计算机电路基础（第二版）

1．内容精选，基本理论以“必需够用”为度。在联系实际上，要求是基本理论的自然延续、有机结合，也以“必需够用”为度。还适当安排了一些选学内容，以符号※为标志。

2．依据高等职业教育的特点，强调理论与实际的有机结合，特别是在计算机科学技术方面的应用。

3．结构上强调逻辑简明、清晰、合理；在叙述上力图做到深入浅出、通俗易懂，概念准确，科学严谨。注重图形的直观解释作用，注重实际计算能力和分析解决实际问题能力的提高；贯彻少而精、启发式原则，培养学生独立思考、富于联想、触类旁通的发散思维能力。

4．给出较丰富的例题和参考题，帮助学生理解和消化教学内容。部分章后面有小结和本章逻辑线索图，帮助学生从整体上把握知识体系、领会知识间的相互联系，同时便于学生记忆。

5．文字、电路、元气件符号及插图，多数采用国家标准，并有相关说明。为了扩大读者视野，便于读者查看国内旧资料和国外资料也有意保留了一些非国家标准。

  第二版前言

  从第一版到现在，转瞬已是六年。感谢广大读者的支持，本书被评为“普通高等教育‘十一五’国家级规划教材”。

  计算机电路基础是一门综合性革新的课程，它依据减少内容重复、精简课程门类的原则，针对计算机、信息技术等相关专业学习硬件知识方面的需求，有机地融合了电路与磁路、模拟电子技术及数字电子技术等三门课所包含的内容，总学时由原来的三门课总共180~200学时缩短到90~100学时，腾出时间让学生学习更新更专业的知识，本课程的任务是：让学生学习最基本的电路知识，了解磁现象和电磁相互作用及其应用（如仪用电机、磁存储等），学习最基本的模拟电子电路知识，学习和掌握数字电路的基本知识，为进一步学习计算机硬件课程，如计算机组装与维护、微机原理、单片机、接口技术以及计算机控制技术等课程打下良好的基础。

本书第二版是在作者六年的教学实践以及广大读者的意见反馈的基础上修改的，降低了数学难度（如在相量的讲解上回避了复数），纠正了第一版中的错误；引入了一些新的科技成果。

  《计算机电路基础（第二版）》是为高职高专和应用型本科的计算机、信息技术类相关专业编写的电工技术（含电子技术）教材，可作为其他高等院校非电类相关专业的本科教材，本书也可供高等教育自学者参考。

本书按照高职高专及应用型本科的教学大纲的要求和教学特点进行编写。

在编写中，本书第二版保持了第一版的以下几条编写原则：

1．内容精选，基本理论以“必需够用”为度。在联系实际上，要求是基本理论的自然延续、有机结合，也以“必需够用”为度。还适当安排了一些选学内容，以符号※为标志。

2．依据高等职业教育的特点，本书强调理论与实际的有机结合，特别是在计算机科学技术方面的应用。

3．本书在结构上强调逻辑简明、清晰、合理；在叙述上力图做到深入浅出、通俗易懂，概念准确，科学严谨。本书注重图形的直观解释作用，注重实际计算能力和分析解决实际问题能力的提高；贯彻少而精、启发式原则，培养学生独立思考、富于联想、触类旁通的发散思维能力。

4．本书给出了较丰富的例题和参考题，帮助学生理解和消化教学内容。部分章后面有小结和本章逻辑线索图，帮助学生从整体上把握知识体系、领会知识间的相互联系，同时便于学生记忆。

5．本书文字、电路、元气件符号及插图，多数采用国家标准，并有相关说明。为了扩大读者视野，便于读者查看国内旧资料和国外资料也有意保留了一些非国家标准。

  本书共分12章。第1章为电路的基本概念和基本定律；第2章为正弦交流电路和电磁现象；第3章为半导体器件基本知识；第4章为基本放大电路；第5章为几种常用的放大电路；第6章为集成运算放大器；第7章为正弦波振荡电路；第8章为脉冲与脉冲电路；第9章为数字变量与逻辑函数；第10章为组合逻辑电路；第11章为时序逻辑电路；第12章为数字信息采集与处理。

