物理性質 23

1.8.2  電容器的充電過程 24

1.8.3  時間常數??的物理意義 25

1.8.4  放電過程 26

1.9  RL電路與直流電壓的接通 28

1.9.1  電感的物理性質 28

1.9.2  RL串聯與直流電壓的接通 29

1.9.3  短路放電 29

1.9.4  突然斷開 30

1.10  憶阻器 31

1.10.1  物理性質 31

1.10.2  TiO2憶阻器的原理 31

1.10.3  伏安特性曲線 32

1.10.4  憶阻器與RLC的關系 33

1.10.5  憶阻芯 34

1.11  本章小結 34

1.12  習題 36

第2章  正弦交流電路 40

2.1  交流電的基本概念 40

2.1.1  周期電壓和周期電流 40

2.1.2  正弦電壓和正弦電流 41

2.1.3  正弦量的特徵 42

2.1.4  正弦量的有效值 46

2.2  正弦量的矢量和復數表示法 48

2.2.1  正弦量的旋轉矢量表示法 48

2.2.2  正弦量的復數表示法 50

2.3  單一參數的交流電路 54

2.3.1  純電阻電路 54

2.3.2  純電感電路 56

2.3.3  純電容電路 60

2.4  電阻、電感、電容串聯交流電路 63

2.4.1  電流與電壓的關系 64

2.4.2  電路的功率 65

2.4.3  串聯諧振 67

2.5  負載並聯的交流電路 71

2.5.1  電路的計算 71

2.5.2  並聯諧振 73

2.5.3  復數運算舉例 76

2.6  功率因數的提高 80

2.7  本章小結 83

2.8  習題 85

第3章  三相交流電路 88

3.1  三相電源 88

3.1.1  三相交流電的應用 88

3.1.2  三相電動勢的產生及表示法 89

3.1.3  三相電源的星形接法 91

3.1.4  三相電源的三角形接法 92

3.2  三相負載 93

3.2.1  負載的星形接法 93

3.2.2  負載的三角形接法 98

3.3  三相電流的功率及其測量 100

3.3.1  三相電路的功率 100

3.3.2  三相有功功率的測量 102

3.4  本章小結 107

3.5  習題 107

第4章  磁路與變壓器 109

4.1  磁路概述 110

4.1.1  磁場的基本物理量 110

4.1.2  磁路的基本定律 110

4.1.3  直流磁路的工作特點 112

4.1.4  交流磁路的工作特點 112

4.2  變壓器的基本結構 113

4.2.1  鐵心 113

4.2.2  繞組 114

4.3  變壓器工作原理 114

4.3.1  空載運行 115

4.3.2  負載運行 116

4.3.3  阻抗變換 118

4.4  變壓器繞組的極性 119

4.4.1  繞組的極性與正確接線 119

4.4.2  同名端的測定方法 120

4.5  三相變壓器 120

4.6  變壓器的額定值 121

4.7  自耦變壓器 122

4.8  儀用互感器 122

4.8.1  電壓互感器 122

4.8.2  電流互感器 123

4.9  電磁鐵 123

4.10  電焊變壓器 125

4.11  本章小結 126

4.12  習題 127

第5章  電動機 128

5.1  三相異步電動機 128

5.1.1  三相異步電動機結構 128

5.1.2  三相異步電動機的轉動原理 130

5.1.3  三相異步電動機的電磁轉矩與機械特性 133

5.1.4  三相異步電動機銘牌和技術數據 136

5.1.5  三相異步電動機的選擇 138

5.1.6  三相異步電動機的起動 141

5.1.7  三相異步電動機的調速 142

5.2  單相異步電動機 143

5.3  直流電動機 144

5.4  交直流通用電動機 146

5.5  步進電動機 147

5.6  本章小結 148

5.7  習題 149

第6章  繼電接觸器控制 151

6.1  常用低壓控制電器 151

6.1.1  閘刀開關 151

6.1.2  自動空氣斷路器 152

6.1.3  交流接觸器 152

6.1.4  按鈕 153

6.1.5  熱繼電器 153

6.1.6  時間繼電器 154

6.1.7  行程開關 155

6.1.8  熔斷器 155

6.1.9  漏電保護器 156

6.2  三相異步電動機的繼電接觸器控制 157

6.2.1  三相異步電動機的直接起動控制電路 157

6.2.2  三相異步電動機的正反轉控制 158

6.2.3  三相異步電動機的Y-Δ起動控制電路 159

6.2.4  順序控制電路 160

6.2.5  行程控制電路 160

6.3  本章小結 161

6.4  習題 162

第7章  可編程序控制器 163

