汽车电路与电子技术基础（任务驱动版）

国家新能源汽车产业规划2015-2020从数量上给出了未来新能源汽车销量增长的明确目标，制定了一系列补贴优惠的扶持政策，从国家战略层面赋予了新能源汽车产业大力发展的*高度，体现了其坚定的决心和态度。预计到2020年前新能源汽车产量将会保持大约40%的年复合增速。
新能源汽车，在进入2016年迎来了黄金发展期。据媒体调查统计数据显示，消费者对新能源汽车的接受度不低，有意向购买的消费者所占比例过半。而在调查数据中，新能源车的电池性能等是消费者*担忧的问题。新能源汽车作为一个全新的领域，电池是新能源车制造的关键环节，无线充电则会是行业发展的大势所趋。
一个产业的发展，离不开产业链的相互相承。一个环节的技术革新，将会是行业的颠覆性变革。在市场加速发展、消费者愈发关注的背景下，新能源汽车在电池、电机及电控技术等方面急需突破瓶颈，而这与电子技术的创新发展有着密不可分的关系。因此，实现与电子技术的融合创新才是新能源汽车发展的硬道理。
《汽车电路与电子技术基础（任务驱动版）》结合新能源汽车的发展，将电子线路部分内容进行了制定编写。全书共14章。内容包括：安全用电、电子元器件、焊接、电路基础概念与分析方法、半导体二极管及其应用、半导体三极管及其基本放大电路、功率放大电路、集成运算放大器及其应用、直流稳压电源、三相交流电路、逻辑门电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路、模数 数模转换器和存储器、通信系统和GPS。每章都以任务形式明确的给出了知识结构和基础知识，并在此基础上进行了深入分析。
《汽车电路与电子技术基础（任务驱动版）》以“任务驱动式”教学法为全书主线，以培养学生应用能力和操作技能为目标，力求通过实用、有效、够用的项目教学模块的实施，达到提高学生的基础知识理解能力、专业技术实践能力和综合技术应用能力的目的。《汽车电路与电子技术基础（任务驱动版）》删除了单纯的理论推导，保留了基本的、基础的教学内容，使理论内容真正做到“必需、够用、实用”。同时，将理论知识的讲授、课内讨论、作业与技能训练有机结合。实践性教学环节的课时超过总课时的40%，使学生既有一定的理论基础，又具有较强的动手能力。通过理论联系实际，让学生在实践操作过程中获得成果的喜悦，从而激发起他们学习的热情和兴趣。
《汽车电路与电子技术基础（任务驱动版）》适合高等院校汽车、电子、电气、通信、计算机等专业学生作为学习教材、辅助教材，也可供高职、自学考试、技术培训及其他人员学习电子线路参考使用。 

本书结合新能源汽车的发展，对电子线路部分内容做了详细的阐述。全书共14章，内容包括安全用电、电子元器件、焊接、电路基本概念与分析方法、半导体二极管及其应用、半导体三极管及其基本放大电路、功率放大电路、集成运算放大器及其应用、直流稳压电源、三相交流电路、逻辑门电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路、模数数模转换器和存储器、通信系统和GPS。每章都以任务形式明确地给出了知识结构和基础知识，并在此基础上进行了应用性分析。
本书适合高等院校汽车、电子、电气、通信、计算机等专业作为教材或辅助教材，也可供高职、自学考试、技术培训及其他人员学习电子线路参考使用。

目录
第1章安全用电

1.1任务1： 触电防护

1.1.1直接触电防护

1.1.2间接触电防护

1.1.3触电急救

1.2任务2： 电气安全

1.2.1电气线路安全

1.2.2用电设备安全

1.2.3事故急救

自测题

第2章电子元器件

2.1任务1： 电阻器的识别与检测

2.1.1电阻的型号命名方法

2.1.2电阻器的种类和特点

2.1.3电阻器的规格和参数

2.1.4检测方法与经验

2.2任务2： 电位器的识别与检测

2.2.1电位器的功能和特点

2.2.2电位器的种类

2.2.3电位器的主要参数

2.3任务3： 电容器的识别与检测

2.3.1电容器的结构和特点

2.3.2电容器的种类

2.3.3电容器检测的一般方法

2.4任务4： 电感器的识别与检测

2.4.1电感器的种类

2.4.2电感器的主要参数

2.4.3常用电感器

2.4.4变压器

2.4.5电感器的检测

自测题

第3章焊接

3.1焊接的条件及要求

3.2手工焊接方法

3.3任务1： 直插型元件与贴片型元件焊接技术的技巧

3.3.1直插型元件

3.3.2贴片型元件

3.4拆焊技术

3.5任务2： 焊接问题的处理

3.5.1手工焊接常见的不良现象及原因分析

3.5.2焊接过程中的注意事项

自测题

第4章电路基本概念与分析方法

4.1任务1： 认识电路及电路模型

4.1.1电路及其作用

4.1.2电路模型

4.1.3断路、短路——汽车电气设备线路常见故障

4.2任务2： 电路中的基本物理量及其测量

4.2.1电流

4.2.2电压

4.2.3电动势

4.2.4功率

4.3任务3： 基尔霍夫定律及其实验验证

4.3.1几个相关概念

4.3.2基尔霍夫电流定律(KCL)