  其中第1、2、8章由何超、郭明理、何翔、阳玉秋、易达宏等共同编写；第3章至第7章由余席桂和周永海编写；第9、10章由何超和杨兰芝编写；第11章由张曙晖和陈吹信编写；第12章由何超和陈吹信编写；何超教授任主编，余席桂任副主编。

  在本书第二版出版之际，我们沉痛悼念为本书作出了重大贡献的副主编——武汉理工大学余席桂先生。

编者诚挚地欢迎广大读者和各界人士批评指正本书的错误和不妥之处，提出宝贵的建议，以不断提高本书的编写质量。

在本书的编写过程中，得到了武汉理工大学、中国人民解放军第二炮兵指挥学院和武汉市国家软件示范学院、广东技术师范学院天河学院、广东白云学院等单位的大力支持和帮助；另外，吴保权、邝金海、蔡国铖、钟权峰、黄默涵、邓永敏、梁健智、陈志聪和刘颂健等为本书电子绘图、制作PPT课件和计算机录入做了大量的工作，在此一并表示感谢。

第二版前言
第一版前言
第1章  电路的基本概念和基本定律 1
本章提要 1
1.1  电路 1
1.1.1  电路的组成和电路图 1
1.1.2  电路的基本物理量 1
1.1.3  负载 7
1.1.4  电源 12
1.2  电路的基本定律 17
1.2.1  有源支路欧姆定律 17
1.2.2  基尔霍夫定律 18
1.2.3  叠加定理 28
1.2.4  戴维南定理 30
1.2.5  最大功率传输条件 32
※1.3  Y-Δ变换 33
本章小结 34
本章知识逻辑线索图 36
习题1 37
第2章  正弦交流电路和电磁现象 41
本章提要 41
2.1  正弦交流电的基本概念 41
2.1.1  正弦交流电的表示方法——三角函数式 42
2.1.2  表示正弦交流电变化快慢特征的物理量——频率 42
2.1.3  表示交流电大小的物理量——瞬时值、最大值、有效值 43
2.1.4　表示交流电变化位置的物理量——相位 43
2.2  正弦量的相量表示 46
2.2.1  正弦交流电的相量表示 46
2.2.2  相量图 48
2.2.3  用相量法求同频率正弦量的和与差——
          导出“基尔霍夫定律的相量形式” 48
2.2.4  正弦交流电路中电阻、电容、电感性能方程的相量形式 49
2.2.5  统一的伏安关系——欧姆定律的相量形式——阻抗和导纳的引入 52
2.2.6  正弦交流电路的相量分析方法 52
2.3  正弦交流电路的功率 60
2.3.1  一般正弦交流电路的功率 60
2.3.2  提高功率因数的意义和方法 63
※2.4  正弦交流电路的谐振 63
2.4.1  串联电路的频率特性和谐振现象 64
2.4.2  并联电路的频率特性和谐振现象 66
2.5  电磁现象及其应用 70
2.5.1  常见的电磁现象 70
2.5.2  磁场的基本物理量和基本规律 71
2.6  磁记录原理及其应用 74
2.6.1  模拟磁记录原理 74
2.6.2  数字磁记录原理 75
2.6.3  磁盘机 75
2.7  直流电动机 76
2.7.1  直流电机的基本结构 76
2.7.2  直流电动机的工作原理 77
2.7.3  直流电动机的励磁方式 78
※2.7.4  无刷直流电动机 78
※2.7.5  直线电动机 79
※2.7.6  步进电动机 80
※2.7.7  直流伺服电动机 81
2.8  变压器 82
2.8.1  变压器的基本结构 82
2.8.2  变压器的基本原理 84
2.8.3  电子电路中常用变压器 86
2.9  继电器、仪用开关和计算机接插件 88
※2.9.1  电磁式控制继电器 88
※2.9.2  热继电器 88
2.9.3  仪用开关 89
2.9.4  计算机常用接口 90
本章小结 92
本章知识逻辑线索图 93
习题2 94
第3章  半导体器件基本知识 97
本章提要 97
3.1  半导体的导电特性 97
3.1.1  本征半导体与本征激发 97
3.1.2  P型半导体和N型半导体 98
3.2  PN结与半导体二极管 99
3.2.1  PN结及其单向导电性 99
3.2.2  半导体二极管 101
3.2.3  稳压二极管 103
3.3  半导体三极管（晶体管或BJT） 104
3.3.1  半导体三极管的结构与符号 104
3.3.2  半导体三极管的连接方法 105
3.3.3  半导体三极管的电流分配与放大作用 106
3.3.4  半导体三极管的特性曲线 107
3.3.5  半导体三极管的主要参数 108
3.4  场效应管（FET） 109
3.4.1  结型场效应管的结构、符号与工作原理 109
