機(jī)電一體化系列教材·模擬電子技術(shù)文摘

第1章 半導(dǎo)體二極管、晶體管和場效應(yīng)晶體管

不管在分立元件電路中，還是在集成電路中，半導(dǎo)體二極管、晶體管和場效應(yīng)晶體管都是應(yīng)用最為廣泛的半導(dǎo)體器件。掌握這幾種半導(dǎo)體器件的工作原理是學(xué)習(xí)各種電子電路的基礎(chǔ)。本章首先介紹半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)，在此基礎(chǔ)上介紹半導(dǎo)體二極管、晶體管和場效應(yīng)晶體管的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、特性和主要參數(shù)。

1.1 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)

1.1.1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性

在自然界中屬于半導(dǎo)體的物質(zhì)有很多種，但用來制造半導(dǎo)體器件的材料主要有硅（Si）、鍺（Ge）和砷化鎵（GaAs）。這些半導(dǎo)體在電子技術(shù)中之所以得到廣泛的應(yīng)用，并不在于它們的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，而是因?yàn)樗鼈兊膶?dǎo)電性會(huì)隨外界條件的不同發(fā)生明顯的變化，并可以人為地加以控制。這種獨(dú)特的導(dǎo)電性表現(xiàn)在：

（1）熱敏性一些半導(dǎo)體對(duì)溫度的反應(yīng)很靈敏，其導(dǎo)電能力隨環(huán)境溫度升高而明顯增加，利用這種特性可以做成各種熱敏元件。

（2）光敏性有些半導(dǎo)體在受到光照時(shí)，導(dǎo)電能力也明顯增強(qiáng)，利用這種特性可以制成各種光電元件。

（3）摻雜性在純凈的半導(dǎo)體中摻入微量的其他元素（稱為雜質(zhì)），就可以使半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力大大增加。利用這一特性可以制成各種半導(dǎo)體器件。

半導(dǎo)體為什么具有這些獨(dú)特的導(dǎo)電性呢？這是由它內(nèi)部的原子結(jié)構(gòu)和原子之間的結(jié)合方式所決定的。一種物質(zhì)能否導(dǎo)電要看其內(nèi)部有無可以自由移動(dòng)的帶電粒子，這種帶電粒子稱為載流子。下面首先簡述半導(dǎo)體的原子結(jié)構(gòu)和載流子的形成。

1.本征半導(dǎo)體

用硅或鍺制造半導(dǎo)體器件時(shí)，必須形成單晶體。我們把純凈的沒有結(jié)構(gòu)缺陷的半導(dǎo)體單晶稱為本征半導(dǎo)體。2100433B

第2版前言

第1章 半導(dǎo)體二極管、晶體管和場效應(yīng)晶體管

1.1 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(shí)

1.1.1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性

1.1.2 PN結(jié)

1.2 半導(dǎo)體二極管

1.2.1 二極管的基本結(jié)構(gòu)

1.2.2 二極管的伏安特性

1.2.3 二極管的主要參數(shù)

1.2.4 二極管的直流電阻和交流電阻

1.2.5 二極管應(yīng)用舉例

1.2.6 特殊二極管

1.3 硅穩(wěn)壓管及其穩(wěn)壓電路

1.3.1 硅穩(wěn)壓管

1.3.2 硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路

1.4 半導(dǎo)體晶體管

1.4.1 晶體管的基本結(jié)構(gòu)

1.4.2 晶體管的電流控制作用

1.4.3 晶體管的共發(fā)射極特性曲線

1.4.4 晶體管的主要參數(shù)

1.5 絕緣柵場效應(yīng)晶體管

1.5.1 N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場效應(yīng)晶體管

1.5.2 N溝道耗盡型絕緣柵場效應(yīng)晶體管

1.5.3 P溝道絕緣柵場效應(yīng)晶體管

1.5.4 絕緣柵場效應(yīng)晶體管的主要參數(shù)

1.5.5 VMOS功率場效應(yīng)晶體管

1.5.6 場效應(yīng)晶體管的特點(diǎn)和使用注意事項(xiàng)

