圖書信息
書名：電工電子技術與EDA基礎（上）
書號：9787302078180
作者：段玉生等
定價：35元
出版日期：2004-5-29
出版社：清華大學出版社
內容簡介
本套教材分上、下兩冊。上冊主要講授“電工技術”與相關的EDA知識，包括電路的基本理論和分析方法、EDA基礎知識（SPICE）、磁路與變壓器、電動機的原理及套用、繼電器一接觸器控制和可程式控制器（PLC）等內容，附錄中還介紹了幾種相關軟體（電路仿真軟體AIM——SPICE、SPICE OPUS和Multisim,PLC編程軟體Step7 Micro Win)的使用方法。教材內容軟硬結合，選材新穎，通俗易懂；概念敘述準確、精煉，便函於讀者自學。本書既包含了傳統的電工學基本內容，又介紹了電路仿真軟體，是一本將電路基本理論和EDA技術結合起來的頗具特色的教材。本教材是根據電工、電子技術的發展和課程改革的需要，為高等學校理工科非電類專業本科學生編寫的，也可以作為高等理工科電類專業學生的參考書，或作為EDA初學者的參考教材。
目錄
第1章電路的基本概念和分析方法1
1.1電路中的物理量及其正方向2
1.1.1電路中物理量的實際方向2
1.1.2電路分析中的假設正方向3
1.1.3電功率4
1.2電路元件5
1.2.1無源元件5
1.2.2有源元件8
1.3電路的基本定律14
1.3.1歐姆定律14
1.3.2克希荷夫定律15
1.4電路的兩種基本分析方法17
1.4.1支路電流法18
1.4.2節點電位法20
1.5線性電路中的兩個重要定理23
1.5.1疊加定理23
1.5.2等效電源定理25
1.6受控源電路及分析34
1.6.1受控源的概念34
1.6.2受控源的類型及符號34
1.6.3含受控源電路的分析35
本章小結39
習題40
第2章電路仿真程式SPICE入門46
2.1SPICE簡介46
2.2SPICE電路檔案48
2.2.1在SPICE中怎樣描述電路48
2.2.2元件值的寫法49
2.2.3電路檔案的編輯與運行50
2.3元件語句50
2.3.1電阻、電容和電感50
2.3.2電源50
2.4直流分析語句52
2.5輸出語句54
2.6子電路的定義和調用54
2.7.model語句與二極體、開關在SPICE中的表示法55
2.7.1.model語句55
2.7.2開關模型56
2.7.3二極體模型57
2.8用SPICE分析直流電路舉例58
本章小結61
習題61
第3章正弦交流電路64
3.1概述64
3.2正弦量的數學描述65
3.2.1正弦量的三要素65
3.2.2同頻率正弦量作加減運算的特點68
3.2.3正弦量的相量表示法69
3.3單一參數的正弦交流電路72
3.3.1純電阻電路72
3.3.2純電感電路74
3.3.3純電容電路76
3.4RLC串聯電路79
3.4.1RLC串聯電路中電壓和電流的關係及阻抗79
3.4.2RLC串聯電路中的功率81
3.5交流電路的分析方法83
3.5.1阻抗的串並聯83
3.5.2一般交流電路的分析方法86
3.5.3功率因數的提高89
3.6諧振現象與交流頻率特性92
3.6.1串聯諧振和並聯諧振92
3.6.2電路的頻率特性99
3.7SPICE在正弦交流電路分析中的套用106
3.7.1SPICE中正弦交流電源的表示方法106
3.7.2電阻、電感、電容在SPICE中的表示方法107
3.7.3SPICE中的弛豫分析語句 .tran108
3.7.4交流分析語句 .ac109
本章小結113
習題113
第4章三相交流電路119
4.1三相交流電源119
4.1.1三相電動勢的產生119
4.1.2三相交流電源的連線120
4.2三相負載及三相電路的分析122
4.2.1負載星形連線及分析123
4.2.2負載三角形連線及分析126
4.3三相電路的功率127
4.3.1三相電路功率的計算127
4.3.2三相電路功率的測量128
4.4三相電路的相序130
4.5用SPICE分析三相交流電路131
本章小結133
習題133
第5章非正弦周期交流電路137
5.1概述137
5.2非正弦周期交流信號的分解138
5.3非正弦周期交流電路的計算141
5.4有效值和平均功率的計算143
5.4.1有效值143
5.4.2平均功率144
5.5脈衝信號源在SPICE中的表示法與傅立葉分析（.Fourier）語句145
5.5.1脈衝信號源在SPICE中的表示法145
5.5.2SPICE中的非線性受控源146
5.5.3SPICE的傅立葉分析（.Fourier）語句146
5.6用SPICE分析非正弦電路舉例147
本章小結150
習題150
第6章電路的過渡過程154
6.1概述154
6.2換路定理及起始值的確定155
6.2.1換路定理155
6.2.2起始值的確定156
6.3一階電路過渡過程的分析方法158
6.3.1經典法159
6.3.2三要素法162
6.3.3用疊加法求一階電路的回響169
6.4脈衝激勵下的RC電路171
6.4.1微分電路171
6.4.2積分電路172
6.4.3序列脈衝作用下的RC電路173
6.5含有多個儲能元件的一階電路175
6.5.1多個儲能元件可等效為一個儲能元件的一階電路175
6.5.2起始值不獨立的一階電路175
6.5.3實用電路舉例——脈衝分壓電路178
6.6二階電路過渡過程簡介181
6.6.1RLC電路二階過渡過程求解的簡要說明182
6.6.2二階過渡過程的特點183
6.7用SPICE分析電路的過渡過程舉例184
本章小結186
習題187
第7章磁路與變壓器191
7.1磁路191
7.1.1磁場的基本物理量191
7.1.2磁性材料的特點193
7.1.3磁路計算的基本定律194
7.1.4磁路的分析和計算方法196
7.2變壓器的工作原理與套用199
7.2.1變壓器的分類199
7.2.2互感與互感係數200
7.2.3變壓器的工作原理202
7.2.4變壓器的運行特性204
7.2.5變壓器的使用205
7.3專用變壓器207
