具体描述
电工技术基础与技能学习辅导与练习，ISBN：9787040269420，作者：陈雅萍 编
现代电子技术应用与实践指南 第一部分：半导体器件的原理与应用 本篇章深入探讨了现代电子技术的核心——半导体器件的工作原理及其在实际电路中的应用。我们将从晶体管的基本结构和特性入手，详细解析PN结的形成、反向偏置与正向偏置下的电流传输机制。 1. 晶体管家族的演进与特性 1.1 双极性结型晶体管（BJT）的深入剖析 BJT作为电流控制型器件的代表，其NPN和PNP结构的工作模式是理解放大电路的基础。我们将详细阐述晶体管的三个工作区：截止区、线性区（放大区）和饱和区。重点分析不同工作点对电路增益、输入阻抗和输出阻抗的影响。 共射极、共基极和共集电极三种基本组态的性能对比： 它们在电压增益、电流增益和相位关系上的差异，以及在特定应用场景下的适用性。 等效电路模型： 从混合π模型到简化混合电阻模型，理解小信号分析的方法，这是设计高精度放大器的关键。 功耗与热稳定性： 讨论晶体管的集电极最大允许功耗（$P_C$）限制，以及如何通过偏置电路设计确保晶体管工作在安全区域，避免热失控。 1.2 场效应晶体管（FET）的崛起与控制机制 与BJT的电流控制不同，FET是电压控制型器件，其高输入阻抗特性使其在输入级设计中占据重要地位。 结型场效应晶体管（JFET）： 分析其夹断现象和跨导特性。 金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）： 重点讲解增强型和耗尽型MOSFET的工作原理。详细阐述栅氧层的重要性及其对器件可靠性的影响。对NMOS和PMOS的驱动能力、阈值电压($V_{th}$)的控制进行深入探讨。 CMOS技术基础： 现代数字电路的基石。解析CMOS反相器的工作特性，包括其静态功耗极低的原因，以及传输特性曲线的分析。 2. 功率半导体器件与开关应用 本节侧重于需要处理较大功率或需要快速开关的场合所使用的器件。 2.1 晶闸管与可控硅元件 SCR（硅控整流器）： 结构、触发机制、单向导电性与关断条件。在交流调压和保护电路中的应用实例。 双向可控硅开关（TRIAC）： 适用于交流电路控制，分析其四个象限的触发特性。 2.2 现代高频开关器件 IGBT（绝缘栅双极晶体管）： 结合了MOSFET的易驱动性和BJT的高电流密度，是电机驱动和逆变器的主流选择。详细分析其开关损耗与导通损耗的权衡。 SiC（碳化硅）和GaN（氮化镓）器件： 新一代宽禁带半导体材料的应用。讨论它们在高耐压、高频率、高温工作环境下的优势，以及在快速充电和电动汽车电源中的突破性进展。 第二部分：线性电路分析与设计 线性电路设计是电子系统稳定运行的保障，本部分将聚焦于模拟信号的处理与稳定化技术。 3. 运算放大器（Op-Amp）的高级应用 运算放大器是模拟电路的“万能砖块”，其理想模型与实际特性的差异是分析的重点。 3.1 理想运放与基本电路组态 理想模型假设与局限性： 零输入阻抗、无穷大开环增益、零输出阻抗、无限带宽。 基本应用电路的精确推导： 反相放大器、同相放大器、电压跟随器、求和电路、减法器。 3.2 实际运放的参数与误差分析 输入失调电压($V_{os}$)与输入偏置电流($I_B$)： 它们如何引入输出直流误差，以及如何使用“虚拟接地”技术最小化这些影响。 共模抑制比（CMRR）： 衡量运放抑制噪声的能力，设计差分放大器以最大化CMRR。 摆率（Slew Rate）： 限制运放输出信号变化速度的参数，分析其对高频方波信号失真的影响。 3.3 经典模拟信号处理电路 有源滤波器设计： 掌握巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）等不同类型的滤波器特性。设计一阶、二阶低通、高通、带通和带阻滤波器，并使用Sallen-Key拓扑进行实例分析。 精度反馈电路： 介绍如何利用反馈机制实现精密电流源（如Howland电路）和电压基准电路。 4. 信号调节与转换技术 在真实世界中，模拟信号需要被数字化处理，反之亦然。 4.1 线性稳压电源与开关型电源（SMPS） 线性稳压器（LDO）： 结构、优点（低噪声）和缺点（效率低）。 开关型电源基础： 脉冲宽度调制（PWM）原理，降压（Buck）、升压（Boost）和降压-升压（Buck-Boost）变换器的基本拓扑结构和输出电压计算。分析开关电源中的纹波产生与滤波技术。 4.2 模数转换器（ADC）与数模转换器（DAC） DAC原理： 重点解析加权电阻型和R-2R梯形网络DAC的结构与转换精度。 ADC类型对比： 逐次比较型（SAR）、双积分型和流水线型ADC的工作流程、转换速度和分辨率的匹配。讨论采样定理在数据采集中的关键作用。 第三部分：时序逻辑与微控制器接口 本部分从数字系统的角度，探讨时序逻辑电路的设计、实现以及与现代嵌入式系统的交互。 5. 组合逻辑与时序逻辑的构建 数字电路的设计基于布尔代数和逻辑门，但系统的动态行为依赖于时序元件。 5.1 组合逻辑的化简与实现 卡诺图（K-Map）与Quine-McCluskey方法： 用于最小化逻辑表达式，实现成本最优化的电路。 标准逻辑门族： TTL与CMOS逻辑电平标准、扇入扇出概念。 5.2 核心时序元件分析 锁存器（Latch）与触发器（Flip-Flop）： SR、D、JK型触发器的特性表和状态图。理解主从结构和边沿触发机制，以避免毛刺和竞争冒险。 寄存器与移位器： 如何使用触发器构建数据存储和并行/串行数据转换电路。 5.3 计数器与有限状态机（FSM） 异步与同步计数器： 区分计数速度和进位延迟。 状态图与状态表： 使用Mealy型和Moore型有限状态机设计复杂的控制逻辑，例如序列检测器或交通灯控制器。 6. 微控制器外设接口与数据通信 现代电子系统离不开微控制器的控制。本章关注如何将传感器、执行器与MCU安全有效地连接。 6.1 通用输入/输出（GPIO）与中断系统 IO口配置： 推挽输出、开漏输出的电气特性，以及上拉/下拉电阻的选择。 中断响应机制： 优先级管理、中断服务程序（ISR）的编写规范与快速退出策略，确保实时性。 6.2 串行通信协议详解 异步通信（UART）： 波特率的确定，数据帧格式（奇偶校验、停止位）。 同步通信（SPI与I2C）： 深入解析SPI的时钟极性（CPOL）和相位（CPHA）四种模式的选择；I2C总线的仲裁机制和多主从通信的实现。 6.3 传感器接口与信号调理 模拟信号预处理： 讨论放大（如仪表放大器）和滤波（抗混叠滤波）在ADC采样前的必要性。 数字接口协议： 介绍如何通过特定协议接口（如1-Wire或CAN总线）连接智能传感器和执行器，实现系统级的数据交换。 本指南旨在提供一个从器件物理特性到系统级应用的全面技术框架，强调理论与实际操作的紧密结合，是工程师和技术人员深化电子技术理解的宝贵参考资料。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 book.wenda123.org All Rights Reserved. 图书目录大全 版权所有