電工電子技術基礎是高等學校計算機類、航空航天類、機械類、自動化類、材料類等非電專業(yè)開設的專業(yè)基礎必修課。為適應高校工程認證、專業(yè)認證、新工科建設、數(shù)字化新形態(tài)教材的需求,本書將電路基礎模擬電子技術及數(shù)字電子技術有機地融為一體,采用數(shù)字富媒體一體化設計,力求體現(xiàn)知識性、實用性、趣味性及創(chuàng)新性。內容包括電路基本概念及基本定律、電路的基本分析方法、正弦交流電路、三相交流電路、一階電路暫態(tài)分析、半導體器件、基本放大電路、集成運算放大器、直流穩(wěn)壓電源、門電路和組合邏輯電路、觸發(fā)器和時序邏輯電路。內容處理詳略得當,基本概念講解清楚,分析方法剖析透徹,難易度適中。各章配有豐富的例題、思考題、習題、小結及工程實踐,方便學生自學和教師施教。本書力求精簡傳統(tǒng)內容,注重工程基礎和新技術及前沿知識的引入,以使讀者感到所學知識的實用性和系統(tǒng)性,真正體驗到電工電子技術基礎的可用性、有用性及特色。
本書可作為高等學校非電類專業(yè)本科生、大專生及成人教育相關專業(yè)的教材和教學參考書,也可供工程技術人員參考。
每章均以思政引例學習目標素養(yǎng)目標特別提示小結為主線進行編寫,重點突出,思政引領,落實課程思政目標。
資源已涵蓋視頻、課件、知識點解析、大綱、試題庫、作業(yè)庫、單元測試、小節(jié)測試、課程目標及思政引例,讀者可利用碎片化時間課外學習。
電工電子技術基礎是高等學校計算機類、航空航天類、機械類、自動化類、材料類等非電專業(yè)開設的專業(yè)基礎必修課,既有自身的理論體系,又有很強的實踐性、基礎性、應用性、拓展性和創(chuàng)新性。而且隨著5G通信、人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網技術飛速發(fā)展和計算機網絡技術及數(shù)智驅動技術的迅速普及,它已成為幾乎所有理工科本科生的必修課和經管類專業(yè)選修課。隨著科技進步及數(shù)字智能化,電工電子類實踐應用日新月異。為了適應高校工程認證、專業(yè)認證、新工科建設、大規(guī)模在線課程及數(shù)字教材的需求,適應圍繞以學生為中心的自主學習教學改革的要求,同時,由于課程教學學時多次大量壓縮,使內容多與學時少的矛盾更加突出,迫切需要優(yōu)化課程的體系結構和整合教學內容,因此有必要依據(jù)新工科新形態(tài)和成果導向教育(OBE)理念構建符合高素質復合型應用人才需求的新課程體系,將傳統(tǒng)課程體系知識點解構在學習情境中,編寫一本注重工程基礎、反映新技術和新方法、便于線上線下一體化的數(shù)字化新形態(tài)特色教材。
本書在編寫時立足于結構新穎,整體貫通,深入淺出,化難為易,好學易懂,凸顯特色,重點突出,思政引領,內外驅動,便于自學,利于教學。與同類教材相比,本書更加注重基本概念講解,壓縮傳統(tǒng)內容,增加應用性和新技術內容;強化系統(tǒng)概念,拓寬讀者知識面,培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力;注重解題技能訓練,加強工程分析、設計與實踐能力的培養(yǎng)。這是一本既能滿足教學基本要求又對其有所加深拓寬,適應當前融教、學、練、測、賽于一體的學習情境下的翻轉課堂教學模式,對非電專業(yè)非常適用并且符合實際需要的教材。本書具有如下特色:
1)本書體現(xiàn)電工電子技術課程教學保基礎、重實踐、少而精、拓知識的特點,整合電路基礎、模擬電子技術(以下簡稱模電)、數(shù)字電子技術(以下簡稱數(shù)電)內容,體現(xiàn)科學性,突出實踐性、應用性及創(chuàng)新性,滿足按學科大類招生下學時較少的教學需要。
