电工电子技术与EDA基础（上）

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“电工学”是高等学校非电类专业本科学生的技术基础课，课程的主要目的是根据学生本专业对电气工程知识的需求，介绍电气工程的基本原理及其相关应用。其主要内容一般包括“电工技术”和“电子技术”两大部分。从20世纪60年代我国高等学校开设电工学课程以来，随着新技术和新器件的出现，以及电气工程在其他工科领域应用的不断深入和扩展，课程内容进行了多次改革。例如20世纪70年代末引入了模拟和数字集成电路，90年代初引入了可编程控制器和电力电子技术等。进入21世纪以来，电子设计自动化EDA（Electronics Design Automation）技术在我国逐渐推广应用。它以计算机为工作平台，以硬件描述语言为电路和器件设计的基础，结合相应的EDA软件工具，使电子系统的设计产生了质的飞跃，系统的功能验证日趋完善，硬件实现的速度大为提高。因此，理解EDA技术的基本原理，熟练掌握和应用 EDA技术，对于从事电气工程相关工作的工程技术人员都是非常重要的。

本套教材分为上、下两册：上册的主要内容为电工技术及EDA的基础知识；下册的主要内容包括电子技术、可编程逻辑器件和功率电子技术等。

上册内容包括电路的基本理论和分析方法、EDA基础知识（SPICE）、磁路与变压器、电动机的原理及应用、继电器接触器控制和可编程控制器（PLC）等内容；下册内容包括模拟电子电路、数字电子电路、电路的设计与仿真、数字可编程逻辑器件、电力电子等内容。另外，各章都对所选用的教学内容进行了深入细致的分析，努力做到概念准确、重点突出、叙述精练、通俗易懂，便于读者自学。配有较多的例题及习题，通过这些练习，读者会加深对课程内容的理解。

根据非电类工科专业本科学的专业需求以及电工学课程的特点，本教材对传统的“电工学”教学内容进行了重新设计。电工学课程的发展趋势必然是软硬结合，据此我们在教学内容中加入了EDA基础知识，并将其放在了较重要的位置。在电工技术和模拟电路中，以电路仿真程序SPICE语言作为重点。教材的上册，在对电路的基本概念和分析方法做了介绍之后，从第2章开始便引入了电路仿真工具SPICE，并在以后各章根据其具体内容，对SPICE的语法结构、语句格式以及电路仿真过程等作了进一步介绍。也就是说，采用“结合使用，循序渐进”的方法，将EDA内容引入到教材中，这样安排既可以避免冗长烦琐的讲解，又可将其和传统的教学内容有机地结合起来，更便于读者学习。这种内容安排在以往的教学中得到了学生的一致好评。

教材的下册，在模拟电路部分将全面使用基于SPICE的电路仿真软件Multisim进行电路设计和仿真。由于读者在电工技术部分对SPICE的仿真原理、元件模型等有了较深入的了解，因此能够更有效地使用Multisim软件。在数字电路部分，本书将对可编程逻辑器件（PLD）和硬件描述语言VHDL进行介绍。

可编程控制器（PLC）现在已是电工技术教学中不可或缺的内容。根据近几年我国PLC的使用情况，西门子公司生产的可编程控制器占有较大市场，而且其系统性能、网络特性等都比较好。因此，上册在讲授可编程控制器时，采用了西门子的产品为介绍对象。因为不同的PLC产品，在编程语句和使用方法等方面多有类似之处，所以在掌握西门子产品之后，也有利于对其他品牌产品的学习和使用。在PLC教学内容上本书力求避免只介绍指令，而忽视介绍PLC程序设计方法的做法，重点介绍了利用顺序功能图的PLC程序设计方法。读者通过本教材的学习，能够掌握一般PLC程序的设计思路，掌握小型PLC控制系统的设计方法。

本套教材的教学内容，主要适用于多学时类型的电工学课程，也适用于其他类型电工学课程的选用。教师在选用该教材时，可不受学时数的限制，根据学生的专业需求和学时安排，对教学内容进行安排或取舍。

第2版教材是在第1版教材经过多年使用的基础上，对很多章节经过较大的重编而形成的。由于时间仓促，编者的知识水平有限，书中难免存在不妥和错误之处，真诚希望广大读者特别是从事“电工学”教学的同仁批评、指正！

编者

2014年9月于清华大学

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