4.3.3基尔霍夫电压定律(KVL)

4.3.4电阻的串联、并联

4.3.5基尔霍夫定律的实验验证

4.4任务4： 电路基本分析方法

4.4.1结点电压法

4.4.2叠加定理及其实验验证

4.4.3电压源和电流源的等效变换

4.4.4戴维南定理及其实验验证

自测题

第5章半导体二极管及其应用

5.1任务1： 二极管基础知识认知

5.1.1半导体二极管

5.1.2特殊二极管

5.2任务2： 二极管的识别与检测

5.2.1半导体分立器件的型号命名方法

5.2.2二极管的检测

5.2.3质量考核

5.3任务3： 二极管电路的应用

5.3.1整流电路

5.3.2滤波电路

5.3.3限幅电路

5.3.4稳压电路

5.3.5二极管逻辑信号电路

自测题

第6章半导体三极管及其基本放大电路

6.1任务1： 三极管基础知识认知

6.1.1结构和类型

6.1.2三极管的电流放大原理

6.1.3三极管的特性曲线

6.1.4三极管主要参数及其温度影响

6.1.5特殊三极管

6.2任务2： 三极管的识别与检测

6.2.1三极管的识别

6.2.2三极管的检测

6.3任务3： 基本放大电路的分析与应用

6.3.1共射放大电路的组成及其分析

6.3.2共基极和共集电极放大电路的组成及特点

6.3.3三极管放大电路的基本分析方法

6.4任务4： 基本放大电路的安装和调试

6.4.1实训目的和器材

6.4.2实训内容

自测题

第7章功率放大电路

7.1任务1： 前置放大电路的制作

7.1.1多级放大电路的组成和动态分析

7.1.2多级放大电路的制作和调试

7.2任务2： 负反馈在放大电路中的应用

7.2.1反馈的类型与判断

7.2.2负反馈对放大电路性能的影响

7.2.3负反馈放大电路性能测试

7.3任务3： 功率放大电路

7.3.1功率放大电路的性能要求与分类

7.3.2乙类互补对称功率放大电路

7.3.3甲乙类互补对称功率放大电路

7.3.4功率放大电路的应用——IGBT的驱动电路

自测题

第8章集成运算放大器及其应用

8.1任务1： 认识集成运算放大器

8.1.1集成运算放大器的组成及其特点

8.1.2集成运放工作的两个区域

8.1.3集成运放的发展与选用

8.2任务2： 集成运算放大器的基本单元电路

8.2.1集成运放中的电流源电路

8.2.2差分放大电路

8.3任务3： 集成运算放大器在模拟信号运算方面的应用

8.3.1基本运算电路

8.3.2集成运放的检测及其应用举例

8.4任务4： 集成运放在波形产生方面的应用

8.4.1集成运算放大器构成的电压比较器

8.4.2矩形波产生电路

8.4.3低频正弦波产生电路

8.5任务5： 集成运放在信号处理方面的应用

8.5.1电压电流转换电路

8.5.2精密整流电路

8.6任务6： 倒车报警电路的制作与调试

8.6.1电路及工作过程

8.6.2电路连接与调试

8.6.3质量考核

自测题

第9章直流稳压电源

9.1任务1： 直流稳压电源

9.1.1组成概述

9.1.2集成稳压器

9.2任务2： 三端集成稳压电源的制作与调试

9.2.1固定输出的三端集成稳压器组成的稳压电源安装与调试

9.2.2可调输出的三端集成稳压器组成的稳压电源安装与调试

9.2.3质量考核

9.3任务3： 开关型直流稳压电源的分析

9.3.1开关型直流稳压电源的组成与特点

9.3.2并联型开关稳压电源及其应用

9.3.3串联型开关稳压电源

9.4任务4： 充电/稳压两用电源的制作与调试

9.4.1电路原理

9.4.2制作与调试过程

自测题

第10章三相交流电路

10.1任务1： 三相电源及连接

10.1.1三相电源

10.1.2三相电源的连接

10.2任务2： 三相电路的分析计算

10.2.1三相负载的Y形连接

10.2.2三相负载的△形连接

10.2.3三相电路的功率

10.3任务3： 三相交流电路的测量

10.3.1测量原理

10.3.2测量任务

10.3.3注意事项

自测题

第11章逻辑门电路

11.1基本门电路

