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适读人群 :可供广大电子技术工作者和电子爱好者使用,也可供相关电子设备维护人员参考。 所选电路经典实用、器件参数准确、调试方法得当,并给出了电路原理图与参数,对电路的性能特点和应用范围都进行了详细的说明,常见电子电路速查、速学、速用。
内容简介
本书介绍了日常生活、工作、办公等场所常用的经典电子电路200余例,按照功能分8章进行介绍,分别是控制功能电路、转换功能电路、放大功能电路、充电功能电路、定时功能电路、电源功能电路、报警功能电路和传感功能电路。
本书所选电路经典实用、器件参数准确、调试方法得当,并给出了电路原理图与参数,对电路的性能特点和应用范围都进行了详细的说明,可供广大电子技术工作者和电子爱好者使用,也可供相关电子设备维护人员参考。
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目录
第1章控制功能电路
1.1热敏电阻构成的电加热器温度自动控制电路1
1.2由NE555构成的电热毯控制电路1
1.3晶体调整管构成的恒温电热毯电路2
1.4由集成电路CD4013构成的电开水器自动控制电路2
1.5采用555时基电路的高精度温控电路3
1.6采用热敏电阻的运算放大器温控电路4
1.7采用TWH8751电子开关的温度控制器电路4
1.8采用TWH8778电子开关的温度控制器电路6
1.9由μA741构成的孵蛋箱温度自动控制器电路7
1.10由LM324构成的温度控制器电路7
1.11家用恒温箱控制电路8
1.12由μPC616温度传感器构成的温度控制电路9
1.13由PN结二极管传感器构成的温度控制电路10
1.14超温监测自动控制电路10
1.15由PN结二极管传感器构成的感温开关电路11
1.16由热敏电阻构成的淋浴器加热控制电路12
1.17由热敏电阻构成的温度自动控制电加热器12
1.18数显恒温控制器电路13
1.19采用分立元件构成的温度控制器电路14
1.20燃气热水器中脉冲点火控制器电路14
1.21仓储湿度控制电路15
1.22房间湿度控制器电路16
1.23湿度测量自动浇花器电路16
1.24汽车后窗玻璃自动去湿装置17
1.25由湿敏传感器KSC��6V构成的湿度控制电路18
1.26自动除湿控制电路19
1.27采用TC631的风扇转速控制电路19
1.28由555时基集成电路构成的小型直流电动机稳速电路20
1.29由NE555构成的小型直流电动机的转速控制电路21
1.30由CS4124构成的直流电动机PWM控制器21
1.31由CD4016B构成的直流电动机转速控制电路22
1.32由CC40106构成的光控窗帘电路23
1.33由555时基集成电路构成的电动窗帘控制器电路25
1.34楼梯灯控制电路26
1.35电灯多地控制线路26
1.36由555时基电路构成的多地控制开关电路27
1.37由555时基电路构成的多功能节电自动开关电路27
1.38用两只双联开关在两地控制一盏灯电路28
1.39光控夜灯控制电路29
1.40吊灯控制电路29
1.41两只单联开关控制两盏灯电路31
1.42楼房走廊照明灯自动延时关灯电路31
1.43交通警示灯控制电路32
1.44触摸式照明灯自动延时关灯电路32
1.45触摸式调光灯控制电路33
1.46触摸式分挡调光灯控制电路34
1.47微波传感照明灯自动控制电路35
1.48人体探测自动门控制电路36
1.49电话来电自动延时灯控制电路37
1.50采用LM324构成的水位控制器电路37
1.51采用555集成电路构成的水位自动控制电路39
1.52采用CD4069的水位自动控制器电路39
1.53触摸式水龙头节水开关电路40
1.54无塔增压供水自动控制电路41
1.55由液面专用检测电路SL2429A构成的水位控制电路41
第2章转换功能电路
2.1555构成的低转换系数电压/频率转换器43