7.3.1自耦變壓器207
7.3.2儀用互感器208
7.4互感器和理想變壓器在SPICE中的表示方法209
7.4.1互感器在SPICE中的表示方法209
7.4.2理想變壓器在SPICE中的表示方法209
7.5用SPICE分析變壓器電路舉例210
本章小結213
習題213
第8章電動機 217
8.1三相異步電動機217
8.1.1三相異步電動機的結構及轉動原理217
8.1.2三相異步電動機的等效電路223
8.1.3三相異步電動機的電磁轉矩和機械特性225
8.1.4三相異步電動機的銘牌數據及套用229
8.2單相異步電動機235
8.2.1單相異步電動機的結構和工作原理235
8.2.2單相異步電動機的啟動237
8.2.3三相異步電動機的單相運行238
8.3直流電動機239
8.3.1直流電動機的主要結構239
8.3.2直流電動機的工作原理240
8.3.3機械特性241
8.3.4直流電動機的調速243
8.3.5直流電動機的使用245
8.3.6直流電動機的額定值247
8.4控制電動機247
8.4.1步進電動機247
8.4.2伺服電動機250
本章小結252
習題252
第9章繼電器?接觸器控制254
9.1常用低壓電器254
9.1.1手動電器254
9.1.2自動控制電器255
9.2基本控制環節259
9.2.1直接啟動停車控制259
9.2.2電動機正反轉控制261
9.2.3行程開關和行程控制262
9.2.4時間繼電器和延時控制263
9.3控制電路綜合舉例265
本章小結269
習題270
第10章可程式控制器273
10.1概述273
10.1.1可程式控制器的產生及發展273
10.1.2可程式控制器的組成與工作原理274
10.1.3西門子S7?200可程式控制器簡介280
10.2S7?200 PLC 程式設計基礎281
10.2.1可程式控制器的程式語言與程式結構281
10.2.2S7?200 PLC存儲器的數據類型與定址方式285
10.3S7?200 PLC 的基本指令(SIMATIC指令)290
10.3.1位邏輯指令290
10.3.2定時器指令295
10.3.3計數器指令298
10.4數字量小型PLC控制系統程式設計舉例299
10.4.1PLC控制系統設計的一般步驟299
10.4.2梯形圖的經驗設計方法300
10.4.3PLC順序功能圖的設計方法簡介307
本章小結307
習題308
附錄AAIM?SPICE的使用方法310
附錄B混合電路仿真軟體SPICE OPUS使用說明321
附錄CMultisim V7使用說明326
附錄DSTEP 7?Micro/WIN32編程軟體使用指南337
附錄E用電安全技術知識352
附錄F本書用到的SPICE3F5語句357
附錄G常用電工電子術語中英文對照表365
參考文獻377
Chapter 1Fundamental Conceptions and Basic
Methods of Circuit Analysis1
1.1Circuit Quantities and Polarities2
1.1.1Real Directions of Circuit Variables2
1.1.2Reference Directions3
1.1.3Electric Power4
1.2Circuit Elements5
1.2.1Passive Elements5
1.2.2Active Elements8
1.3Basic Laws in Circuit14
1.3.1Ohm?s Law14
1.3.2Kirchhoff?s Laws15
1.4Basic Methods of Circuit Analysis17
1.4.1Branch Current Method18
1.4.2Node Voltage Method20
1.5Circuit Theorems23
1.5.1Superposition Principle23
1.5.2Thevenin?s Theorem and Norton?s Theorem25
1.6Circuits Containing Dependent Sources34
1.6.1Concept of Dependent Sources34
1.6.2Dependent Sources and Their Symbols34
1.6.3Analysis Methods of Circuits Containing
Dependent Sources35
Summery39
Problems40
Chapter 2SPICE Fundamentals46
2.1SPICE Introduction46
2.2SPICE Circuit File48
2.2.1How to Describe a Circuit in SPICE48
2.2.2Component Value in SPICE49
2.2.3Edit and Run Circuit Files50
2.3Element Statements50
2.3.1Resistors, Capacitors and Inductors50
2.3.2Sources50
2.4DC Analysis Statements52
2.5Output Statements54
2.6Sub?circuits54
2.7.model Statement , Diode and Switch 55
2.7.1.model Statement55
2.7.2Switch Models56
2.7.3Diode Model57
2.8Examples58
Summery61
Problems61
Chapter 3Sinusoidal Steady?State Circuit Analysis64
3.1Introduction64
3.2Mathematical Description of a Sinusoidal Quantity65