習(xí)題

第2章 交流放大電路

2.1 基本共發(fā)射極放大電路

2.1.1 基本共發(fā)射極放大電路的組成

2.1.2 放大電路的靜態(tài)分析

2.1.3 放大電路的動(dòng)態(tài)分析

2.2 放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定

2.2.1 溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響

2.2.2 分壓式偏置電路

2.3 共集電極放大電路

2.3.1 靜態(tài)分析

2.3.2 動(dòng)態(tài)分析

2.3.3 射極輸出器的應(yīng)用

2.4 共基極放大電路

2.5 阻容耦合多級(jí)放大電路

2.5.1 多級(jí)放大電路的組成及其耦合方式

2.5.2 阻容耦合多級(jí)放大電路

2.6 阻容耦合放大電路的頻率特性

2.6.1 頻率特性的概念

2.6.2 單級(jí)共射放大電路頻率特性的定性分析

2.6.3 多級(jí)放大電路的頻率特性

2.7 場效應(yīng)晶體管共源極基本放大電路

2.7.1 直流偏置電路及靜態(tài)分析

2.7.2 動(dòng)態(tài)分析

2.8 場效應(yīng)晶體管共漏極放大電路（源極輸出器）

習(xí)題

第3章 功率放大電路

3.1 無輸出電容的互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路

3.1.1 放大電路的三種工作狀態(tài)

3.1.2 OCL功放電路的組成和工作原理

3.1.3 輸出功率和效率

3.1.4 設(shè)置靜態(tài)偏置消除交越失真

……

第4章 集成運(yùn)算放大器基礎(chǔ)

第5章 負(fù)反饋放大器

第6章 集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用

第7章 信號(hào)發(fā)生器

第8章 直流穩(wěn)壓電源

第9章 電力電子器件及其應(yīng)用

第10章 Multisim的功能和應(yīng)用

參考文獻(xiàn)

《機(jī)電一體化系列教材·模擬電子技術(shù)(第2版)》和《數(shù)字電子技術(shù)》第2版配套，可作為高等學(xué)校機(jī)電專業(yè)本科生“電子技術(shù)”課程的理論課教材，也可供其他相關(guān)專業(yè)選用以及從事機(jī)電工程的工程技術(shù)人員參考。

《高職高專系列規(guī)劃教材:機(jī)電一體化技術(shù)》可作為大專院校的機(jī)電一體化、數(shù)控、機(jī)械等相關(guān)專業(yè)的專業(yè)課和專業(yè)選修課教材，也適合于職大、電大、函大等相關(guān)專業(yè)使用，并可供從事機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和維修的專業(yè)人士參考。

• 內(nèi)容敘述

《模擬電子技術(shù)（第5版）》在內(nèi)容取舍上，以應(yīng)用為目的，做到少而精、重點(diǎn)突出，淡化理論分析，突出集成電路的應(yīng)用，適度引入新器件和新技術(shù)；在敘述方法上，抓住重點(diǎn)問題的本質(zhì)，以詳略得當(dāng)?shù)恼Z言進(jìn)行說明，做到簡明扼要、深入淺出、層次分明、概念清楚 。

• 教材體系

《模擬電子技術(shù)（第5版）》課程體系以現(xiàn)代電子技術(shù)的基本知識(shí)、基本理論、基本技能為主線，突出器件與基本應(yīng)用相結(jié)合、基本知識(shí)與實(shí)用技術(shù)相結(jié)合、理論教學(xué)與實(shí)踐訓(xùn)練相結(jié)合；各章后均編有應(yīng)用知識(shí)及技能訓(xùn)練內(nèi)容，并列出技能訓(xùn)練項(xiàng)目。應(yīng)用知識(shí)有基本技能訓(xùn)練也有綜合技能訓(xùn)練，有電路組裝調(diào)試也有虛擬實(shí)驗(yàn)。保留了原教材的基本特色，同時(shí)全書采用彩色印刷。