2.2由74HC74构成的电压/频率转换电路43
2.3由单片集成电路AD650构成的电压/频率转换电路44
2.4由555构成的线性电压/频率转换器电路45
2.5由555时基集成电路和集成运放F007构成的电压/频率电路45
2.6由μPC811构成的电压/频率转换电路46
2.7由555构成的电压/频率转换电路47
2.8大电流-电压变换电路47
2.9电压/周期转换电路48
2.10由模拟开关HCT4053构成的频率/电压(周期)转换电路48
2.11由LM35D构成的温度/频率转换电路49
2.12由AD590构成的绝对温度和摄氏温度转换电路50
2.13K型热电偶温度转换电路51
2.14由555构成的温度/脉宽转换电路52
2.15压力-4~20mA电流变送器52
2.16由LTC1043构成的频率/电压转换电路53
2.17RS-232/RS-485转换电路53
2.18压力/频率转换电路54
2.19微小电流/电压转换电路55
2.20高精度温度/频率转换电路56
2.21电阻/电压转换电路57
2.22由μPC157构成的电压/频率转换电路57
2.23由运放构成的简单电流/电压转换电路58
2.24采用开关电容的湿度/电压转换电路58
2.25由555构成的电流/频率转换电路59
2.26由LM331H构成的电压/频率转换电路60
2.27集成LMx31 U/f转换器电路60
2.28采用AD536A的有效值/直流转换电路62
2.29高精度线性电压/频率转换电路63
2.30高精度U-I变换电路64
第3章放大功能电路
3.1光敏信号放大电路66
3.2三运放构成的仪表放大电路66
3.3铂电阻测温放大电路67
3.4高精度压力放大电路67
3.5光传感器的驱动与放大电路69
3.6可编程增益放大器69
3.7光电二极管隔离放大电路71
3.8光电二极管的充电泵放大器电路71
3.9互补式光电耦合隔离放大器73
3.10双电源供电交流电压放大电路73
3.11单电源供电交流电压放大电路74
3.12电荷放大器75
3.13增益可变高性能放大器INA11177
3.14由INA106构成的增益及共模抑制比可调的差动放大器77
3.15自动稳零放大电路78
3.16MAX2602构成的射频功率放大器79
3.17实用OTL功率放大电路79
3.18集成BTL功率放大电路80
3.19电流放大电路80
3.20差分放大器限幅电路81
第4章充电功能电路
4.148V电动车电池充电电路82
4.2镍镉电池的充放电电路84
4.3由555时基集成电路构成的不间断供电的自动恒流充电电路84
4.4定时器555构成的镍镉镍氢电池快速充电电路85
4.5实用手机充电器电路86
4.6可调型蓄电池充电电路87
4.7由TWH9312构成的密封式铅酸蓄电池充电电路88
4.8蓄电池双状态充电电路88
4.9采用时基集成电路CA555构成的限流自停式充电电路90
4.10LM324运算放大器构成的先放后充功能的镍镉电池充电器90
4.11LM3420构成的恒压恒流锂电池充电电路91
4.12采用LM358运算放大器的镍镉电池充电器电路91
4.13锂离子电池充电器电路93
4.14采用双向晶闸管的无极性电池充电电路93
4.15采用555时基集成电路的镍镉电池快速充电器电路94
4.16采用555时基集成电路的脉冲式镍镉电池充电器电路94
4.17采用555时基集成电路的自动充电器电路95
4.18多功能充电器电路96
4.19能自动断电的充电器电路97
4.20太阳能充电器电路98
第5章定时功能电路
5.1采用CD4528时间限制器电路99
5.2采用555时基集成电路的定时控制电路100
5.39挡定时呼叫器电路101
5.4简易延时定时电路101
5.5由晶体管构成的延时释放电路102
5.6由CD4017集成电路构成的声、光双控延时照明灯应用电路103
5.7由NE555构成的循环定时控制器电路104
