本書是一本實用性非常強的電子元器件和實用電子電路的參考工具書。它是在第3版的基礎(chǔ)上根據(jù)電子技術(shù),特別是數(shù)字電子技術(shù)的快速發(fā)展而增加了相關(guān)的內(nèi)容,并對原有的內(nèi)容做了修改和調(diào)整,使得本書的內(nèi)容更切合和貼近原書的實用特性。本書從電路基本原理的介紹開始,對各種類型的電子元器件進行了詳細具體的分類介紹。介紹了各種電路的設(shè)計及實用電路;在數(shù)字電路中,介紹了寄存器、計數(shù)器等各種中規(guī)模集成數(shù)字器件,以及存儲器、可編程邏輯器件等大規(guī)模集成電路,詳細介紹了微控制器及模塊化電子設(shè)備,并給出了相應(yīng)的實際應(yīng)用程序?qū)嵗唤榻B了各種電機及控制電路;同時,還結(jié)合圖解的方法,介紹了制作實用電子電路的過程、方法、調(diào)試步驟、安全組裝和注意事項等。
內(nèi)容范圍如下:
電阻、電容、電感和變壓器二極管、三極管和集成電路光電子學(xué)、太陽能電池和光電三極管傳感器、GPS和觸摸屏運算放大器、整流器和功率放大器數(shù)字電子學(xué)、LCD顯示器和邏輯門電路微控制器和原型機平臺組合和時序可編輯邏輯直流電機、RC伺服系統(tǒng)和步進電機話筒、音頻放大器和揚聲器
電子組件和樣機制作
譯者序
本書的第一版和第二版作者Paul Scherz是一位物理學(xué)家和系統(tǒng)運行管理者,也是一位發(fā)明家和業(yè)余電子愛好者,這種興趣是他在大學(xué)的核工程與工程物理系和等離子物理系的工作經(jīng)歷中培養(yǎng)起來的。由于這是一本實用性非常強的電子元器件和實用電子電路的參考工具書,所以本書一出版便成為流行世界各地的暢銷書。2013年原書作者Paul Scherz與具有控制論和計算機科學(xué)學(xué)士學(xué)位及軟件工程哲學(xué)博士學(xué)位的Simon Monk合作出版了本書的第三版,它在第二版的基礎(chǔ)上做了較大的增訂,增加了第6章傳感器、第13章微控制器和第16章模塊化電子設(shè)備。
這是本書的第四版,仍是Paul Scherz與Simon Monk博士合作的修改版本,它在第三版的基礎(chǔ)上根據(jù)電子技術(shù)(特別是數(shù)字電子技術(shù))的快速發(fā)展,對原書內(nèi)容又作了很多增訂刪改,增加了第14章可編程邏輯,并刪減了一些相對過時的內(nèi)容。本書雖然是一本實用性很強的電子工具書,但它對各種元器件的分析和對各種電路的原理分析介紹,其深度和廣度使得它完全可以作為一本教學(xué)參考書使用。
本書從電路基本原理的介紹開始,對各種類型的電子元器件進行了詳細具體的分類介紹。首先重點介紹了包括電阻,電感,電容,變壓器等在內(nèi)的基本電子元器件;然后分別介紹了各種半導(dǎo)體器件、光電器件、各種傳感器、運算放大器、直流穩(wěn)壓和調(diào)壓器件、電聲器件等專用元器件;介紹了各種濾波電路的設(shè)計及實用電路、各種振蕩電路及555時基電路;在數(shù)字電路中,從各種門電路、觸發(fā)器開始,詳細介紹了各種中規(guī)模集成數(shù)字器件,如寄存器、計數(shù)器、編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)分配器、數(shù)字顯示器,以及大規(guī)模集成電路的存儲器、可編程邏輯器件、微處理器和模塊化電子設(shè)備等;在電機及控制電路中,介紹了直流電動機、伺服電動機和步進電動機等。詳細提供了各種元器件的型號、參數(shù)、接線引腳、外型、實物圖片等,并給出了典型的實用電路圖,清晰的手繪電路圖多達750余幅;特別需要指出的是,本書結(jié)合圖解方法,詳細地介紹了制作實用電子電路的過程、方法、步驟和注意事項,以及常用儀器儀表的操作使用,元器件的選擇,安全操作等,細節(jié)幾乎面面俱到,這也是本書的一大特點。