11.2复合门电路

11.3其他逻辑门

11.4集成电路逻辑门

11.5任务1： TTL逻辑门电路的分类和检测

11.6任务2： CMOS逻辑门电路的分类和检测

11.7常用集成逻辑门型号分类

自测题

第12章组合逻辑电路

12.1任务1： 组合逻辑电路的分析和设计方法

12.1.1组合逻辑电路的分析

12.1.2组合逻辑电路的设计

12.1.3竞争冒险

12.2任务2： 集成芯片的应用

12.2.1算术运算电路

12.2.2编码器

12.2.3译码器

12.2.4数据选择器和数据分配器

12.3常用集成芯片型号表

自测题

第13章时序逻辑电路

13.1任务1： 触发器类型

13.1.1基本RS触发器

13.1.2JK触发器

13.1.3D触发器

13.1.4T触发器和T′触发器

13.2时序逻辑电路

13.2.1时序电路的分类

13.2.2时序电路的分析

13.2.3同步时序电路的设计

13.3任务2： 计数器与寄存器的应用

13.3.1计数器

13.3.2寄存器

13.4任务3： 555应用电路

13.4.1555定时器的电路结构与工作原理

13.4.2汽车尾灯控制电路

13.5常用集成芯片型号表

自测题

第14章D/A转换器、A/D转换器和存储器

14.1任务1： D/A转换器和A/D转换器

14.1.1D/A转换器

14.1.2A/D转换器

14.2任务2： 存储器的分类与应用

14.2.1存储器分类

14.2.2随机存取存储器

14.2.3只读存储器

14.2.4常用存储器芯片

自测题

第15章汽车通信系统简介

15.1任务1： 常用汽车总线简介

15.1.1车载网络的分类

15.1.2常用车载网络简介

15.1.3车载网络的应用

15.1.4汽车总线系统的发展趋势

15.2任务2： 汽车中的传感器应用

15.2.1汽车传感器的分类

15.2.2传感器的结构与特性

15.2.3汽车传感器的应用

15.2.4汽车传感器的发展趋势

15.3任务3： 汽车中的GPS简介

15.3.1导航技术的发展

15.3.2GPS在汽车中的应用

自测题

参考文献

前言
新能源汽车是指除使用汽油、柴油发动机驱动之外所有其他动力源汽车，
包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能
汽车等，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、
新结构的汽车，其废气排放量比较低。新能源汽车的开发和使用有效解决了交通能源重消耗
的问题，实现低碳经济可持续发展。
《节能与新能源汽车产业发展规划（2012—2020年）》从数量上给出了未来新能源汽车销量增长的明确
目标，制定了一系列补贴优惠的扶持政策，从国家战略层面赋予了新能源汽车产业大力发展
的绝对高度，体现了其坚定的决心和态度。预计到2020年前新能源汽车产量将会保持大约
40％的年复合增速。
新能源汽车在2016年迎来了黄金发展期。据媒体调查统计数据显示，消费者对
新能源汽车的接受度不低，有意向购买的消费者所占比例过半。而在调查数据中，新能源车
的电池性能等是消费者最担忧的问题。新能源汽车作为一个全新的领域，电池是新能源车制
造的关键环节，无线充电则会是行业发展的大势所趋。一个产业的发展,离不开产业链各环节的相
互支撑。一个环节的技术革新，有可能带来行业的颠覆性变革。在市场加速发展、消费者愈发关
注的背景下，新能源汽车在电池、电机及电控技术等方面急需突破瓶颈，而这与电子技术的
创新发展有着密不可分的关系。因此，实现与电子技术的融合创新是新能源汽车发展的硬
道理。
本书以“任务驱动式”教学法为全书主线，以培养学生应用能力和操作技能为目标，力
求通过实用、有效、够用的项目教学模块的实施，达到提高学生的基础知识理解能力、专业
技术实践能力和综合技术应用能力的目的。本书删除了单纯的理论推导，保留了基本的、基
础的教学内容，使理论内容真正做到“必需、够用、实用”。同时，将理论知识的讲授、课
内讨论、作业与技能训练有机结合。实践性教学环节的课时超过总课时的40%，使学生既