5.8由C4060集成电路构成的自动循环定时器电路104
5.9由555时基电路构成的延时可调电路105
5.10由CD4017集成电路构成的多功能定时控制器电路106
5.11由555构成的限时声光报警器电路108
5.1230s定时器108
5.13由CD4040构成的汉语报时电路109
5.14简易单片定时报警电路110
5.15由计数器CC40161构成的延时控制楼道照明灯电路110
5.16触摸式延时照明灯电路111
5.17由556时基电路组成的两级定时器电路112
5.18由555定时器组成的定时插座112
5.19由CD4541B组成的延时开关电路113
5.20渐亮延时灯控制电路114
第6章电源功能电路
6.1二倍压整流电路116
6.2输出±5V电压的直流稳压电源116
6.3可调直流稳压电源电路117
6.4直流24V�仓绷�12V降压开关电源电路118
6.5固定直流稳压电源电路118
6.6开关直流稳压电源电路119
6.7可输出对称电压的电源电路120
6.8采用集成控制器的开关直流稳压电源120
6.9小型正负双电源发生器121
6.105V/12V升压电源电路122
6.11由CD40193构成的数控直流稳压电源123
6.1230V/3A线性稳压电源电路124
6.13由开关电路MC44608P40构成的电源电路127
6.14LM317/LM337可调三端集成稳压器电路129
6.15由TL431构成的稳压电源电路129
6.16由LM723构成的高压直流稳压电源130
6.17晶体管构成的降压型稳压电路131
6.18无变压器直流/直流正电压输出电路132
6.19串联调整型稳压电路132
6.20555时基调整电压输出稳压电路133
6.21脉冲可调的开关稳压装置电路134
6.22采用LM317三端稳压器的可调直流稳压电源电路135
6.23倍压升压电源变换器电路136
6.24多路输出稳压电源电路136
6.25逆变电源电路137
6.26交流稳压器电路138
6.27由CD4047构成的不间断电源电路139
6.28由CA3524集成电路构成的不间断电源(UPS)电路141
6.29采用CD4069的市电过、欠压自动保护器电路142
6.30由CD4093集成电路构成的可输出安培级电流的升压电路142
第7章报警功能电路
7.1可燃气体报警电路144
7.2一氧化碳检测报警电路144
7.3煤气泄漏报警器145
7.4有毒有害气体报警器电路146
7.5烧煤居室一氧化碳超标自动排气伴语言告诫电路147
7.6便携式瓦斯报警器147
7.7家用有毒气体报警器148
7.8由HQ-2构成的烟雾报警电路148
7.9采用555时基集成电路的火灾报警器电路149
7.10采用TWH8778功率开关集成电路的火灾烟雾报警器电路150
7.11采用热敏电阻的温度上下限报警器电路151
7.12采用热敏电阻的双向超温报警控制器电路151
7.13多点温度上限声光报警电路152
7.14热释电红外线传感器报警电路153
7.15人体红外报警器154
7.16人体红外传感防盗看门狗电路155
7.17由多功能集成门电路CC4572B构成的停电/来电报警电路155
7.18智能接触式门锁防盗报警器电路156
7.19红外监控无线报警电路157
7.20由LM3914集成电路构成的汽车油量监测报警器电路159
7.21由LQ46构成的汽车多功能报警器电路160
7.22采用CC4081组成的摩托车防盗报警器电路161
7.23由微波传感器RD627构成的微波防盗报警电路161
7.24由微波传感器RD627B构成的微波报警电路162
7.25由微波传感器RD627构成的防盗语音报警电路162
7.26禁止吸烟警示器电路163
7.27HTS火灾报警器电路164
7.28停电报警器电路164
7.29防触电报警器电路165
7.30停电、来电报警器电路165
第8章传感功能电路