2)課程思政,立德教育,專創(chuàng)融合。將思政教育引入電工電子技術基礎教材中,每章開頭思政引例,精選引語和提供導讀,啟發(fā)和勉勵學生發(fā)奮學習,回報社會。同時為學生了解該章編寫思路和學習方法提供指導,彰顯立德樹人價值引領的教學理念,落實課程思政目標。通過課程思政與教學內容融合,培養(yǎng)學生愛國奉獻的科學精神、工匠精神及家國情懷。
3)本書內容涵蓋計算機類、航空航天類、機械類、自動化類、材料類等非電專業(yè)研究領域,建立電路、模電、數(shù)電模塊庫,強化模塊組合。依據(jù)新工科和OBE理念工作情境對知識點實施重新排列、組合,按照工科不同專業(yè)人才培養(yǎng)要求,將傳統(tǒng)課程體系知識點解構在學習情境中。設計融教、學、做于一體的學習情境,將電工電子技術基礎建設成為理論與實踐、理論與大賽融合、教賽課一體的新工科創(chuàng)新課程,滿足不同專業(yè)學生利用學科交叉、滲透、融合來促進本學科學習的需求。
4)本書內容緊隨人工智能、互聯(lián)網 和經濟發(fā)展而更新,及時將新知識、新技術、新工藝和新案例等引入教材,為讀者提供符合時代需要的知識體系。每章均以思政引例學習目標素養(yǎng)目標特別提示小結為主線進行編寫。以學習目標開頭,幫助讀者能在學習前明確目標;每章結尾又將主要知識點進行梳理總結,并進行知識延展及工程實踐的探討。
5)本書編寫過程中,精心設計講授內容,力求做到由淺入深,循序漸進,精心編排講授內容之間的邏輯關系,采用分層次遞進的教、學、練融合結構,突顯電工電子技術課程的實踐性和創(chuàng)新性。討論元器件時,重點放在工作原理及其外特性和主要參數(shù)上;討論具體電路時,突出電路設計和重要指標計算;介紹電路時強調電路基本定理和基本方法,在此基礎上引入模電概念,通過介紹模電理論和應用,為數(shù)字電路分析做必要的知識儲備,最后介紹數(shù)字電路分析方法及集成電路應用。在教與學的同時多進行練和賽同樣很重要,因此每小節(jié)都有思考題,每章含有例題、選擇題、判斷題和計算題,測試對教學內容掌握情況,為后續(xù)學習做好鋪墊。
6)本書特點是電路圖較多,傳統(tǒng)黑板板書的教學方法難以提供較大信息量,而且不可避免地要畫大量電路圖,既費時又費力。為了適應新工科新形態(tài)教學改革需要,本書采用線上線下混合教學模式,線上資源輔助課堂教學。目前,電工電子技術基礎(河南省精品在線課程)資源已涵蓋視頻、課件、知識點解析、大綱、試題庫、作業(yè)庫、單元測試、小節(jié)測試、課程目標及思政引例,讀者可利用碎片化時間課外學習。圖文、動畫和微課視頻于一體,盡可能避免煩瑣而枯燥的公式推導。注重引導并啟發(fā)讀者理解、掌握電路的基本概念、基本理論和基本方法,注重培養(yǎng)讀者的工程實踐能力,盡可能地做到好懂易學。利用網站交互性在線測試與任課老師討論區(qū)答疑,使學生達到良好的學習效果。
全書分為3個模塊,共11章:第1~5章是電路模塊,包括電路基本概念及基本定律、電路的基本分析方法、正弦交流電路、三相交流電路、一階電路暫態(tài)分析;第6~9章是模電模塊,包括半導體器件、基本放大電路、集成運算放大器、直流穩(wěn)壓電源;第10、11章是數(shù)電模塊,包括門電路和組合邏輯電路、觸發(fā)器和時序邏輯電路。由于非電類專業(yè)對電工電子技術的要求不一,學時也有差別,本書參考學時為64學時。
本書數(shù)字化資源訪問地址及資源清單如下。
訪問地址:https://wwwicourse163org/course/ZZIA-1462102174
① 教學建議及課程思政
② 電子課件(PPT)
③ 電子教案(PDF)
④ 知識點解析(PDF)
⑤ 典型例題解析(PDF)
⑥ 重點、難點視頻
⑦ 工程應用
⑧ 小節(jié)測試
⑨ 單元測試
⑩ 知識拓展