3.4.2  结型场效应管的特性曲线 111
3.4.3  结型场效应管的主要参数 112
3.4.4  绝缘栅场效应管 113
本章小结 115
本章知识逻辑线索图 117
习题3 118
第4章  基本放大电路 121
本章提要 121
4.1  放大电路的主要性能指标 121
4.2  晶体管共射极放大电路 123
4.2.1  放大电路的组成及各元件的作用 123
4.2.2  静态与动态工作情况 123
4.3  共射极放大电路的分析方法 125
4.3.1  放大电路的图解分析法 125
4.3.2  放大电路的微变等效电路分析法 128
4.4  共射极放大电路静态工作点的稳定 131
4.4.1  温度对静态工作点的影响 131
4.4.2  分压式偏置电路 131
4.5  场效应管放大电路 134
4.5.1  自偏压电路 134
4.5.2  分压式自偏压电路 135
4.6　多级放大电路 136
4.6.1  多级放大电路的级间耦合方式 136
4.6.2  多级放大电路的性能分析 137
本章小结 139
本章知识逻辑线索图 140
习题4 141
第5章  几种常用的放大电路 144
本章提要 144
5.1  负反馈放大电路 144
5.1.1  反馈的基本概念 144
5.1.2  负反馈放大电路的一般方框图和基本关系式 144
5.1.3  负反馈的四种基本组态与判别 145
5.1.4  负反馈对放大器性能的影响 148
5.1.5  负反馈放大电路的特例——射极输出器 150
5.2  直流放大电路 152
5.2.1  直接耦合电路静态工作点的配置 152
5.2.2  抑制零点漂移的有效电路结构——差动放大电路 154
5.3  功率放大电路 157
5.3.1  功率放大电路的分类 157
5.3.2  乙类互补对称功率放大电路 159
5.3.3  交越失真与电路的改进措施 163
本章小结 164
本章知识逻辑线索图 166
习题5 167
第6章  集成运算放大器 170
本章提要 170
6.1  运放的基本结构和主要性能参数 170
6.1.1  运放的电路符号与基本结构 170
6.1.2  理想运放的特性 172
6.1.3  运放的主要性能参数 173
6.2  运放构成的基本电路 177
6.2.1  比例放大器 177
6.2.2  差分式放大器 179
6.3  运放在信号运算方面的应用 180
6.3.1  求和运算 180
6.3.2  积分运算 181
6.3.3  微分运算 183
6.3.4  对数运算 184
6.3.5  反对数运算 185
6.3.6  高级运算 185
6.4  运放其他应用示例 187
6.4.1  比较器 187
6.4.2  测量放大器 191
※6.4.3  有源滤波器 192
6.5  运放的调零与补偿 193
6.5.1  调零 193
6.5.2  补偿 194
本章小结 194
本章知识逻辑线索图 195
习题6 196
第7章  正弦波振荡电路 200
本章提要 200
7.1  概述 200
7.1.1  自激振荡的条件 200
7.1.2  自激振荡的建立和振幅的稳定过程 201
7.1.3  正弦波振荡电路的组成 202
7.2  RC振荡器 202
7.2.1  RC桥式振荡器 202
7.2.2  RC移相振荡器 205
7.3  LC振荡器 205
7.3.1  LC并联谐振回路的特性 205
7.3.2  变压器反馈式振荡器 207
7.3.3  电感三点式振荡器 208
7.3.4  电容三点式振荡器 209
7.4  石英晶体振荡器 211
7.4.1  石英晶体谐振器的阻抗特性 212
7.4.2  典型石英晶体振荡器 213
本章小结 213
本章知识逻辑线索图 215
习题7 216
第8章  脉冲与脉冲电路 218
本章提要 218
8.1  脉冲波形及其参数 218
8.2  RC电路的过渡过程 219
8.2.1  电容的充放电现象 219
8.2.2  RC电路的应用 220
8.3  晶体管的开关特性 223
8.3.1  晶体二极管的开关特性 223
8.3.2  二极管开关特性的应用 224
8.3.3  三极管开关特性 226
8.3.4  场效应管的开关特性 226
※8.4  非正弦信号的频谱及选频网络 227
8.4.1   非正弦周期信号的频谱分析 227
8.4.2  RC低通、高通滤波网络 228
本章小结 229
习题8 229
第9章  数字变量与逻辑函数 231
本章提要 231