8.1铂电阻线性测温电路167
8.2三线式铂电阻测温电路167
8.3电桥湿度测量电路168
8.4由HS15湿敏传感器构成的电压输出式湿度检测电路169
8.5由LM334构成的温度测量电路169
8.6双路输出的J型热电偶测温电路170
8.7K型热电偶数字温度仪测量电路171
8.8由磁敏二极管构成的全桥式磁场探测电路172
8.9由磁敏电阻构成的微弱信号放大器电路173
8.10相对湿度计电路173
8.11K型热电偶温度转换电路174
8.12数字计数电路175
8.13力敏传感器4~20mA电流环传送电路176
8.14力敏传感器恒压驱动电路176
8.15由INA114构成的增益可调压力检测电路178
8.16由四运放构成的恒流驱动式压力传感器放大电路(一)178
8.17由四运放构成的恒流驱动式压力传感器放大电路(二)179
8.18超声波传感器接收放大电路180
8.19超声波发送与接收电路181
8.20霍尔式传感器直流(交流)放大电路181
参考文献
前言/序言
《电路迷踪:从理论到实践的深度探索》 本书并非对《详解经典电子电路200例》一书内容的直接阐述或重复,而是旨在引领读者踏上一段全新的、更为深入的电路探索之旅。它并非仅仅罗列和解析既有范例,而是着力于揭示电子电路背后更为本质的原理、设计思路的演进以及在现代科技浪潮中的创新应用。我们将一同穿越时空的维度,回溯那些奠定现代电子学基石的 seminal works,探究那些看似简单却蕴含深刻哲理的电路结构,并以此为出发点,展望电子技术未来的无限可能。 第一章:电路的灵魂——超越实例的原理深潜 在任何具体的电路实例背后,都蕴藏着普适性的物理定律和数学模型。《电路迷踪》将引导读者深入理解这些“电路的灵魂”。我们将从最基本的电荷、电流、电压、电阻、电容、电感等概念出发,但并非止步于此。本书将深入探讨这些基本元件的微观物理机制,例如半导体的能带理论如何解释 PN 结的特性,电磁感应定律如何阐述电感器的储能原理,以及介质极化如何构筑电容器的储存能力。 我们将系统地梳理电路分析的理论框架,不仅仅是欧姆定律和基尔霍夫定律,还将涉及戴维宁定理、诺顿定理、叠加定理等更为强大的网络分析工具。然而,本书的重点将放在这些理论的“思想根源”上,理解它们是如何从物理现实中抽象而来,以及它们在解决复杂电路问题时的逻辑优势。我们会探讨线性电路分析的数学基础,如拉普拉斯变换和傅立叶分析,但更侧重于它们在电路中的直观物理意义,例如如何用它们来理解电路的瞬态响应和稳态特性。 对于交流电路,我们将深入解析阻抗、相量、功率因数等概念的物理内涵。不仅仅是计算,更在于理解不同频率下电路元件的“表现”差异,以及它们如何相互作用,形成复杂的频率响应。我们会探讨谐振电路的原理,理解为什么特定的频率组合能够引起能量的集中或放大,以及这在振荡器、滤波器等电路设计中的关键作用。 本书还将触及电路理论中的一些“非线性”现象。例如,晶体管和二极管的非线性特性如何被利用来放大信号、实现开关功能。我们将探讨非线性电路的分析方法,如图解法和泰勒级数展开,但更强调对这些非线性行为的直观理解,以及它们在设计中的工程考量。 第二章:设计者的思维——从需求到实现的艺术 电路设计是一个从需求出发,经过逻辑构思、理论推导、仿真验证,最终转化为实际产品的过程。《电路迷踪》将聚焦于“设计者的思维”,而非仅仅是“例子的复现”。我们将探讨不同类型的电路设计目标,例如信号放大、信号滤波、信号产生、功率转换、信息处理等,并分析在不同目标下,设计师会优先考虑哪些电路拓扑和元件选择。 我们会深入剖析“系统化设计”的思想。如何将一个复杂的电子系统分解为若干个可管理的子模块,每个子模块又有其特定的功能和接口。本书将探讨模块化设计的好处,例如提高开发效率、便于调试和维护,以及促进技术复用。 在元件选择方面,本书将超越简单的参数匹配,而是探讨“特性驱动”的选择。例如,在设计高频电路时,为什么会优先选择特定的低噪声放大器(LNA)或射频(RF)开关?