7.1  PC的特點與基本結構 164

7.1.1  PC的特點 164

7.1.2  PC控制系統的組成 164

7.1.3  可編程序控制器的組成 165

7.2  可編程序控制器工作原理 167

7.2.1  輸入採樣階段 168

7.2.2  程序執行階段 168

7.2.3  輸出刷新階段 168

7.3  PC編程語言 169

7.3.1  兩種常用的編程語言 169

7.3.2  PC的基本指令 170

7.4  可編程序控制器應用舉例 172

7.4.1  三相異步電動機直接起動控制 172

7.4.2  異步電動機的正反轉控制 173

7.4.3  異步電動機的Y-Δ起動控制 174

7.5  本章小結 175

7.6  習題 175

第8章  供電、輸電、配電與安全用電 177

8.1  供電 177

8.1.1  供電過程 177

8.1.2  供電質量 178

8.2  輸電 179

8.2.1  輸電電壓 179

8.2.2  輸電功率 179

8.3  配電 180

8.3.1  工廠供配電系統 180

8.3.2  配電方式 180

8.3.3  戶內配電 181

8.4  安全用電 182

8.4.1  觸電 182

8.4.2  接地和接地電阻 182

8.4.3  保護接地 183

8.4.4  保護接零 183

8.4.5  重復接地 184

8.4.6  工作零線和保護零線 184

8.5  節約用電 185

8.6  本章小結 185

8.7  習題 186

第9章  電工測量 187

9.1  電工測量儀表分類 187

9.2  電工測量儀表類型 189

9.2.1  磁電式儀表 190

9.2.2  電磁式儀表 191

9.2.3  電動式儀表 192

9.3  測量電流 194

9.4  測量電壓 195

9.5  萬用表 196

9.5.1  磁電式萬用表 196

9.5.2  數字式萬用表 197

9.6  測量功率 199

9.6.1  單相交流和直流功率的測量 199

9.6.2  三相功率的測量 200

9.7  兆歐表 200

9.8  本章小結 201

9.9  習題 201

第10章  常用半導體元件 204

10.1  半導體二極管 204

10.1.1  N型和P型半導體 204

10.1.2  PN結及其單向導電性 205

10.1.3  二極管的結構和符號 205

10.1.4  二極管的伏安特性 206

10.1.5  二極管主要參數 207

10.1.6  二極管的整流作用 207

10.1.7  濾波電路 211

10.2  穩壓二極管 213

10.2.1  穩壓管的伏安特性 214

10.2.2  穩壓管的主要參數 214

10.2.3  穩壓管穩壓電路 214

10.3  特殊用途二極管 215

10.3.1  發光二極管 215

10.3.2  光電二極管 215

10.3.3  變容二極管 216

10.4  半導體三極管 216

10.4.1  三極管的結構 216

10.4.2  三極管的電流放大作用 217

10.4.3  三極管的特性曲線 218

10.4.4  三極管的主要參數 220

10.5  場效應晶體管 220

10.5.1  絕緣柵型場效應管的結構 220

10.5.2  場效應管的工作原理 221

10.5.3  MOS管的特性曲線 222

10.5.4  MOS管的主要參數 223

10.6  本章小結 223

10.7  習題 224

第11章  基本放大電路 226

11.1  共發射極放大電路的組成 226

11.2  共發射極放大電路的分析 227

11.2.1  靜態分析 228

11.2.2  動態分析 230

11.3  靜態工作點穩定性 235

11.4  射極輸出器 238

11.4.1  靜態分析 238

11.4.2  動態分析 239

11.5  放大電路中的負反饋 242

11.5.1  什麽是放大電路中的負反饋 242

11.5.2  負反饋類型 243

11.5.3  負反饋對放大電路工作性能的影響 245

11.6  差分放大電路 248

11.6.1  靜態分析 249

11.6.2  動態分析 250

11.7  互補對稱功率放大電路 252

11.7.1  對功率放大電路的基本要求 253

11.7.2  互補對稱放大電路 254

11.8  場效應管及其放大電路 255

11.8.1  絕緣柵場效應管 255

11.8.2  場效應管放大電路 257

11.9  本章小結 259

11.10  習題 260

第12章  集成運算放大器 263

12.1  集成運算放大器概述 263

12.1.1  集成運算放大器的組成 263

12.1.2  集成運算放大器主要參數 264