3.2.1Three Factors of Sinusoidal Quantities65
3.2.2Addition?Subtraction Operations of Sinusoidal Quantities with
a Same Frequency68
3.2.3Phasor69
3.3Simple Sinusoidal Circuits72
3.3.1Resistor Circuit72
3.3.2Inductor Circuit74
3.3.3Capacitor Circuit76
3.4RLC Series Circuit79
3.4.1The Relation of Voltage and Current and Impedance79
3.4.2Electric Power in RLC Series Circuit81
3.5Analysis Methods of Sinusoidal Circuit83
3.5.1Series and Parallel Impedances83
3.5.2Analysis Methods86
3.5.3Power Factor Correcting89
3.6Resonance and Frequency Response92
3.6.1Series Resonance and Parallel Resonance92
3.6.2Frequency Response99
3.7Sinusoidal Steady?State Circuit Simulation Using SPICE 106
3.7.1Sinusoidal Source in SPICE106
3.7.2Resistor,Inductor,Capacitor in SPICE107
3.7.3.tran Statement108
3.7.Statement109
Summery113
Problems113
Chapter 4Three?Phase Circuit119
4.1Three?Phase Voltages119
4.1.1Generation of Three?Phase Electromotive Force119
4.1.2Connection of Three?Phase Voltages120
4.2Three?Phase Load122
4.2.1Wye?Connection Load123
4.2.2Delta?Connection Load126
4.3Three?Phase Power127
4.3.1Computational Method127
4.3.2Measurement of Three?Phase Power128
4.4Phase?Sequence130
4.5SPICE Example131
Summery133
Problems133
Chapter 5Nonsinusoidal Periodic Current Circuits137
5.1Introduction137
5.2The Fourier Series138
5.3Circuit Analysis of Nonsinusoidal Periodic Current Circuit141
5.4Effective Value and Averaging Power143
5.4.1Effective Value143
5.4.2Averaging Power144
5.5Pulse Source in SPICE and Fourier Analysis Statement (.Fourier)145
5.5.1Pulse Source Description in SPICE145
5.5.2Non?linear Dependent Sources146
5.5.3Fourier Analysis Statement (.Fourier) 146
5.6SPICE Examples147
Summery150
Problems150
Chapter 6Transient Analysis154
6.1Introduction154
6.2Initial Conditions of Switched Circuits155
6.2.1Switching Theorems155
6.2.2Calculating the Initial Conditions156
6.3First Order Circuits158
6.3.1Classical Method159
6.3.2Three?Factor Method162
6.3.3Response Analysis of a First Order Circuit with Superposition Method169
6.4The Response of a RC Circuit to a Pulse Input171
6.4.1The Differential Circuit171
6.4.2The Integral Circuit172
6.4.3The Response of a RC Circuit to a Sequential Pulse Input173
6.5First Order Circuit Containing Several Storage Elements175
6.5.1First Order Circuit Containing Series and Parallel Storage Elements175
6.5.2Complex First?Order Circuit175
6.5.3Pulse Voltage Divider178
6.6Introduction to Second Order Circuits181
6.6.1A RLC Series Circuit182
6.6.2Characteristics of Second Order Circuits183
6 .7SPICE Examples184
Summery186
