? 本书从全新的视角归纳出一种电工学教材新体系,它以建立电气工程系统的明晰概念为教学目标,由三个篇幅,即电路篇、信号与系统篇及器件篇,共19章构成,内容涉及现代电气工程的各个主要方面。全书以实际的电气系统,如检测系统、控制系统、通信系统以及电能传输系统等的概念、理论、方法及技术要点为核心内容,将电气元器件以系统部件的形式作为支撑,而传统的电路理论则作为电气工程的基础语言将系统及其部件贯穿成一个整体。 本书自上而下的论述体系使得各篇、各章都自成体系,便于教师的教学运用,也利于读者灵活安排自己的学习进程。 本书内容丰富,体系新颖,论述详尽,可作为工科院校非电专业本科生电工学课程的教材使用,也可作为现场非电工程师们继续教育的参考书。鉴于本书的概论性质,它对于电气专业的在校学生也有重要的参考价值。
?目录 第1章 绪论 §1.1 电气工程的强电应用 §1.2 电气工程的弱电应用 §1.3 电气工程与电路 §1.4 电气工程与非电工程师 §1.5 关于本书 1.5.1 对象和需求 1.5.2 体系与结构 1.5.3 内容介绍 1.5.4 编写思路 电路篇 第2章 电路问题 §2.1 电路与电路模型 2.1.1 电路与电路图 2.1.2 电路中常用的几个术语 2.1.3 电路模型 §2.2 电路的状态与过程 2.2.1 状态与过程描述 2.2.2 稳态过程与瞬态过程 §2.3 电路基本定律 2.3.1 定律与定理 2.3.2 电压和电流的参考方向 2.3.3 欧姆定律 2.3.4 基尔霍夫电流定律和电压定律 §2.4 电路中的功率与能量 §2.5 线性电路与非线性电路 2.5.1 线性电路及其基本性质 2.5.2 线性电路的计算模型及分析对策 2.5.3 非线性电路及其工程处理方法 §2.6 恒定的电压、电流激励下的电路问题 2.6.1 恒定的电压、电流描述 2.6.2 恒定的电压、电流激励下电路的工作特点 2.6.3 恒定电压、电流激励下的电路分析 §2.7 变化的电压、电流激励下的电路问题 2.7.1 正弦周期电压、电流激励下的电路问题 2.7.2 非正弦周期电压、电流激励下的电路问题 2.7.3 阶跃的电压、电流激励下的电路问题 本章小结 习题 第3章 电路分析的基本方法 §3.1 网孔电流法 §3.2 结点电压法 §3.3 含电流源电路的处理方法 3.3.1 一般情况的处理方法 3.3.2 含理想电流源支路时的处理方法 §3.4 电路分析中的等效方法及其应用 3.4.1 戴维宁定理 3.4.2 诺顿定理 3.4.3 电压源模型与电流源模型之间的等效变换 3.4.4 叠加定理及其应用 本章小结 习题 第4章 相量运算与交流电路分析 §4.1 正弦交流电的相量表示 4.1.1 复数的表示和基本运算 4.1.2 交流电的相量表示和相量运算 §4.2 交流电路的复阻抗 4.2.1 复阻抗的表述形式 4.2.2 复阻抗的串联与并联 §4.3 交流电路的复功率 §4.4 交流电路相量分析概要 4.4.1 基尔霍夫定律的相量形式 4.4.2 交流电路的相量计算模型 4.4.3 相量形式的网孔电流法 4.4.4 相量形式的结点电压法 4.4.5 其他等效方法的相量形式 §4.5 三相交流电路的相量分析 4.5.1 三相交流电 4.5.2 三相交流电路中的电源与负载 4.5.3 三相对称电路的功率计算 本章小结 习题 第5章 交流电路的频率特性 §5.1 二端口网络与传递函数 §5.2 交流电路中的谐振与频率响应 §5.3 交流电路频率特性分析 5.3.1 一阶电路的频率特性 5.3.2 二阶电路的频率特性分析 本章小结 习题 第6章 电路瞬态过程分析 §6.1 电路瞬态计算模型 §6.2 一阶电路的瞬态过程分析 §6.3 二阶电路瞬态过程分析 §6.4 拉普拉斯变换概要 §6.5 用拉普拉斯变换方法求解瞬态过程 6.5.1 一阶电路瞬态分析 6.5.2 二阶电路瞬态分析 本章小结 习题 信号与系统篇 第7章 模拟信号与模拟系统 §7.1 信号问题 7.1.1 信号与信息 7.1.2 时间信号与代码信号 §7.2 模拟信号分析 7.2.1 连续信号分析 7.2.2 采样信号分析 §7.3 系统问题 7.3.1 系统及系统模型 