本書由鄭州航空工業(yè)管理學院(以下簡稱鄭州航院)聯(lián)合鄭州大學、河南農業(yè)大學、信陽師范大學、河南開放大學共同編寫,出版得到河南省本科高校新工科新形態(tài)教材項目(2023-124)、河南省專創(chuàng)融合特色示范課程項目(2024-97)、河南省高等教育教學改革研究與實踐項目(2021SJGLX469、2023SJGLX334Y、2024SJGLX274)、河南省科技攻關項目(242102211013、242102211086)、產學合作協(xié)同育人項目(230704838125746)、鄭州航院創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)示范課程項目(2023-14)、鄭州航院課程思政項目(校教字[2024]4號)、鄭州航院實驗室開放項目(ZHSK2405)、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目(202410485001)和鄭州航院空天地電子創(chuàng)客工坊大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺(2024)的大力資助。全書由周鵬主編,負責定稿和統(tǒng)稿工作。其中周鵬編寫第1章及全書新工科專創(chuàng)融合案例,張文理、張國棟編寫第2章,陳永、張國棟編寫第3章,周鵬、張震編寫第4章,趙青編寫第5章和全書課程思政內容,周鵬、胡建東編寫第6章,趙雨斌、羅浩編寫第7章,秦玉鑫、趙恒編寫第8章,王玲編寫第9章,周鵬、陳宇編寫第10章,周鵬、朱曉珺編寫第11章。全書圖表繪制及公式編排由程琤、栗彥芬、布錦鈳、曾祥祝、宋曉菲、呂子悅共同完成。微課視頻由周鵬、張國棟錄制。 戰(zhàn)略支援部隊信息工程大學黃開枝教授為本書的編寫提出了很多寶貴修改意見。在編寫過程中,學習和借鑒了大量有關的參考資料,在此向所有作者表示深深的感謝。
由于編者水平有限,書中不妥之處在所難免,歡迎使用本書的教師、學生和工程技術人員提出意見和建議,以便改進和提高。
前言
第1章電路基本概念及基本定律
11電路及其模型
111電路
112電路模型
12電路基本物理量
121電流
122電壓
123電能和功率
13基爾霍夫定律
131基爾霍夫電流定律
132基爾霍夫電壓定律
14電路元件
141電阻元件
142電容元件
143電感元件
15電路的工作狀態(tài)
151通路狀態(tài)
152開路狀態(tài)
153短路狀態(tài)
16電路中電位計算
17內容拓展及專創(chuàng)應用
171基爾霍夫簡介
172工程實踐
18小結
19習題
第2章電路的基本分析方法
21電阻等效變換
211電阻串聯(lián)
212電阻并聯(lián)
213電阻混聯(lián)
22電源等效變換
221電壓源模型
222電流源模型
223理想電源等效變換
224電壓源與電流源模型等效變換
23支路電流法
24疊加定理
25戴維南定理
26內容拓展及專創(chuàng)應用
261戴維南定理
262工程實踐
27小結
28習題
第3章正弦交流電路
31正弦交流電的基本概念
311正弦交流電三要素
312正弦交流電相位差
313正弦交流電有效值
32正弦量的相量表示法
321復數(shù)及其運算
322正弦量的相量表示
33單一參數(shù)的交流電路
331電阻元件的正弦響應
332電感元件的正弦響應
333電容元件的正弦響應
34串聯(lián)交流電路
341電壓和電流關系
342功率
35正弦交流電路
351阻抗串聯(lián)和并聯(lián)
352正弦交流電路分析
36電路諧振
361串聯(lián)諧振
362并聯(lián)諧振
37內容拓展及專創(chuàng)應用
371非正弦周期信號電路的諧波分析
372工程實踐
38小結
39習題
第4章三相交流電路
41三相電源
411三相電源星形聯(lián)結
412三相電源三角形聯(lián)結
42三相負載的聯(lián)結
421負載星形聯(lián)結