《模擬電子技術(shù)（第5版）》以培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力和職業(yè)素養(yǎng)為目的，將課堂講授、課內(nèi)討論、課外自學(xué)、習(xí)題、自我檢測(cè)與技能訓(xùn)練等有機(jī)結(jié)合，形成優(yōu)化的教學(xué)體系 。

第1章引論

1.1概述

1.1.1引言

1.1.2機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本組成要素

1.1.3機(jī)電一體化系統(tǒng)的技術(shù)組成

1.1.4機(jī)電一體化技術(shù)與其他技術(shù)的區(qū)別

1.2機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.2.1機(jī)電一體化系統(tǒng)的分類

1.2.2機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）開發(fā)的類型

1.2.3機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設(shè)計(jì)方案的常用方法

1.2.4機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.2.5機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的工程路線

1.3機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)

1.3.1機(jī)電一體化的技術(shù)現(xiàn)狀

1.3.2機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)

思考題

第2章機(jī)電一體化機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論

2.1概述

2.1.1機(jī)電一體化對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的基本要求

2.1.2機(jī)械系統(tǒng)的組成

2.1.3機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想

2.2機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)的原則

2.2.1機(jī)電一體化系統(tǒng)對(duì)機(jī)械傳動(dòng)的要求

2.2.2總傳動(dòng)比的確定

2.2.3傳動(dòng)鏈的級(jí)數(shù)和各級(jí)傳動(dòng)比的分配

2.3機(jī)械系統(tǒng)性能分析

2.3.1數(shù)學(xué)模型的建立

2.3.2機(jī)械性能參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響

2.3.3傳動(dòng)間隙對(duì)系統(tǒng)性能的影響

2.4機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制

2.4.1機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)原理

2.4.2機(jī)械系統(tǒng)的制動(dòng)控制

2.4.3機(jī)械系統(tǒng)的加速控制

思考題

第3章機(jī)電一體化機(jī)械設(shè)計(jì)

3.1無側(cè)隙齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

3.1.1直齒圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

3.1.2斜齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

3.1.3錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

3.1.4齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

3.2滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)

3.2.1滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)

3.2.2滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的形式及應(yīng)用

3.2.3螺旋副零件與滑板連接結(jié)構(gòu)的確定

3.2.4影響螺旋傳動(dòng)精度的因素及提高傳動(dòng)精度的措施

3.2.5消除螺旋傳動(dòng)的空回的方法

3.3滾珠螺旋傳動(dòng)

3.3.1滾珠螺旋傳動(dòng)的特點(diǎn)

3.3.2滾珠螺旋傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式與類型

3.3.3滾珠螺旋副的精度

3.4滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌

3.4.1導(dǎo)軌的基本要求

3.4.2滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌的類型及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

3.4.3導(dǎo)軌間隙的調(diào)整

3.4.4驅(qū)動(dòng)力的方向和作用點(diǎn)對(duì)導(dǎo)軌工作的影響

3.4.5溫度變化對(duì)導(dǎo)軌間隙的影響

3.4.6導(dǎo)軌的剛度計(jì)算

3.4.7提高導(dǎo)軌耐磨性的措施

3.4.8導(dǎo)軌主要尺寸的確定

3.5滾動(dòng)摩擦導(dǎo)軌

3.5.1滾珠導(dǎo)軌

3.5.2滾柱導(dǎo)軌和滾動(dòng)軸承導(dǎo)軌

3.6靜壓螺旋傳動(dòng)與靜壓導(dǎo)軌簡介

3.6.1靜壓螺旋傳動(dòng)

3.6.2靜壓導(dǎo)軌

思考題

第4章機(jī)電一體化檢測(cè)系統(tǒng)

4.1概述

4.1.1檢測(cè)系統(tǒng)的組成

4.1.2傳感器的概念及基本特性

4.1.3信號(hào)傳輸與處理電路

4.2位移檢測(cè)

4.2.1模擬式位移傳感器

4.2.2數(shù)字式位移傳感器

4.3速度、加速度的檢測(cè)