7.3.2 三类系统问题 7.3.3 系统的分类 7.3.4 模拟系统分析概要 本章小结 习题 第8章 模拟检测系统 §8.1 检测系统构成 §8.2 传感器 §8.3 放大器 8.3.1 放大器的电路模型 8.3.2 放大器的输入阻抗和输出阻抗 8.3.3 放大器的频率特性 8.3.4 多级放大器及其频率特性 8.3.5 放大器的失真和漂移 8.3.6 噪声问题 §8.4 传输线 §8.5 检测系统实例分析 8.5.1 检测任务与系统构成 8.5.2 信号处理系统功能 8.5.3 传感器类型和性能 8.5.4 信号处理系统 本章小结 习题 第9章 模拟控制系统 §9.1 模拟控制系统的组成 §9.2 控制系统的稳态特性分析 §9.3 控制系统动态特性分析 9.3.1 惯性部件的动态特性 9.3.2 系统的动态特性分析 §9.4 控制系统稳定性分析 9.4.1 系统稳定性概念 9.4.2 稳定性判别准则 9.4.3 稳定性评估方法 §9.5 控制系统特性的补偿 §9.6 过程控制系统 9.6.1 过程控制系统的组成 9.6.2 单回路控制系统 9.6.3 串级控制系统 9.6.4 比值控制系统 9.6.5 前馈控制系统 9.6.6 大滞后补偿控制系统 本章小结 习题 第10章 数字信号与数字逻辑系统 §10.1 数字信号 10.1.1 数字信号与信息表示 10.1.2 数字信号的存储 10.1.3 数字信号的传输 §10.2 数字信号与二进制数 10.2.1 二进制数 10.2.2 BCD码与数字显示 §10.3 模数(A/D)和数模(D/A)信号转换 10.3.1 采样与采样定理 10.3.2 A/D转换(ADC) 10.3.3 D/A转换(DAC) §10.4 数字信号与逻辑 10.4.1 命题逻辑概要 10.4.2 数字信号的逻辑演算 §10.5 数字逻辑系统 10.5.1 数字逻辑演算 10.5.2 组合逻辑系统 10.5.3 时序逻辑系统 本章小结 习题 第11章 逻辑控制系统 §11.1 开关逻辑控制系统 11.1.1 开关逻辑系统 11.1.2 开关逻辑控制系统 §11.2 可编程逻辑控制系统(PLC系统) 11.2.1 开关控制逻辑的数字化处理 11.2.2 PLC系统构成 11.2.3 PLC系统的工作流程 11.2.4 PLC的编程问题 11.2.5 PLC的主要技术性能指标 11.2.6 PLC应用编程问题 本章小结 习题 第12章 数字控制系统 §12.1 数字控制系统组成 §12.2 数字控制基本算法 12.2.1 数字PID算法 12.2.2 数字滤波算法 §12.3 计算机控制系统分析概要 12.3.1 采样保持信号激励的分析 12.3.2 数字控制系统传递函数的z域形式 12.3.3 数字控制系统动态特性分析 12.3.4 数字控制系统稳定性分析概要 本章小结 习题 第13章 数据通信系统 §13.1 数据通信的基本概念 13.1.1 并行通信与串行通信 13.1.2 基带传输与频带传输 13.1.3 数字信号的调制与解调 13.1.4 多路复用方式 13.1.5 单工和双工通信方式 13.1.6 误码及传输差错控制 13.1.7 码元、码字、信息组、数据帧、码效率及传输速率 13.1.8 异步通信和同步通信 §13.2 数据通信系统的组成 13.2.1 站点 13.2.2 信道 13.2.3 数据通信网络 §13.3 数据通信协议 13.3.1 通信网络模型 13.3.2 通信网络协议 §13.4 局域网 13.4.1 计算机网络概述 13.4.2 局域网的特点 13.4.3 以太网及其信息传输控制方法 13.4.4 环形令牌网及其信息传输控制方法 13.4.5 总线形令牌网及其信息传输控制方法 13.4.6 网络互连 §13.5 工业现场总线 13.5.1 现场总线的技术特点 13.5.2 现场总线系统的构造特点 13.5.3 现场总线的通信模型 13.5.4 几种流行的现场总线 本章小结 习题 第14章 电力系统 §14.1 中国电力系统概况 14.1.1 电力系统的组成 14.1.2 电力系统的运行管理体制 14.1.3 电力系统频率与电压等级 14.1.4 