作者：张兴伟
出版社：电子工业出版社
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全彩图解电子工程师入门手册试读：
前言
■ 在从事电气、电子技术工作前，适当的学习是必需的。有一句话说得很好：相对于因无知所付出的代价，教育学习的成本实在是微不足道。
■ 电子工程、电气工程作业的实践性非常强，对从业人员动手能力的要求也非常高。而技术人员的动手能力与其所掌握的电路知识紧密相关。
■ 在从事电气、电子技术工作前，适当的学习是必需的。有一句话说得很好：相对于因无知所付出的代价，教育学习的成本实在是微不足道。
■ 对电子技术学习与本书内容有一个初步的了解。
本套丛书共两册。初学者可先阅读本书，之后若想在电子技术领域更进一步，不妨再看看另一本——《全彩图解电子工程师应用手册》。
电子技术与现代生活息息相关，电子技术是一门非常广泛的学科。不论是在校学生还是社会人士，学习电子技术的人非常多。更有许许多多的人正准备开始学习电子技术。电子工程、电气工程作业的实践性非常强，对从业人员动手能力的要求也非常高。而技术人员的动手能力与其所掌握的电路知识紧密相关。学习电子技术如果仅仅是为了获得一些简单的维修技能，那很容易，选择基本经验型的维修类书籍，找机会多实践即可。但如果想真正深入学习电子技术而不仅仅是满足于一些简单的技能，就必须学习相关的电子技术理论。
在开始学习之前，读者首先可以问问自己：为什么想学习电子技术？通过学习，希望获得什么样的知识或技能？
想知道更多吗？看书吧，朋友！谁可以使用本书
本书内容深入浅出、图例丰富、生动形象，非常适合各类初学电子技术的人，包括自学者与相关专业的学生，对广大电子爱好者也不无裨益。
您会发现这本书是易学的，有用的。
使用这本书并没有很高的门槛，无须你有任何的电子基础，这里讨论的大多数内容都不涉及数学运算。
通常，初中文化程度以上的读者即可轻松阅读本书并理解。当然，如果你对中学物理、中学数学有一定了解的话是有帮助的，这本书中的一些内容或多或少会用到那些知识。但在一般情况下，大多数人都可轻松阅读其中的大部分内容。本书有什么特点
市面上关于电子技术的好教材很多，但大都依赖于严格的数学推导。毋庸讳言，这对于大多数人，特别是对于初学者、自学者来说，是有相当大的难度的。
本书是一本理论与实际并重的基础教材。但基础的教材并不是低级的教材，良好的基础才是深入实际之本。一开始就直奔高深的理论是不切实际的，没有扎实的基础，只会使自己中途败下阵来。本书着重于介绍模拟电子技术基础，目的在于使读者比较快速地入门，使读者初步掌握模拟电子电路的基本理论、基本知识与基本技能。
本书的一个重要特点就是面向实际，从实践出发对知识点予以描述，力求从“技术”与“技巧”层面来描述电子基础各方面的相关知识点。在介绍知识点时，结合实际电路、形象图例予以讲述，即使在讲述必要的数学推导时，也注意简明扼要、深入浅出、通俗易懂。
当然，你不要指望本书能解决你学习中遇到的所有问题，要学会善于查找、参阅相关技术资料。
本书共11章，分别介绍了基本概念、电阻、电容、电感、二极管、三极管、场效应管与有关手工操作的一些最基础的知识。
不要小觑这些基础的东西，在实际工作中，随时都会应用到这些基础知识。对于初学者而言，本书内容是丰富而实际的，它能引导你在电子技术方面快速入门。怎样才能成为一名电子技术员
许多人在学一种技术前，总是会问自己：能行吗？毋庸置疑，除了好的教材、好的老师外，自身的因素在很大程度上是决定性的。以我的经验和事后看来，可以肯定地说，任何人都可以成为一个电子技术员，如果他们努力提升以下三个方面的成功因素的话。
■ 兴趣、资质、实践
人们常说，兴趣是最好的老师。你正在阅读本书，这告诉我你对电子技术是真的感兴趣。
你家里的一个灯不亮，但其他灯亮，你会怎样做？你家里的灯不亮，插座也没电，但邻居家有电，你会怎样想？这两个问题对于你来说不难吧？这说明你已具备最基本的资质特征了。
如果你想学好电子技术、在电子技术工作方面有愉快的体验，你必须有以下性格特征：
耐心——电子电路上所使用的许多元件很小，以至于掉一个元件到地上即意味着你差不多会永远失去它；在某些电路部位，可能存在高电压。因此，高度紧张的人不适合从事电子技术工作。你需要井井有条并放松，在从事实际工作时一次一个步骤，这需要耐心。
灵巧——正如刚才我告诉你的，许多元件非常小，虽然使用专业工具有一定的帮助，但你仍需要有一定的手眼协调和精细动作技能才能成功操作。