4.3.1直流測(cè)速機(jī)速度檢測(cè)

4.3.2光電式轉(zhuǎn)速傳感器

4.3.3加速度傳感器

4.4力、扭矩和流體壓強(qiáng)檢測(cè)

4.4.1力、力矩檢測(cè)

4.4.2流體壓強(qiáng)傳感器

4.5傳感器前級(jí)信號(hào)處理

4.5.1測(cè)量放大器

4.5.2程控增益放大器

4.5.3隔離放大器

4.6傳感器接口技術(shù)

4.6.1傳感器信號(hào)的采樣/保持

4.6.2多通道模擬信號(hào)輸入

4.7傳感器非線性補(bǔ)償處理

思考題

第5章計(jì)算機(jī)控制及接口技術(shù)

5.1概述

5.1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成

5.1.2計(jì)算機(jī)在控制中的應(yīng)用方式

6.1.3典型的機(jī)電一體化控制系統(tǒng)

5.2工業(yè)控制計(jì)算機(jī)

5.2.1工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及要求

5.2.2單片微型計(jì)算機(jī)

5.2.3可編程序控制器（PC）

5.2.4總線工控機(jī)

5.3計(jì)算機(jī)接口技術(shù)

5.3.1接口、通道及其功能

5.3.2I/O信號(hào)的種類

5.3.3計(jì)算機(jī)和外部的通信方式

5.3.4I/O控制方式

5.3.5I/O接口的編址方式

5.4計(jì)算機(jī)接口設(shè)計(jì)

5.4.1I/O接口與系統(tǒng)的連接

5.4.2I/O接口擴(kuò)展

5.4.3模擬量的采樣與處理

5.4.4輸入/輸出通道

5.5D/A轉(zhuǎn)換器

5.5.1并行D/A轉(zhuǎn)換器的工作原理

5.5.2D/A轉(zhuǎn)換器的主要參數(shù)

5.5.38位D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832

5.5.412位D/A轉(zhuǎn)換器DAC1210

5.6A/D轉(zhuǎn)換器

5.6.1A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理

5.6.2A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)參數(shù)

5.6.38位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809

5.6.412位A/D轉(zhuǎn)換器AD574

5.6.5A/D轉(zhuǎn)換器與系統(tǒng)的連接及舉例

思考題

第6章伺服控制系統(tǒng)

6.1概述

6.1.1伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

6.1.2伺服系統(tǒng)的分類

6.1.3伺服系統(tǒng)的技術(shù)要求

6.2執(zhí)行元件

6.2.1執(zhí)行元件的分類及其特點(diǎn)

6.2.2直流伺服電動(dòng)機(jī)

6.2.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)

6.2.4交流伺服電動(dòng)機(jī)

6.3電力電子變流技術(shù)

6.3.1開關(guān)器件特性

6.3.2變流技術(shù)

6，4PWM型變頻電路

6.4.1SPWM波形原理

6.4.2單相SPWM控制原理

6.4.3三相SPWM控制原理

6.4.4SPWM逆變電路的調(diào)制方式

6.4.5SPWM型變頻器的主電路

思考題

第7章抗干擾技術(shù)

7.1產(chǎn)生干擾的因素

7.1.1干擾的定義

7.1.2形成干擾的三個(gè)要素

7.1.3電磁干擾的種類

7.1.4干擾存在的形式

7.2抗干擾的措施

7.2.1屏蔽

7.2.2隔離

7.2.3濾波

7.2.4接地

7.2.5軟件抗干擾設(shè)計(jì)

7.3提高系統(tǒng)抗干擾能力的措施

7.3.1邏輯設(shè)計(jì)力求簡單可靠

7.3.2硬件自檢測(cè)和軟件自恢復(fù)的設(shè)計(jì)

7.3.3從安裝和工藝等方面采取措施以消除干擾

思考題

……

第8章自動(dòng)化制造系統(tǒng)

參考文獻(xiàn)2100433B