电力系统与环境污染 §14.2 配电系统 14.2.1 配电网络的基本结构 14.2.2 终端变电站 14.2.3 企事业单位与现代楼宇的配电方式 14.2.4 普通居民小区的配电方式 §14.3 电力系统负荷与电力系统品质 14.3.1 电动机运行对电力系统的影响 14.3.2 电力系统功率因数问题 14.3.3 电力系统谐波问题 14.3.4 电力系统的电压调整率 §14.4 电力系统的保护 §14.5 电力系统电流和电压的测量 §14.6 供电公司与电力用户 §14.7 电气安全问题 14.7.1 电气对人体的伤害 14.7.2 电气火灾及其他灾害 14.7.3 电气安全的保障措施 14.7.4 低压配电系统中线路和设备的电气安全防护 14.7.5 电气安全的技术保障措施 本章小结 习题 器件篇 第15章 数字集成电路 §15.1 数字集成电路问题 15.1.1 数字集成电路的构建原则 15.1.2 数字集成电路的分类与产品系列 15.1.3 数字集成电路的主要品质指标 §15.2 集成电路的线逻辑 15.2.1 一种特殊的TTL门电路输出结构及线与逻辑的实现 15.2.2 ECL逻辑系列门电路的输出结构及线或功能的实现 15.2.3 利用三态门实现线选通 §15.3 集成电路中的传播延时 §15.4 集成电路的扇出能力 15.4.1 直流负载和直流扇出能力 15.4.2 输入电容与交流扇出能力 §15.5 集成电路的功耗与发热 15.5.1 静态功率损耗及其计算 15.5.2 动态功率损耗及其计算 15.5.3 常见逻辑系列的功率损耗及其计算 15.5.4 集成电路的温升计算 §15.6 可编程逻辑器件 15.6.1 PLD中基本门电路的画法 15.6.2 PLD的基本类型 本章小结 习题 第16章 运算放大器 §16.1 运算放大器的电路模型及其理想化参数 16.1.1 运算放大器的表示符号及主要端点引线说明 16.1.2 运算放大器的电路模型及理想化参数 §16.2 反相放大电路 16.2.1 反相放大电路的接法 16.2.2 虚地概念及反相放大电路分析 §16.3 同相放大电路 16.3.1 同相放大电路的接法 16.3.2 同相放大电路分析 §16.4 差分放大电路 16.4.1 差分放大电路的接法 16.4.2 差分放大电路分析 §16.5 积分与微分电路 16.5.1 积分电路 16.5.2 微分电路 §16.6 滤波电路 §16.7 运算放大器的频率特性 §16.8 稳定性 §16.9 运算放大器的直流偏移 16.9.1 输入偏移电压UIO对运算放大器应用电路的影响 16.9.2 输入偏移电流IIO对运算放大器应用电路的影响 §16.10 运算放大器的非线性应用 16.10.1 单限比较器 16.10.2 滞迟比较器 16.10.3 振荡器 16.10.4 理想二极管 本章小结 习题 第17章 晶体管放大电路 §17.1 晶体管 17.1.1 晶体管的构成与分类 17.1.2 双极晶体管的电流控制功能描述 17.1.3 双极晶体管的电路模型 §17.2 晶体管放大电路的基本问题 17.2.1 晶体管放大电路的组成原则 17.2.2 晶体管放大电路的特性分析 §17.3 共发射极放大电路 17.3.1 共发射极放大电路的静态分析 17.3.2 共发射极放大电路的动态分析 17.3.3 晶体管的静态工作点对放大电路性能的影响 17.3.4 负载电阻对放大电路性能的影响 §17.4 共集电极放大电路 17.4.1 共集电极放大电路的静态特性分析 17.4.2 共集电极放大电路的动态特性分析 §17.5 共基极放大电路 17.5.1 共基极放大电路的静态分析 17.5.2 共基极放大电路的动态分析 §17.6 放大电路的频率特性 17.6.1 低频电压放大倍数 17.6.2 高频电压放大倍数 17.6.3 放大电路的通频带 §17.7 双极晶体管三种放大电路的性能比较 §17.8 场效晶体管放大电路 17.8.1 场效晶体管外部特性 17.8.2 场效晶体管的小信号模型 17.8.3 场效晶体管放大电路 §17.9 多级放大器 17.9.1 多级放大电路的组织原则 17.9.2 多级放大器的级间耦合方式 