緒論 我們要學(xué)些什么？

自從英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋（J.C.Maxwell）于1865年發(fā)表了第一篇關(guān)于電磁場(chǎng)的論文和德國(guó)物理學(xué)家赫茲（H.R.Hertz）于1887年用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電磁波的存在以后，一門(mén)新興的學(xué)科——無(wú)線電電子學(xué)（簡(jiǎn)稱(chēng)電子學(xué)）就誕生了。在隨之而來(lái)的一個(gè)多世紀(jì)里，研究和應(yīng)用電子學(xué)的電子技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，我們的生活和工作已經(jīng)離不開(kāi)電子技術(shù)。

圖0-1中的各種產(chǎn)品你或多或少都見(jiàn)過(guò)，這些產(chǎn)品功能的實(shí)現(xiàn)都與電子電路有著密切的聯(lián)系。

電源適配器插頭引入的是220V、50Hz的交流電，但其輸出接口送出的卻是低電壓直流信號(hào)，其間經(jīng)過(guò)了變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓等信號(hào)處理過(guò)程。調(diào)光臺(tái)燈是利用調(diào)壓電路來(lái)實(shí)現(xiàn)燈光亮度調(diào)節(jié)的，可適應(yīng)看書(shū)、看電視等不同場(chǎng)合的需要。洗衣機(jī)經(jīng)歷了機(jī)械控制、電子線路板控制到電腦板智能控制的發(fā)展過(guò)程，電子電路對(duì)洗衣機(jī)智能化水平的提高有著不可磨滅的貢獻(xiàn)。手機(jī)、計(jì)算機(jī)、智能電飯煲、飛機(jī)、船艦，乃至已飛入外太空的飛行器中，到處都存在著電子電路。可以說(shuō)，電子技術(shù)是高新技術(shù)發(fā)展的基石。

0.1 “電子技術(shù)”與“專(zhuān)業(yè)”有什么關(guān)系？

任何一種產(chǎn)品的設(shè)計(jì)并不是基于單一專(zhuān)業(yè)知識(shí)的。當(dāng)愛(ài)迪生發(fā)明了燈泡，家家戶(hù)戶(hù)開(kāi)始用電線給燈泡供電，我們遠(yuǎn)離了煤油燈、蠟燭照明的年代，有一盞能夠照明的燈具，已是心滿意足。而如今的燈具，不僅具有各種不同的功能，還具有能滿足不同人群需求的外形，裝飾著我們多彩的生活，這不僅要求進(jìn)行電路的不斷完善，同時(shí)還需要外形設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行包裝。當(dāng)打開(kāi)電腦的機(jī)箱蓋后，我們看到了各種電路的集合，而按下電腦的電源開(kāi)關(guān)，再與因特網(wǎng)連接，呈現(xiàn)在我們面前的則是豐富的虛擬世界。這樣一個(gè)產(chǎn)品，已遠(yuǎn)不是計(jì)算機(jī)或控制一個(gè)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員能夠完成的設(shè)計(jì)，它需要多個(gè)專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)的配合。對(duì)一些注重硬件電路設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)，需要對(duì)“電子技術(shù)”有熟練的了解，甚至深入到每個(gè)元器件的特性；而對(duì)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)而言，可能只需要了解“電子技術(shù)”的一些基本概念和屬性。對(duì)與“電”相關(guān)的專(zhuān)業(yè)，“電子技術(shù)基礎(chǔ)”是專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，是后續(xù)課程學(xué)習(xí)的必不可少的一環(huán)。

0.2 “輸入”、“輸出”與“功能”

當(dāng)我們一想到電子產(chǎn)品，必然容易產(chǎn)生疑問(wèn)，在“電子技術(shù)”的教學(xué)中，碰到了各式各樣的電路，這些又跟平時(shí)接觸的電子產(chǎn)品有什么關(guān)系？

可以這么說(shuō)，在無(wú)數(shù)前輩的努力下，我們周?chē)呀?jīng)充滿了各種設(shè)計(jì)成熟的電子產(chǎn)品，它們功能各異，對(duì)我們而言，要想有所創(chuàng)新，當(dāng)前急需解決的是設(shè)法了解它們的性能，通過(guò)使用、分析，逐漸掌握它們的特性，在需要的時(shí)候進(jìn)行改造和調(diào)整，并在自身經(jīng)驗(yàn)和能力增長(zhǎng)到一定程度時(shí)，創(chuàng)造出一種新的產(chǎn)品。