422負載三角形聯(lián)結
43三相功率
431三相功率計算
432三相功率測量
44內容拓展及專創(chuàng)應用
441電能生產、輸送、分配和消費
442工程實踐
45小結
46習題
第5章一階電路暫態(tài)分析
51暫態(tài)過程與換路定則
511電路的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)
512暫態(tài)過程產生的原因
513換路定則與電路初始值確定
514研究暫態(tài)過程的意義及方法
52RC電路的響應
521RC電路的零輸入響應
522RC電路的零狀態(tài)響應
523RC電路的全響應
53一階電路的三要素法
54RL電路的響應
541RL電路的零輸入響應
542RL電路的零狀態(tài)響應
55內容拓展及專創(chuàng)應用
551動態(tài)電路的暫態(tài)分析方法
552工程實踐
56小結
57習題
第6章半導體器件
61半導體基礎知識
611本征半導體
612雜質半導體
62PN結
621PN結的形成
622PN結的特性
63二極管
631基本結構
632伏安特性
633主要參數(shù)
634二極管的應用
64特殊二極管
641穩(wěn)壓二極管
642光電二極管
643發(fā)光二極管
65晶體管
651晶體管結構及類型
652晶體管電流分配與放大作用
653晶體管特性曲線及主要參數(shù)
66內容拓展及專創(chuàng)應用
661電子技術發(fā)展歷史瀏覽
662工程實踐
67小結
68習題
第7章基本放大電路
71放大電路的組成及其性能
指標
711放大電路的組成
712放大電路的主要性能指標
72放大電路的分析
721靜態(tài)分析
722動態(tài)分析
73圖解分析
731輸入輸出信號的圖解分析
732非線性失真分析
74靜態(tài)工作點的穩(wěn)定
741靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路
742靜態(tài)工作點穩(wěn)定的原理
743放大電路的分析計算
75共集電極放大電路
751靜態(tài)分析
752動態(tài)分析
76內容拓展及專創(chuàng)應用
761電子管及其放大電路
762工程實踐
77小結
78習題
第8章集成運算放大器
81集成運算放大器概述
811集成運算放大器的組成
812集成運算放大器的主要參數(shù)及
特性
82放大電路中的負反饋
821反饋的基本概念
822反饋類型
823負反饋對放大電路性能影響
83基本運算電路
831比例運算電路
832加法運算電路
833減法運算電路
834積分運算電路
835微分運算電路
84正反饋振蕩電路
841正弦信號產生電路
842非正弦信號產生電路
85內容拓展及專創(chuàng)應用
851集成電路及反饋拓展應用
852工程實踐
86小結
87習題
第9章直流穩(wěn)壓電源
91直流穩(wěn)壓電源概述
911直流穩(wěn)壓電源的組成
912直流穩(wěn)壓的作用
92整流電路
921單相半波整流電路
922單相橋式整流電路
93濾波電路
931電容濾波電路
932電感濾波電路
94穩(wěn)壓電路
941穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路
942串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電路
95內容拓展及專創(chuàng)應用
951直流穩(wěn)壓電源
952工程實踐
96小結
97習題
第10章門電路和組合邏輯電路
101數(shù)字電路概述
1011數(shù)字電路和模擬電路
1012數(shù)制
102邏輯門電路
1021與門電路
1022或門電路
1023非門電路
1024復合門電路
103TTL