在设计低功耗电路时,又会关注哪些关键的电源管理单元(PMU)?我们将分析不同类型电子元件的优缺点,以及它们在不同应用场景下的适用性。 仿真工具的使用将贯穿其中,但本书的重点在于“仿真思维”。理解仿真并非简单的“运行”程序,而是如何根据电路的物理特性,设置合理的仿真参数,并如何解读仿真结果,发现设计中的潜在问题,并指导优化。我们将探讨时域仿真、频域仿真、瞬态仿真、蒙特卡洛仿真等不同仿真方法的应用场景和意义。 此外,本书还将涉及电路设计的“权衡”(Trade-offs)艺术。在实际设计中,往往不可能同时满足所有性能指标。例如,提高增益可能导致噪声增加,降低功耗可能牺牲速度,增加复杂度可能提高成本。我们将探讨如何在这些相互矛盾的需求之间找到最优的平衡点,这正是工程师的智慧所在。 第三章:现代电子技术的基石——创新与演进 尽管任何电子电路都基于经典的理论,但现代电子技术的发展正是建立在对这些经典理论的不断创新和演进之上。《电路迷踪》将带领读者审视那些“超越经典”的领域,理解它们是如何出现的,以及它们对现代科技产生了怎样的深远影响。 我们将探讨集成电路(IC)的出现如何颠覆了传统的离散元件电路设计。MOSFET 和 BiCMOS 等技术的演进,以及它们如何催生了微处理器、存储器、ASIC 等划时代的电子产品。本书将深入浅出地介绍半导体制造工艺的挑战,以及如何通过精湛的工艺控制来实现复杂电路的集成。 在信号处理领域,我们将审视数字信号处理(DSP)的兴起,以及它如何取代了许多传统的模拟信号处理电路。本书将探讨采样定理、量化误差、数字滤波器等核心概念,并分析数字信号处理在音频、视频、通信等领域的广泛应用。 通信技术是电子技术发展的核心驱动力之一。《电路迷踪》将涉及现代通信系统中广泛应用的调制解调技术,如 QAM、OFDM 等,以及它们如何在有限的信道带宽内实现高效可靠的数据传输。我们将探讨射频(RF)电路设计中的挑战,例如阻抗匹配、噪声抑制、互调失真等。 电源管理是现代电子设备的核心。《电路迷踪》将深入探讨开关电源(SMPS)的原理,包括 Buck、Boost、Buck-Boost 等拓扑结构,以及它们在提高能源效率方面的重要性。我们将分析线性稳压器和开关稳压器的优缺点,以及在不同应用场景下的选择。 第四章:跨越界限——新兴领域与未来展望 电子技术的发展永无止境,《电路迷踪》将带领读者展望那些正在改变世界的“新兴领域”,并思考电子电路在其中的角色。 我们将探讨人工智能(AI)和机器学习(ML)对电子电路设计的影响。例如,AI 如何被用于自动电路设计(EDA),如何用于优化电路性能,以及如何用于创建专门的 AI 硬件加速器。本书将简要介绍神经网络的硬件实现,例如全连接层、卷积层等在硬件上的高效计算方式。 物联网(IoT)的蓬勃发展对电子电路提出了新的挑战。《电路迷踪》将探讨低功耗设计、无线通信技术、传感器接口电路等在 IoT 设备中的关键作用。我们将分析如何在极度受限的能源条件下实现设备的长期运行。 新能源技术,特别是可再生能源的利用,离不开高效的电力电子技术。《电路迷踪》将探讨光伏逆变器、风力发电机控制系统等中的先进电力电子电路。我们将分析如何通过智能控制和高效的功率器件来最大化能源的捕获和转化效率。 量子计算作为下一代计算技术,其核心也是基于微观物理现象构建的“量子电路”。本书将简要介绍量子比特、量子门等概念,并初步探讨量子电路的设计思路,虽然这与经典电子电路有所不同,但其背后依然是对物理原理的深刻理解和巧妙应用。 结语 《电路迷踪:从理论到实践的深度探索》是一次对电子电路世界的全面而深入的探险。它并非仅仅是知识的堆砌,而是对思维方式的引导,对创新精神的激发。本书旨在帮助读者建立起一套坚实的理论基础,培养出卓越的设计能力,并具备前瞻性的视野,从而能够在日新月异的电子技术领域中,发现属于自己的“迷踪”,并最终开辟出属于自己的“新径”。它鼓励读者在理解经典的基础上,不断探索、质疑和创新,用电路的语言,书写科技的未来。