有一定的理论基础，又具有较强的动手能力。通过理论联系实际，让学生在实践操作过程中
获得可喜的成果，从而激发起他们学习的热情和兴趣。
本书内容作为新能源汽车电子技术的基础知识，全面而完整地介绍了模拟电子技术和数
字电子技术的基本知识。本书主要内容包括15章。其中第1~3章主要介
绍在工程操作中要了解掌握的安全用电、电子元器件和焊接等知识； 第4~10章
主要介绍电路基本概念与分析方法，模拟电子电路和三相交流电等知识； 第11~
15章主要介绍数字电子电路和通信系统及GPS等知识。
本书主要研究电工电子器件和电工电子电路的基本工作原理及其应用。通过对本书内容
的学习，使非电类专业的学生获得电工电子技术必要的基本理论、基本知识和基本技能，培
养学生分析电工电子电路和初步设计电工电子电路的能力，为后续课程以及从事与本专业有
关的工程技术打下坚实的基础。尤其是为从事新能源汽车开发、维修等研究工作的人员提供
了电子技术相关知识的理论保障。
本书第1章安全用电，主要介绍了如何规范操作，实施触电防护，以及在用电过程中
应注意的电气安全事项。第2章电子元器件，主要介绍了电阻、电位器、电容和电感等基
本电子元件的型号、种类、功能及检测方法。第3章焊接，主要介绍了焊接的条件、要求、
方法和技术，以及怎样处理在焊接过程中出现的问题。第4章电路基本概念与分析方法，
主要介绍了电路模型、电路中的物理量和测量方法及电路分析方法。第5章半导体二极管
及其应用，主要介绍了二极管基础知识、二极管的识别与检测及二极管电路的应用。第6章
半导体三极管及其基本放大电路，主要介绍了三极管基础知识、三极管的识别与检测、三极管
构成的基本放大电路的分析与应用及基本放大电路的安装与调试。第7章功率放大电路，
主要介绍了前置放大电路的制作、负反馈在放大电路中的应用及功率放大电路。第8章集
成运算放大器及其应用，主要介绍了集成运算放大器的基础知识及集成运算放大器在模拟信
号运算、波形产生、信号处理等方面的应用及倒车报警电路的制作。第9章直流稳压电
源，主要介绍了直流稳压电源的组成、三端集成稳压电源的制作与调试、开关型直流稳压电源
的分析和充电／稳压两用电源的制作与调试。第10章三相交流电路，主要介绍了三相电源及连
接、三相电路的分析计算及三相交流电路的测量。第11章逻辑门电路，主要介绍了TTL和
CMOS两大类的基本门、复合门、集成逻辑门电路等。第12章组合逻辑电路，主要介绍了
组合逻辑电路的分析和设计方法及常用集成组合逻辑芯片的应用。第13章时序逻辑电路，主
要介绍了触发器类型、时序逻辑电路的分析和设计方法、集成计数器、寄存器及555定时器
的应用。第14章A/D、D/A和存储器，主要介绍了数模、模数转换器和存储器的分类与应
用。第15章通信系统简介，主要介绍了常用汽车总线、汽车中的传感器应用及GPS等知识。
本书第4~10章由刘芬编写，第1~3章、第11~15章由郭颖编写。郭颖负责全书的统稿
和定稿。本书的全稿由李小鹏教授审阅，他提出的许多建设性意见，对提高本书质量有很大
帮助。感谢在本书编写过程中给予帮助和支持的各位同仁。本书主要参考了下列教材：
（1） 康华光主编的《电子技术基础》；
(2） 阎石主编的《数字电子技术基础》；
(3） 李瀚荪主编的《电路分析基础》。
在此对上述教材及其他相关教材和教学参考书的作者表示感谢。
由于编者水平有限，加之时间仓促，书中难免有疏漏和不妥之处，敬请读者批评指正。
编者
2018年6月于天津职业技术师范大学

第3章焊接

电子元器件的手工焊接，俗称“锡焊”，是一种传统的焊接方法。锡焊技术采用以锡为主的锡合金材料作为焊料，在一定温度下焊锡熔化，金属焊件与锡原子之间相互吸引、扩散、结合，形成浸润的结合层。该结合层有良好的导电性和机械强度。
3.1焊接的条件及要求
1. 良好的可焊性
能被锡焊料润湿的金属才具有可焊性，焊件表面应是清洁的，油垢、锈斑都会影响焊接。对黄铜等表面易于生成氧化膜的材料，可以借助于助焊剂，先对焊件表面进行镀锡浸润后，再行焊接。
要有适当的加热温度，使焊锡料具有一定的流动性，才可以达到焊牢的目的，但温度也不可过高，过高时容易形成氧化膜而影响焊接质量。
2. 电烙铁的功率及选用原则