12.1.3  理想集成運算放大器 265

12.2  集成運算放大器在信號運算方面的應用 266

12.2.1  比例運算 266

12.2.2  加法運算 269

12.2.3  減法運算 270

12.2.4  積分運算 271

12.2.5  微分運算 272

12.3  集成運算放大器在信號測量方面的應用 273

12.4  集成運算放大器的非線性應用 274

12.4.1  單門限電壓比較器 274

12.4.2  遲滯電壓比較器 275

12.5  非正弦信號產生電路 276

12.5.1  方波信號發生器 276

12.5.2  三角波信號發生器 278

12.6  正弦信號產生電路 279

12.6.1  正弦波振盪的條件 279

12.6.2  RC正弦波振盪電路 280

12.6.3  LC振盪電路 282

12.7  本章小結 283

12.8  習題 284

第13章  門電路和組合邏輯電路 288

13.1  集成基本門電路 288

13.1.1  或門電路 289

13.1.2  與門電路 290

13.1.3  非門電路 291

13.2  集成復合門電路 292

13.2.1  或非門電路 292

13.2.2  與非門電路 293

13.2.3  三態與非門 294

13.3  組合邏輯電路分析 296

13.3.1  邏輯代數化簡 296

13.3.2  組合邏輯電路分析 298

13.4  組合邏輯電路設計 299

13.4.1  半加器 300

13.4.2  全加器 301

13.5  編碼器 303

13.6  解碼器 304

13.6.1  二進制解碼器 305

13.6.2  顯示解碼器 306

13.7  數據分配器和數據選擇器 307

13.7.1  數據分配器 307

13.7.2  數據選擇器 308

13.8  應用舉例 309

13.8.1  故障報警器 309

13.8.2  卡片鑰匙式電子鎖 310

13.8.3  水位檢測電路 311

13.9  本章小結 311

13.10  習題 312

第14章  觸發器和時序邏輯電路 314

14.1  雙穩態觸發器 314

14.1.1  雙穩態觸發器的基本性能 314

14.1.2  基本RS觸發器 315

14.1.3  鐘控RS觸發器 315

14.1.4  邊沿觸發器 317

14.1.5  觸發器邏輯功能轉換 319

14.2  寄存器與移位寄存器 319

14.2.1  寄存器 319

14.2.2  移位寄存器 320

14.3  計數器 321

14.3.1  同步計數器 321

14.3.2  中規模集成計數器 324

14.4  集成555定時器原理及應用 327

14.4.1  集成555定時器 327

14.4.2  用555定時器構成施密特觸發器 328

14.4.3  555定時器應用舉例 329

14.5  應用舉例 329

14.5.1  數字鐘 329

14.5.2  四人搶答電路 331

14.6  本章小結 331

14.7  習題 332

第15章  模擬量與數字量轉換 335

15.1  數/模轉換器（D/A） 335

15.1.1  數/模轉換器工作原理 336

15.1.2  數/模轉換器的類型 338

15.1.3  數/模轉換器的主要參數 339

15.2  模/數轉換器（A/D） 339

15.2.1  模/數轉換器工作原理 339

15.2.2  模/數轉換器的類型 343

15.2.3  模/數轉換器的主要參數 343

15.2.4  選擇A/D或D/A轉換器時應註意的問題 344

15.3  本章小結 344

15.4  習題 345

第16章  憶阻器應用 346

16.1  發生及特點 347

16.1.1  憶阻器的發生 347

16.1.2  憶阻器和其他基本電路元件的關系 347

16.1.3  憶阻器和有源器件的比較 347

16.1.4  憶阻器和二極管的比較 348

16.2  材料及結構 348

16.2.1  憶阻器製作材料 348

16.2.2  憶阻器的結構 348

16.3  種類與應用途徑 349

16.3.1  憶阻器的種類 349

16.3.2  憶阻器在存儲器中的應用 349

16.3.3  憶阻器在模擬電路中的應用 349

16.3.4  憶阻器在人工智能電腦中的應用 349

16.4  應用實例 351

16.4.1  仿腦記憶 351

16.4.2  存算融合 355

16.4.3  神經網絡控制器 364

16.4.4  類腦芯片 376

16.4.5  感存算一體 387

16.4.6  待研課題項目8種 401

16.5  本章小結 401

16.6  習題 402

附錄  習題參考答案 403

參考文獻 408