17.9.3 多级放大电路的动态性能 17.9.4 多级放大电路的幅频特性 §17.10 差分放大电路 17.10.1 差分放大电路的基本工作原理 17.10.2 差分放大电路的输入、输出方式 17.10.3 差分放大电路的动态特性分析 17.10.4 共模抑制能力分析 §17.11 晶体管导电机理 17.11.1 半导体晶体 17.11.2 半导体PN结及其导电特点 17.11.3 双极晶体管 17.11.4 绝缘栅场效晶体管 本章小结 习题 第18章 半导体开关器件及其应用 §18.1 半导体二极管 §18.2 二极管的基本应用 18.2.1 整流 18.2.2 限幅 18.2.3 检波 §18.3 齐纳二极管 §18.4 直流电源 18.4.1 直流电源的滤波环节 18.4.2 直流电源的稳压环节 18.4.3 直流电源的品质 18.4.4 集成稳压电源 §18.5 二极管管压降 §18.6 晶体管开关特性及其电路模型 18.6.1 双极晶体管开关 18.6.2 场效晶体管 §18.7 斩波电路 18.7.1 信号的幅值调制 18.7.2 微弱直流信号的放大 §18.8 变流电路 18.8.1 变流原理电路 18.8.2 变流电路的特殊问题 18.8.3 基于脉宽调制原理的变流技术 §18.9 二极管逻辑电路 18.9.1 二极管-电阻逻辑电路 18.9.2 二极管-晶体管逻辑电路 §18.10 MOS场效晶体管逻辑 18.10.1 NMOS逻辑电路 18.10.2 CMOS逻辑电路 §18.11 可编程逻辑器件的MOS与-或逻辑电路 §18.12 晶闸管 18.12.1 晶闸管的结构及开关特性 18.12.2 晶闸管的典型应用 18.12.3 晶闸管应用的特殊问题及晶闸管派生器件 §18.13 其他电力电子器件 18.13.1 双极功率晶体管 18.13.2 功率场效晶体管(PowerMOSFET) 18.13.3 绝缘栅双极晶体管(IGBT) 18.13.4 MOS控制晶闸管(MCT) 18.13.5 功率集成电路与IPM 18.13.6 主要电力电子器件特性比较 本章小结 习题 第19章 电磁与电动器件 §19.1 电磁感应与变压器 19.1.1 螺线管磁场及相关的定律 19.1.2 导磁材料与工程磁路 19.1.3 变压器 §19.2 机电能量变换与电动机 19.2.1 机电能量变换原理 19.2.2 电动机 §19.3 三相异步电动机 19.3.1 三相异步电动机的定子和转子 19.3.2 三相异步电动机的转差率 19.3.3 三相异步电动机电磁转矩 19.3.4 三相异步电动机的起动 19.3.5 三相异步电动机的调速 19.3.6 三相异步电动机的运行特性 19.3.7 三相异步电动机的铭牌与接线盒 §19.4 单相异步电动机 19.4.1 单相脉动磁场 19.4.2 单相异步电动机的转矩特性 19.4.3 单相异步电动机的起动 §19.5 三相同步电动机 19.5.1 三相同步电动机的转子结构 19.5.2 三相同步电动机的电磁转矩 19.5.3 三相同步电动机的起动 19.5.4 三相同步电动机的功率因数 §19.6 直流电动机 19.6.1 直流电动机的结构与分类 19.6.2 直流电动机的电磁转矩和机械特性 19.6.3 直流电动机的起动 19.6.4 直流电动机的调速 19.6.5 直流电动机的运行特性 §19.7 步进电动机 19.7.1 反应式步进电动机的工作原理 19.7.2 步进电动机的工作方式和驱动电源 19.7.3 反应式步进电动机的典型结构 §19.8 直线电动机概述 19.8.1 直线电动机的基本结构 19.8.2 直线电动机的主要类型 19.8.3 直线异步电动机(也即交流直线感应电动机)的工作原理 §19.9 电磁式低压电器 19.9.1 电磁式低压电器的电磁机构 19.9.2 低压断路器 19.9.3 接触器 19.9.4 电磁式继电器 19.9.5 电磁式时间继电器 19.9.6 电磁阀 本章小结 习题 附录A 矩阵与行列式 附录B 线性方程组求解 附录C 拉普拉斯变换 附录D z变换 附录E 傅里叶变换 附录F 集成电路计数器 部分习题答案 参考文献