本書內(nèi)容豐富,資料翔實新穎,涉及領(lǐng)域范圍極廣,敘述清晰細致,語言生動風(fēng)趣,圖文并茂,給出了大量的元器件參數(shù)圖表和特性曲線以及各種實用電路的組成和工作過程的詳盡分析,并給出了很多計算和分析例題來幫助讀者理解內(nèi)容;本書提供了篇幅很大的附錄,對電力系統(tǒng)及家用供電系統(tǒng)作了簡明但全面的介紹,收錄了誤差分析、常用公式等內(nèi)容。因此,本書是一本非常有實用價值的參考書。可作為電子工程技術(shù)人員,電子愛好者的電子元器件和實用電子電路的工具參考書,也可以作為大專院校的教學(xué)參考書。
本書的第2章由王仲奕翻譯;第3章的3.3節(jié)、3.4節(jié)、3.5節(jié)三節(jié)及第4章由劉曉暉翻譯;第5章、第6章、第7章、第8章、第9章、第10章、第11章、第15章、第16章及第3章的3.1節(jié)、3.2節(jié)、3.7節(jié)三節(jié)由郭福田翻譯;序言、第1章、第12章、第13章、第14章、第17章及第3章的3.6節(jié)、3.8節(jié)、3.9節(jié)三節(jié)、附錄及索引等其他內(nèi)容由夏建生翻譯。
由于譯者水平有限,錯誤和疏漏在所難免,懇請讀者批評指正。
序言
電子領(lǐng)域的設(shè)計家們不僅要擁有理論知識、洞察力和創(chuàng)造力,還要具備專業(yè)技術(shù),能將自己的想法轉(zhuǎn)變成實際生活中的應(yīng)用電子產(chǎn)品。本書旨在從理論和實際兩個方面,幫助讀者直觀地理解電子學(xué),激發(fā)讀者的創(chuàng)造力。
本書以指導(dǎo)讀者進行發(fā)明設(shè)計為目的,適合于電子學(xué)基礎(chǔ)知識薄弱、甚至包括根本沒有相關(guān)知識的初學(xué)者。因此,它既是一本適合教師、學(xué)生和電子設(shè)計初級愛好者使用的入門教材,也是一本可供專業(yè)技術(shù)人員和更高級別愛好者使用的、有價值的參考書。
關(guān)于第四版
第四版主要增加了一章新內(nèi)容,即可編程邏輯,這一章著重介紹了FPGA(fieldprogrammable gate arrays, 現(xiàn)場可編程門陣列)的使用,介紹了如何使用原理圖編輯器和Verilog硬件描述語言(Verilog HDL)來對FPGA開發(fā)板進行編程
這本書(第四版)經(jīng)歷了多次的內(nèi)容更新,對一些不再符合現(xiàn)代電子的和過時的內(nèi)容進行了刪減,并且糾正了在第三版中發(fā)現(xiàn)的錯誤。
關(guān)于作者
Paul Scherz是一位系統(tǒng)運行管理者。他在美國威斯康辛大學(xué)獲得物理學(xué)的理學(xué)士學(xué)位。Paul也是一名發(fā)明家和業(yè)余電子愛好者,這是緣于他在大學(xué)的核工程與工程物理系和等離子物理系的工作經(jīng)歷中所培養(yǎng)起來的興趣。
Simon Monk博士具有控制論和計算機科學(xué)的學(xué)士學(xué)位及軟件工程的哲學(xué)博士學(xué)位。在當(dāng)了幾年大學(xué)教師后進入工業(yè)界,參與創(chuàng)辦了移動軟件公司Momot有限公司。他從青少年時期開始,就是一個活躍的電子愛好者,現(xiàn)在也是一名在電子技術(shù)和開源工具集方面的全職作家。Monk博士已經(jīng)出版了很多電子技術(shù)方面的書籍,包括Arduino和Respberry Pi計算機編程書籍,以及黑客電子方面的論著。
關(guān)于技術(shù)編審
Michael Margolis在開發(fā)和提供硬件和軟件解決方案方面有著超過40年的經(jīng)驗;他曾在索尼、朗訊/貝爾實驗室以及一些初創(chuàng)公司工作過。 Michael也是兩本書的作者,即Arduino Cookbook (Arduino大全)和Make an ArduinoControlled Robot: Autonomous and RemoteControlled Bots on Wheels(制作一個Arduino控制的機器人:自動駕駛和遙控機器人)。