Problems187
Chapter 7Magnetic Circuit and Transformer191
7.1Magnetic Circuit191
7.1.1Basic Quantities of Magnetic Field191
7.1.2Magnetic Materials193
7.1.3Basic Laws194
7.1.4Analysis Method of Magnetic Circuit196
7.2Transformer199
7.2.1Transformer Classifications 199
7.2.2Mutual Inductor200
7.2.3Operational Principle of Transformer202
7.2.4Operational Characteristics of Transformer204
7.2.5Transformer Application205
7.3Special Transformers207
7.3.1Voltage Regulator 207
7.3.2Instrument Inductor208
7.4Inductor and Transformer in SPICE209
7.4.1Inductor209
7.4.2Ideal Transformer209
7.5SPICE Examples210
Summery213
Problems213
Chapter 8Electric Machines217
8.1Three?Phase Induction Motor217
8.1.1Structure and Basic Operation217
8.1.2Equivalent Circuit223
8.1.3Performance Characteristics225
8.1.4The Applications of Three?Phase induction Motors and Their Nameplates229
8.2Single?Phase Induction Motor235
8.2.1Basic Operation235
8.2.2Start?Up237
8.2.3Three?Phase Motor Supplied by Single?Phase Power Supply238
8.3DC Motors239
8.3.1Basic Structure 239
8.3.2Basic Operation240
8.3.3Mechanical Characteristics241
8.3.4The Speed?Control of DC Motors243
8.3.5Applications245
8.3.6The Rated Parameters of DC Motors247
8.4Control Motors247
8.4.1Stepping Motor247
8.4.2Servo?Motors 250
Summery252
Problems252
Chapter 9Relay and Contactor Control System254
9.1Control Devices254
9.1.1Manual Control Devices254
9.1.2Automatic Control Devices255
9.2Basic Control System259
9.2.1Start?up and Shut?down Controlling of Motor259
9.2.2Forward and backward rotation Control of Motor261
9.2.3Position Control262
9.2.4Time Relay and Time Delay Control263
9.3Examples265
Summery269
Problems270
Chapter 10Programmable Controller273
10.1Introduction273
10.1.1PLC History273
10.1.2Structure and Basic Operation274
10.1.3Introduction to S7?200 Programmable Controllers280
10.2S7?200 PLC Program Design281
10.2.1Programming language and Program Structure281
10.2.2S7?200 PLC Memory Data Types and Addressing Modes285
10.3S7?200 PLC Basic SIMATIC Instructions 290
10.3.1SIMATIC Bit Logic Instructions290
10.3.2SIMATIC Timer Instructions295
10.3.3SIMATIC Counter Instructions298
10.4Small PLC Control System Examples 299
10.4.1Basic Design Flow299
10.4.2Empirical Method300
10.4.3Sequential Block Method Introduction307
Summery307
Problems308
Index AAIM?SPICE User?s Guide310
Index BSPICE OPUS User?s Guide321
Index CMultisim V7 Basic Functions and Introduction326
Index DSTEP 7?Micro/WIN 32 Introduction337
Index EGrounding and Safety352
Index FSPICE3F5 Reference357
Index GGlossary365
Reference377