恒心——恒心意味着顽强持久，当学习变得艰难时没有放弃。如果你需要休息、呼吸一下新鲜空气，当然没问题，可是工作还等着你呢。对于任何一个电子技术员来说，耐心和坚韧的结合是成功的关键因素。
整理——坦率地讲，如果你没有螺丝和部件的整理计划而打算拆一部电子设备，你将会感到很后悔并痛心，因为你无法复原那台设备。你注意到这些必需的性格特征如何结合在一起吗？这需要耐心和恒心，并制订一个系统的计划来指导你的实际工作。幸运的是，这里的计划是指维持一个秩序井然的工作环境而不是复杂高深的导弹技术。
信心与勇气——最后，从事电子技术工作需要你有信心、有勇气。当有人信任你并让你检修他的电子设备时，说明他相信你的技术能力。不论你是否有信心或勇气，你都必须行动。信心与勇气，是你迈向成功的第一步。
所谓实践，就是要多动手。而动手却并不单指在工具、仪器、元器件、实际电路板等方面的具体操作，还包括动手画一画电路图，适当地阅读分析一些电路图，做一些电路计算，等等。如何学电子技术
如何学电子技术，这是一个很大的话题，简单地讲，应做到以下几点：
❶掌握基本的概念；
❷掌握基本电路；
❸掌握基本分析方法；
❹多动手实践。
应熟记那些基本的知识点。基本概念是不变的；但它的应用是灵活的，万变不离其宗。掌握基本电路，掌握基本电路的构成、正常工作的条件、电路的功用，等等。
复杂的电路都是在基本电路的基础上衍变而来的。基本电路的组成原则是不变的，但其他电路形式各不相同、千变万化。若记忆的仅仅是一个个孤立的电路，要真正学好技术是比较难的。
电路分析有不同的层面。在多数情况下，用基本概念、基本定律、基本公式即可分析理解电路。例如，一个RC高通滤波器电路可简单地用电容通高频阻低频的特性（知识点）来分析理解。
实际上，电学是离不开数学的。本书会涉及到一些数学公式与计算，但基本上都属于加减乘除的简单运算（这对于你应该不是问题）。当然，若是人工记忆笔头计算，肯定会感觉麻烦。但如果熟记一些基本公式，了解相关的公式，利用学生计算器或数学软件，计算也是很简单的。
不要将计算想得有多难，你所需要做的就是将相关数值代入相关的公式，敲几下按键或键盘，即可在计算器或数学软件中得到计算结果。需要注意的是输入参数的单位变换以及输入准确。
虽如上面所述，但基于本书的目的，你几乎可不用进行数学计算即可很好地完成本书的学习。
电具有一定的抽象性，它不能被触摸、看、听或闻到。在一定程度上，需要利用一些仪器，如万用表、示波器、频谱分析仪等来观察它。因此，电子技术工程人员熟练掌握必要的仪器设备使用方法是非常必要的。
对电子基础知识掌握到一定程度后，可利用仿真软件来辅助学习；利用仿真软件来设计、调试与分析电路，以加深对各知识点的理解；利用仿真软件内的各种虚拟仪器，可模拟操作各种测量，以进一步提高设计能力和实践能力。常用的仿真软件有Multisim、PSpice等。本书的读者大都希望通过学习能掌握一定程度的、能够拓展职业生涯的技能。而这里所说的技能就是利用相关领域的基础知识解决实际问题的能力。那么，如何发展并增强这样的技能呢？最佳的方法当然是理论学习与实践相结合。然而，要想真正掌握这样的技能，就必须利用一定的时间来学习、阅读、理解。你会惊异地发现，你所求解的大部分问题都会利用到简单的基础知识。学习基础知识的过程，初看是非常乏味的，然而这一过程非常必要。随着实践的深入、知识的增加，这一过程会变得越来越容易。随着时间的推移你会发现求解问题很快。花时间阅读、理解基础知识最终会为你节省大量的时间，同时也能避免失败。
在实践方面，可利用万用电路板搭建调试一些简单的电路，如三极管开关电路、简单的收音机电路、自动夜灯控制电路，等等。借此熟悉基本仪表操作、测量了解电路参数、验证所学知识并提高动手能力。这方面的实践对于初学者是最直观有用的。待到有一定的基础后，可购买一些晶体管收音机套件，用以组装、测量、调试。
花一两百元即可网购到许多电子元件，这点投资是值得的。电学中的数学
电子技术相关书籍可以分为两大类：一类基本上依赖于严格的数学推导（特别是一些教材性质的书），另一类则宣称不需要数学推导。
那么，究竟能否离开数学学电子技术呢？
答案是明确的：电子技术离不开数学。而这也是大多数人认为电子技术难学的最主要的原因之一。
不是所有的电子技术学习都对数学基础要求高。