Chris Fitzer是一個解決方案的架構(gòu)師和技術(shù)經(jīng)理,他于2003年在曼徹斯特大學(xué)科學(xué)與技術(shù)研究所(UMIST)獲得電氣與電子工程博士學(xué)位,此前在1999年獲得了一級榮譽學(xué)位(學(xué)士)。他目前領(lǐng)導(dǎo)著一個全球團隊,開發(fā)和部署世界各地的智能電網(wǎng)技術(shù)。從他的前期工作,已經(jīng)看到Cris推動了歐洲對ZigBee智能能源(ZSE)的興趣,并率先發(fā)布了世界首例認證的智能能源內(nèi)部顯示(IPD)和原型智能電表,他還撰寫和合著了許多智能電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的期刊論文。
致謝
衷心感謝在編寫這本書時給予我們很多幫助的各位朋友,特別要感謝對本書進行技術(shù)評審的Michael Margolis,Chris Fitzer和David Buckly。
這本書(第4版)的內(nèi)容準確性方面能夠在第3版的基礎(chǔ)上得到較大的提高和改進,首先要感謝的是巴克內(nèi)爾大學(xué)的Martin Ligare,他對該書進行了詳盡和非常有幫助的內(nèi)容勘誤;此外,對該書的校驗和勘誤作出貢獻的還有:Steve Baker(海軍研究生學(xué)院),George Caplan(韋爾斯利學(xué)院),Robert Drehmel,Earl Morris和Robert Strzelczyk(摩托羅拉公司),Lloyd Lowe(博伊西州立大學(xué)),John Kelty(內(nèi)布拉斯加州大學(xué)),Perry Spring(卡斯卡迪亞社區(qū)學(xué)院),Michael B Allen,Jeffrey Audia,Ken Ballinger(EIT),Clement Jacob,Jamie Masters和Marco Ariano等,感謝他們?yōu)樵摃某霭婊ㄙM了很多時間和精力。
同時要感謝Michael McCabe和Apoorva Goel,以及McGrawHill教育出版公司的每一位朋友,是他們的支持和嫻熟的業(yè)務(wù)能力才使得該書由書稿變成一本有價值的工具書。
Paul Scherz 和Simon Monk
Paul Scherz(美)保羅·施瓦茨,美國知名大學(xué)教授,長期從事電路等基礎(chǔ)課程的教學(xué)與研究工作,課堂教學(xué)生動,出版圖書多部,發(fā)表文章多篇,并曾多次獲得優(yōu)秀教學(xué)獎。
夏建生, 西安交通大學(xué)教授, 博士生導(dǎo)師, 長期從事電路、電機學(xué)等課程的教學(xué)與研究工作,發(fā)表論文多篇,出版圖書我部,完成縱向與橫向項目多個。
目錄
第1章 電子學(xué)簡介
第2章 基本理論
2.1 電子學(xué)概論
2.2 電流
2.3 電壓
2.4 導(dǎo)體的微觀結(jié)構(gòu)
2.5 電阻、電阻率和電導(dǎo)率
2.6 絕緣體、導(dǎo)體和半導(dǎo)體
2.7 熱和功
2.8 熱傳導(dǎo)和熱阻
2.9 導(dǎo)線規(guī)格
2.10 接地
2.11 電路
2.12 歐姆定律和電阻器
2.13 電壓源和電流源
2.14 電壓、電流和電阻的測量
2.15 電池的串并聯(lián)
2.16 開路和短路
2.17 基爾霍夫定律
2.18 疊加原理
2.19 戴維南定理和諾頓定理
2.20 交流電路
2.21 交流及電阻、電壓和電流的有效值
2.22 電力網(wǎng)
2.23 電容器
2.24 電感
2.25 復(fù)雜電路模型
2.26 復(fù)數(shù)
2.27 正弦電路
2.28 交流電路的功率(視在功率、有功功率和無功功率)
2.29 交流電路的戴維南定理
2.30 諧振電路
2.31 分貝
2.32 輸入和輸出阻抗
2.33 二端口網(wǎng)絡(luò)與濾波器
2.34 瞬態(tài)電路
2.35 周期非正弦電源電路
2.36 非周期電源
2.37 SPICE
第3章 基本電子電路元件
3.1 導(dǎo)線、電纜和連接器
3.2 電池組
3.3 開關(guān)
3.4 繼電器
3.5 電阻器
3.6 電容器
3.7 電感
3.8 變壓器
3.9 熔斷器和斷路器
第4章 半導(dǎo)體
4.1 半導(dǎo)體技術(shù)
4.2 二極管
4.3 晶體管
4.4 半導(dǎo)體晶閘管
4.5 瞬態(tài)干擾抑制
4.6 集成電路
第5章 光電子技術(shù)
5.1 光子簡介
5.2 燈
5.3 發(fā)光二極管