9.1  数制与编码 231
9.1.1  数制 231
9.1.2  编码与码制 234
9.1.3  定点数与浮点数 235
9.1.4  计算机中的编码 236
9.2  逻辑函数和基本逻辑门电路 240
9.2.1  逻辑变量和逻辑函数 240
9.2.2  逻辑函数及其表示方法 242
9.3  逻辑代数的基本定律和运算规则 245
9.4  逻辑函数的化简法 246
9.4.1  逻辑函数的公式化简法 246
9.4.2  逻辑函数化简的卡诺图法 247
9.4.3  具有无关项逻辑函数的化简 250
9.4.4  多输出逻辑函数的化简 251
9.5  逻辑函数的门电路实现 252
9.5.1  TTL门电路 253
9.5.2  MOS金属半导体场效应管门电路 260
9.5.3  TTL集成电路和MOS集成电路的系列、性能比较及使用方法 260
9.6  集成门电路在脉冲电路中的应用 269
9.6.1　单稳态触发器 269
9.6.2  多谐振荡器 271
9.6.3　施密特触发器 273
9.6.4  555定时器 275
9.6.5　555定时器构成的单稳态触发器 276
9.6.6  555定时器构成多谐振荡器 277
9.6.7  555定时器构成施密特触发器 278
本章小结 280
习题9 280
第10章  组合逻辑电路 284
本章提要 284
10.1  组合逻辑电路的定义及特点 284
10.1.1  组合逻辑电路的定义 284
10.1.2  组合逻辑电路的特点 284
10.2  组合逻辑电路的分析 284
10.3  组合逻辑电路的设计 285
10.4  组合逻辑电路中的竞争险象 287
10.5  常见的组合逻辑电路 287
10.5.1  编码器和优先编码器 287
10.5.2  译码器 290
10.5.3  多路选择器 294
10.5.4  数值比较器 295
10.5.5  加法器 296
10.6  中规模集合组合逻辑电路（MSI）的应用 298
10.6.1  用一位全加器MSI构成多位加法器 298
10.6.2  用数据选择器组成函数发生器 300
10.6.3  用最小项译码器实现逻辑函数 302
10.6.4  用MSI设计组合电路的一般方法 304
本章小结 309
习题10 309
第11章　时序逻辑电路 311
本章提要 311
11.1　时序逻辑电路的定义和特点 311
11.1.1　时序逻辑电路的定义 311
11.1.2　时序逻辑电路的特点 311
11.2　触发器 312
11.2.1　基本触发器 312
11.2.2　时钟触发器 316
11.2.3　主从触发器 317
11.2.4  边沿触发器 319
11.2.5  RS触发器构成其他逻辑功能的触发器 321
11.3　时序逻辑电路分析 324
11.3.1　时序逻辑电路的功能描述方法 324
11.3.2  同步时序电路分析 325
11.3.3  异步时序电路分析 327
11.3.4  常用时序电路 328
※11.4　时序逻辑电路设计 336
11.4.1　时序逻辑电路设计要求 336
11.4.2　同步时序逻辑电路的设计方法 336
11.4.3　时序逻辑电路设计的物理实现 341
※11.5　应用示例 342
本章小结 343
习题11 344
第12章  数字信息采集与处理 350
12.1  多路转换单元 350
12.1.1  多路选择器 350
12.1.2  多路分配器 352
12.2  D/A转换器 354
12.2.1  转换器的基本原理 354
12.2.2  D/A转换器的分类、特点、用途 355
12.2.3  D/A转换器的应用 356
12.3  采样保持和模—数转换单元（A/D） 357
12.3.1  采样保持单元 357
12.3.2  A/D转换器及其应用 358
12.4  数据存储单元——存储器 365
12.4.1  随机存储器（RAM） 366
12.4.2  随机存储器RAM容量的扩展 369
12.4.3  只读存储器 371
※12.5  语音芯片及其应用 372
12.5.1  语音芯片的分类、特点及用途 372
12.5.2  语音芯片的应用 372
※12.6  可编程逻辑器件 374
12.6.1  可编程逻辑器件的特点 374
12.6.2  PLD逻辑电路图的画法 374
12.6.3  PLD器件的基本结构 376
12.6.4  高密度可编程逻辑器件 383
12.6.5  PLD的编程 383
本章小结 383
习题12 384
参考文献 385