如果你仅仅想从事一般的维修工作，那么简单的加减乘除知识即可；如果你想成为一个有一定水准的技术人员，需要学习较多的电路理论，三角函数、矢量与虚数实数等知识肯定会帮到你；如果你想成为学者型技术人员、从事研究开发，微积分等数学知识肯定是需要了解的。
实际上，除非是专门的电路分析课程，或是一些特别的工作领域，对于大多数学习电子技术的人来说，电子技术就是一种由基本定律、经验准则与大量电路技巧结合的简单的技术。
对于大多数电子技术员、电子工程师来说，并不主要依赖于数学方法来进行电路设计，而他们所设计电路的精确性、性能或可靠性并不会受到很大的影响。在懂得基本的电路理论后，自己的或来自别人的相关经验尤为重要。
若你将上面两段话简单理解为数学对于电子技术不重要，那就错了。对于大多数人（特别是初学者）来说，重点在于数学推导的结果，而不是数学推导的过程。如此，就相对简单很多。然而，如果你拿起笔参照着书的内容推导一下，无疑会使你的知识水平有质的飞跃。
当然，你得具备最基本的数学与逻辑推导能力。书中会给出一些估算公式，但任何书都不可能给出公式的所有形式，在进行某些计算（估算）时，你应能利用书中给出的基本公式推导出求解所需的公式。
例如，给出的基本公式是a=b（c-d），你应能明白如何求解b、c、d。
本书适用于广大的电子技术爱好者，包括相关专业学生、自学者。本书也可用于广大大中专院校、职业中学作为辅助教材，或相关专业的主要教材。对于大中专院校、职业中学电子及相关专业的学生、自学者来说，本书是一本非常难得的电路实践指导、实践经验获取的书。由于专业水平、条件与时间的限制，书中难免有不妥之处，敬请指正。
除署名作者外，参与本书资料整理与编写的人员还有钟云、郭小军、张素蓉、林庆位、钟晓、张菊慧、钟钦、张维荣、夏倩、康宇涛、康锦涛、夏菁、钟俏、康贤辉。CHAPTER 01基本概念目标 你完成本单元的学习后，应能：■ 了解电路的基本概念■ 掌握电压的单位及换算关系■ 掌握电流的单位及换算关系■ 明白电路的地与电器设备接地的区别■ 明白交流电与直流电的基本特征■ 掌握正弦交流电的基本电参数1.1 电路的基本概念
电路可分为电气与电子电路两大领域：
电气电路讲的是强电，主要研究的对象是电灯、开关、电动机、继电器、接触器与变压器等；
电子电路讲的是弱电，主要研究的对象是二极管、三极管、电路板、集成器、传感器、场效应管等。
简单地举例：电气电路解决如何建立一个插座电路，用以给手机充电；而电子电路则解决如何建立一个手机功能电路。插座没电，由电气方面解决；手机不能充电，由电子方面解决，如图1.1所示。图1.1 电气电路与电子电路■ 电路的组成
电路是电工技术和电子技术的基础。不论是电气电路还是电子电路，其电路的基本概念是相同的。把一些电气设备或元器件，按其所要完成的功能，用一定方式连接而成的电流通路（回路）称为电路。
更简单地讲，我们可以把电流所走的线路叫做电路。
来看一看我们熟悉的电筒：
单独的灯泡、电池、电筒组件都不是一个电路，它们仅仅是一个个独立的电路元素。
将灯泡、电池、电筒组件按一定方式组合在一起，有电流通路，才得到一个有实际功能的电筒电路，如图1.2所示。图1.2 电筒电路
在电子工程中，关注的是信号的产生、变换、传输或是能量的转移，要实现信号的传输或能量的转移，就需要有互连的电子（电气）设备，这种电子（电气）设备的互连就称为电路，其中的每一个组成部分称为电路元素。
电源、元器件、负载、用于电路元素连接的导线是电路最基本的元素。
在前面所述的电筒电路中，灯泡为负载，电池是电源，电筒组件包含了导线与开关。假如将它们以电路的形式画出来，则电筒电路如图1.3所示。图1.3 电筒实物电路连接示意图
每个电路都会有它的作用。一个电路的作用对象称为负载。例如，电筒灯泡是电池的负载，喇叭是音频放大器的负载。
在图1.3中，我们看到了电筒实物电路连接的示意图，实际上，在设计电路、分析电路的时候，使用实物电路连接图并不方便，也不实用。通常，用图形符号与连线来建立电路图，以便于阅读、分析。例如，上面的电筒电路可用图1.4所示的电路图来表示。图1.4 电筒的电路图
如果将图1.3所示的电筒实物电路连接示意图中的灯泡更换为白炽灯，将其中的开关更换为闸刀开关，将电池更换为220V的交流电，就得到了一个实际的电灯电路，如图1.5所示。这也是一个实际的电气电路。图1.5 电灯电路实物连接图及其电路示意图1.2 电的基础1.2.1 电压
在日常生活中谈及电池或电源时，总是会先关注这个电池或电源是多少伏。这个“伏”其实是“伏特”，指的就是电压，如图1.6所示。图1.6 电池的电压