5.4 光敏電阻
5.5 光電二極管
5.6 太陽能電池
5.7 光電晶體管
5.8 光電晶閘管
5.9 光電耦合器
5.10 光纖
第6章 傳感器
6.1 一般原則
6.2 溫度傳感器
6.3 接近和觸摸傳感器
6.4 運動、力及壓力檢測裝置
6.5 化學(xué)物質(zhì)傳感器
6.6 光、輻射、磁性和聲音傳感器
6.7 GPS
第7章 實用電子技術(shù)
7.1 安全性
7.2 設(shè)計電路
7.3 萬用表
7.4 示波器
7.5 電子技術(shù)實驗室
第8章 運算放大器
8.1 運算放大器的水模擬系統(tǒng)
8.2 運算放大器的工作原理
8.3 運算放大器的相關(guān)理論
8.4 負反饋
8.5 正反饋
8.6 運算放大器的實際類型
8.7 運算放大器的特性
8.8 功率運算放大器
8.9 實踐中的注意事項
8.10 電壓和電流的偏移補償
8.11 頻率補償
8.12 比較器
8.13 帶遲滯的比較器
8.14 單電源比較器
8.15 窗口比較器
8.16 電平指示器
8.17 測量放大器
8.18 應(yīng)用
第9章 濾波器
9.1 濾波器設(shè)計須知
9.2 基本濾波器
9.3 無源低通濾波器的設(shè)計
9.4 濾波器的比較
9.5 無源高通濾波器設(shè)計
9.6 無源帶通濾波器設(shè)計
9.7 無源帶阻濾波器設(shè)計
9.8 有源濾波器設(shè)計
9.9 集成濾波器電路
第10章 振蕩器和定時器
10.1 RC間歇振蕩器
10.2 555定時器
10.3 壓控振蕩器
10.4 文氏電橋和雙T形振蕩器
10.5 LC振蕩器(正弦波振蕩器)
10.6 晶體振蕩器
10.7 微控制器振蕩器
第11章 穩(wěn)壓器和電源
11.1 穩(wěn)壓集成電路
11.2 穩(wěn)壓器的應(yīng)用
11.3 變壓器
11.4 整流器的封裝
11.5 幾種簡單的電源
11.6 關(guān)于波紋抑制的技術(shù)要點
11.7 相關(guān)問題
11.8 開關(guān)穩(wěn)壓器電源
11.9 開關(guān)電源
11.10 各種商品電源
11.11 電源的制作
第12章 數(shù)字電路
12.1 數(shù)字電路基礎(chǔ)
12.2 邏輯門
12.3 組合器件
12.4 邏輯器件系列
12.5 電源與測試邏輯IC
12.6 時序邏輯電路
12.7 計數(shù)器IC
12.8 移位寄存器
12.9 模擬/數(shù)字接口
12.10 顯示器件
12.11 存儲器件
第13章 微控制器
13.1 微控制器的基本結(jié)構(gòu)
13.2 微控制器舉例
13.3 評測板/開發(fā)板
13.4 Arduino
13.5 微控制器的接口
第14章 可編程邏輯
14.1 可編程邏輯
14.2 現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)
14.3 ISE和Elbert V2
14.4 Elbert 2開發(fā)板
14.5 下載
14.6 制定FPGA邏輯設(shè)計
14.7 Verilog
14.8 在Verilog中描述FPGA設(shè)計
14.9 模塊化設(shè)計
14.10 模擬仿真
14.11 VHDL
第15章 電動機
15.1 直流電動機
15.2 直流電動機的速度控制
15.3 直流電動機的方向控制
15.4 遙控伺服系統(tǒng)
15.5 步進電動機
15.6 步進電動機的類型
15.7 步進電動機的驅(qū)動
15.8 帶譯碼器的控制驅(qū)動器
15.9 步進電動機的識別
第16章 音頻電子技術(shù)
16.1 聲音概述
16.2 話筒
16.3 話筒的特性指標
16.4 音頻放大器
16.5 前置放大器
16.6 混頻電路
16.7 阻抗匹配
16.8 揚聲器
16.9 分頻網(wǎng)絡(luò)
16.10 驅(qū)動揚聲器的簡單集成電路
16.11 聲響設(shè)備
16.12 其他音頻電路
第17章 模塊化電子設(shè)備
17.1 集成電路產(chǎn)品
17.2 接口板和模塊化產(chǎn)品
17.3 即插即用模塊
17.4 開源硬件
附錄A 配電與家用配線
附錄B 誤差分析
附錄C 常用資料和公式