1. 电路与电子技术Ⅲ——模拟电子技术 [主编 刘峰]
2. 电路设计与PCB制作实操教程 [主编 周永宏]
3. 电路与电子技术Ⅰ—数字电子技术 [主编 郑玉珍 王淑琴]
4. PCB设计与应用项目式教程 [主编 董梅 李翠玲]
5. Altium Designer 20 电路设计案例教程 [主编 王静 谢蓉]
6. 模拟电子技术（第二版） [主编 罗桂娥]
7. 电子设计与制作简明教程（第二版） [主编 邓延安]
8. 数字设计基础及应用 [主 编 余建坤]
9. Altium Designer 17电路设计案例教程 [主编 王静]
10. ARM/ST全国大学生智能设备创新大赛参赛指南及获奖作品案例实战（2016） [亿科未来]
11. 电路理论 [主 编 李 飞 李中华]
12. 电路与电子技术实验及Multisim仿真 [胡淑均 周天庆 戴哲转 夏秋华]
13. 电路分析基础（第四版） [主 编 付玉明]
14. 电路与模拟电子技术基础 [主编 刘献如 罗桂娥]
15. 通信电子线路 [主编 韩伟]
16. 模拟电子电路分析与应用 [主编 董圣英 闫学敏]
17. 数字电子电路分析与应用 [闫学敏 董圣英]
18. ARM/ST全国大学生智能设备创新大赛参赛指南及获奖作品案例实战（2015） [亿科信息（360eet） 编]
19. 数字电子技术 [主编 陈明义]
20. 电路与电子技术实验教程 [主编 张静秋]
21. 计算机电路基础（第三版） [主编 何超]
22. 电路分析与检测项目化教程 [安海霞]
23. 模拟电子技术基础 [何碧贵 韩德勋]
24. 电子设计与制作简明教程 [邓延安]
25. 电路基础分析 [何碧贵]
26. 数字电子技术案例教程 [主 编 刘晓阳 王平]
27. 电路简明教程 [余本海]
28. 电路基础与集成电子技术 [蔡惟铮]
29. Altium Designer winter 09电路设计案例教程 [王静 主编]
30. 电路分析基础（第二版） [付玉明 主编]