水在水管中之所以能流动，是因为有着高水位和低水位之间的差别而产生的一种压力——水压。
想想看，将水管的出水口提高，超过水塔的高度，水还能流出来吗？
电压与水压的概念类似。电压是推动电荷定向移动形成电流的原因。电流之所以能够在导线中流动，也是因为在电路中不同点处有着高电势和低电势的差别，这种电势差就叫电压。
在电路中，任意两点之间的电位差称为这两点的电压。电压用符号“U”表示。
电压的单位是伏特，以意大利物理学家亚历山德罗·伏特的名字命名，用字母“V”表示。电压还有微伏（μV）、毫伏（mV）、千伏（kV）等单位。它们之间的换算关系是：1kV=1000V；1V=1000mV；1mV=1000μV
应注意的是，电压是跨接在某个器件两端或两点之间的。
在图1.7中，可以从左图a、b两点给洗衣机加上220V的交流电压，洗衣机因此可以工作。也可以给右图的a、b两点加上220V的交流电压。不论c、d两点是否接有电器，c、d之间都有220V的电压。其实插座电路就是如此，我们可以假设c、d两点就是插座的两个插孔。图1.7 加电压图示
大多数情况下，用正号（+）、负号（-）来定义电压的极性或参数的方向。例如，左图中U有如下的一些解释：ab
❶U为a点与b点之间的电压，a点的电位比b点的电位高U伏；abab❷相对于b点而言，a点的电位是U。ab
假如给a、b两端加的是1.5V的电池电源，则如图1.8所示。图1.8 加电池电源（1）
U为1.5V，a点的电位比b点的电位高1.5V；相对于b点而言，aab点的电位是1.5V。
图1.9所示的是另一种电压表示方法。在这里，b点比a点高-1.5V。可以看到，这里的+、-只是标识电压的参考方向。当电压的实际方向与参考方向一致时，电压值为正；反之，电压值为负。图1.9 加电池电源（2）■安全电压
安全电压，是指人体接触后不致使人直接死亡、残疾的电压。
行业规定安全电压为不高于36V，但一般环境条件下允许持续接触的“安全特低电压”是24V。需注意的是，一个电源对于人是否安全，不仅仅要看电压，还与电流相关。1.2.2 电流
可以简单地这样理解——电是流动的。想想看，若电不是流动的，怎么从发电厂输送到我们家里？电就好比自来水，电线就好比水管。
自由电子的定向移动就形成电流。电流的大小称为电流强度，用字母I表示。电流的单位是安培，以法国数学家和物理学家Andre-Marie Ampere的名字命名，用字母A表示。
除了安培，常用的电流单位有千安（kA）、毫安（mA）及微安（μA）。它们之间的换算关系是千进制：1kA=1000A 1A=1000mA 1mA=1000μA■安全电流
一个电源对于人是否安全，除电压外，还与电流相关。
通常认为，对人体安全的电流大小为10mA。
电击对人体的危害程度主要取决于通过人体的电流大小和时间长短，如图1.10所示。图1.10 电流对人体的伤害1.2.3 电路中的“地”
地是与电路相关的一个很重要的概念。地的经典定义是作为电路或系统基准的等电位点或平面。电路中“地”的分类与作用有多种。电路的“地”又称参考“地”，就是零电位的参考点，也是构成电路信号（电流）回路的公共段，它为设备中的所有信号电流提供了一个公共参考电位。在电路图中，通常用图形符号或来标识。电子电路中的“接地”与电气线路中的“接地”是不同的——两者概念不同，目的也不同。电子电路中的“地”通常是电路信号回路的公共点，通常是由电源的负极与“地”相连——电路板上大片的铜皮或金属屏蔽罩都是“地”。
电气线路、电器设备的接地通常是指“接大地”，并不是为线路电流、设备内的信号提供回路公共点，而是使设备外壳（与人体接触的部位）与大地等电位（为零），相当于一个保护、隔离层，如图1.11所示。图1.11 电气线路和电子电路的“地”
设备接大地是为了保护人员安全而设置的一种接线方式。洗衣机、冰箱等家用电器的三脚插头中，位于三角顶点的通常就是专门的接地端。不要将上面所述的设备外壳的接地与设备内部电路中的地等同起来，也千万不要将上面所述的设备外壳接地（地线）与220V交流电中的“零线”等同起来，如图1.12所示。如果使设备外壳与零线等同（连接在一起），可能会对使用者带来致命的伤害。图1.12 切记不要将零线等同于接地线
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