故事的一環(huán)套著一環(huán)，能創(chuàng)造出跌宕起伏的劇情，而電子產(chǎn)品功能單元的層層搭建，亦能獲得非同尋常的效果。以家中常見(jiàn)的溫度計(jì)為例，如圖0-2所示，圖（a）的水銀式溫度計(jì)為純物理結(jié)構(gòu)，價(jià)格便宜，易消毒，但攜帶不便、讀數(shù)不易。圖（b）的接觸式電子式溫度計(jì)利用熱敏元件檢測(cè)溫度信號(hào)，變換為電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)電子芯片運(yùn)算處理，在液晶屏上顯示出當(dāng)前的溫度值，這里不僅要考慮溫度信號(hào)向電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，同時(shí)還要關(guān)注電信號(hào)與溫度的對(duì)照、電信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換、示值的顯示等功能的實(shí)現(xiàn)。當(dāng)把整個(gè)信號(hào)處理過(guò)程分解之后，每個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)就簡(jiǎn)單了，只要分清楚各個(gè)功能單元的“輸入”信號(hào)和“輸出”信號(hào)，再進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)，各單元的功能實(shí)現(xiàn)后就可以進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)了。作為人體測(cè)溫的檢測(cè)元件，熱敏電阻在直接接觸時(shí)測(cè)溫效果好，但是有檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，隨著紅外技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)紅外檢測(cè)技術(shù)引入人體測(cè)溫，非接觸式人體測(cè)溫計(jì)的快捷、衛(wèi)生等優(yōu)點(diǎn)，使它迅速出現(xiàn)在醫(yī)院、學(xué)校、機(jī)場(chǎng)等人流量大的場(chǎng)所。圖（b）和（c）中產(chǎn)品的區(qū)別，只在于最前端的檢測(cè)單元不同，卻有著截然不同的測(cè)量效果。

正如企業(yè)在進(jìn)行專(zhuān)業(yè)面試時(shí)常說(shuō)：“只要電工、電子兩門(mén)課程學(xué)得好就沒(méi)問(wèn)題”。電子技術(shù)的傳統(tǒng)理論隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展產(chǎn)生了一些變化，但是體系仍然沒(méi)有改變，電子電路仍存在于現(xiàn)代產(chǎn)品的各個(gè)部位。因此，我們要了解典型電子電路的功能，明確輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的類(lèi)型，才能更好地應(yīng)用電路技術(shù)，調(diào)整和創(chuàng)新電路，為我們的產(chǎn)品服務(wù)。

0.3 “模電”與“數(shù)電”

在電子電路中，產(chǎn)生、傳遞、加工和處理的信號(hào)可以被分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩大類(lèi)。

模擬量是指在時(shí)間和數(shù)值上都連續(xù)的一類(lèi)物理量，我們把表示模擬量的信號(hào)稱(chēng)為模擬信號(hào)，如房間溫度、管道壓力等。用以傳遞、加工和處理模擬信號(hào)的電子電路稱(chēng)為模擬電路。

圖0-3中的幾種家電產(chǎn)品大家一定見(jiàn)過(guò)或用過(guò)，其中音量的調(diào)節(jié)功能較好地詮釋了“連續(xù)”這個(gè)概念。我們可以通過(guò)旋鈕把音量調(diào)整到不同場(chǎng)合需要的大小，而不必?fù)?dān)心開(kāi)關(guān)一打開(kāi)，如轟雷般的聲音瞬間傳出。這里對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行處理調(diào)節(jié)的電路就是模擬電路，簡(jiǎn)稱(chēng)“模電”。

在時(shí)間和數(shù)值上均離散的物理量稱(chēng)為數(shù)字量，用來(lái)表示數(shù)字量的信號(hào)稱(chēng)為數(shù)字信號(hào)。用以傳送、加工和處理數(shù)字信號(hào)的電子電路稱(chēng)為數(shù)字電路，簡(jiǎn)稱(chēng)“數(shù)電”。

如圖0-4所示為常見(jiàn)的蓄水箱水位控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用進(jìn)水閥控制進(jìn)水，利用出水閥控制出水，a、b兩電極用于提供判斷水位高低的信號(hào)。進(jìn)水閥和出水閥只有“開(kāi)閥”和“關(guān)閥”兩種狀態(tài)，電極利用水的導(dǎo)電性指示“水位比電極高”或“水位比電極低”兩種狀態(tài)，因此，該系統(tǒng)中需要處理的信號(hào)均為數(shù)字信號(hào)。這里對(duì)數(shù)字信號(hào)的處理電路就是數(shù)字電路。

0.4 怎樣學(xué)本課程？

“數(shù)電”主要看重邏輯分析，“模電”則偏重參數(shù)計(jì)算，無(wú)論是哪一類(lèi)電路，識(shí)圖分析總是第一步。能進(jìn)行電路的分析設(shè)計(jì)，終要落到實(shí)踐，只有電路功能真正實(shí)現(xiàn)后才說(shuō)明專(zhuān)業(yè)實(shí)力。

做題、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、電路制作調(diào)試、儀器儀表使用……，諸多能力的學(xué)習(xí)似乎很難完成，事實(shí)上，“盡力”能收獲更多。“60分”不應(yīng)成為止步的理由，任何一個(gè)產(chǎn)品都不能容忍40%的缺陷，“用心”才是硬道理。