图31电烙铁

手工焊接的主要工具是电烙铁，如图31所示。电烙铁的种类很多，有直热式、感应式、储能式及调温式多种，电功率有15W，20W，…，300W多种。

根据焊接对象不同可选不同功率的电烙铁。

(1) 焊接集成电路、晶体管及其他受热易损的元器件时，考虑选用20W内热式电烙铁。
(2) 焊接较粗导线及同轴电缆时，考虑选用50W内热式电烙铁。
(3) 焊接较大元器件时，如金属底盘接地焊片，应选100W以上的电烙铁。
根据所焊元件种类可以选择适当形状的烙铁头。烙铁头的顶端形状有圆锥形、斜面椭圆形及凿形等多种。焊接小焊点可以采用圆锥形的，焊接较大焊点可以采用凿形或圆柱形的。用完烙铁后，要在烙铁头表面上一层焊锡，防止烙铁头氧化。
3. 焊锡丝的选择
焊锡是焊接的主要用料。焊接电子元器件的焊锡实际上是一种锡铅合金，不同的锡铅比例焊锡的熔点温度不同，一般为180℃~230℃。手工焊接中最适合使用的是管状焊锡丝，焊锡丝中间夹有优质松香与活化剂，使用起来异常方便。管状焊锡丝有0.5mm、0.8mm、1.0mm和1.5mm等多种规格，可以方便地选用。
(1) 直径为0.8mm或1.0mm的焊锡丝，用于电子或电类焊接。
(2) 直径为0.6mm或0.7mm的焊锡丝，用于超小型电子元件焊接。
4. 助焊剂的选用

图32松香助焊剂

在焊接过程中，由于金属在加热的情况下会产生一薄层氧化膜，这将阻碍焊锡的浸润，影响焊接点合金的形成，容易出现虚焊、假焊现象。适当地使用助焊剂可以去除氧化膜，

使焊接质量更可靠，焊点表面更光滑、圆润。助焊剂有无机系列、有机系列和松香系列三种，其中无机焊剂活性最强，但对金属有强腐蚀作用，电子元器件的焊接中不允许使用。有机焊剂活性次之，也有轻度腐蚀性。应用最广泛的是松香助焊剂(如图32所示)。印制电路板上已涂有松香溶液的，元器件焊入时不必再用助焊剂。
3.2手工焊接方法
手工锡焊接技术是一项基本功，即使在大规模生产的情况下，维护和维修也必须使用手工焊接，必须通过学习和实践操作练习才能熟练掌握。掌握正确的手握铬铁的操作姿势，可以保证操作者的身心健康，减轻劳动伤害。为减少焊剂加热时挥发出的化学物质对人的危害，减少有害气体的吸入量，一般情况下，烙铁到鼻子的距离应该不少于20cm，通常以30cm为宜。
1. 手工焊接握电烙铁的方法
手工焊接握电烙铁的方法有正握、反握及握笔式三种，如图33所示。反握法的动作稳定，长时间操作不易疲劳，适于大功率烙铁的操作； 正握法适于中功率烙铁或带弯头电烙铁的操作； 一般在操作台上焊接印制板等焊件时，以及维修电路板时，多采用握笔法，较为方便。
2. 焊锡丝的拿法
焊锡丝一般有两种拿法，如图34所示。由于焊锡丝中含有一定比例的铅，而铅是对人体有害的一种重金属，因此操作时应该戴手套或在操作后洗手，避免食入铅尘。

图33握电烙铁的手法示意

图34焊锡丝的拿法

3. 手工焊接操作步骤
手工焊接一般分为五步完成。
步骤一： 准备施焊(如图35所示)。
左手拿焊丝，右手握烙铁，进入备焊状态。要求烙铁头保持干净，无焊渣等氧化物，并在表面镀有一层焊锡。

步骤二： 加热焊件(如图36所示)。
烙铁头靠在两焊件的连接处，加热整个焊件全体，时间大约为1~2s。对于在印制板上焊接元器件来说，要注意使烙铁头同时接触两个被焊接物。例如，图36中的导线与接线柱、元器件引线与焊盘要同时均匀受热。

图35准备阶段

图36加热操作

步骤三： 送入焊丝(如图37所示)。

图37加入焊丝

焊件的焊接面被加热到一定温度时，焊锡丝从烙铁对面接触焊件。
注意： 不要把焊锡丝送到烙铁头上。

步骤四： 移开焊丝(如图38所示)。
当焊丝熔化一定量后，立即向左上45°方向移开焊丝。
步骤五： 移开烙铁(如图39所示)。
焊锡浸润焊盘和焊件的施焊部位以后，向右上45°方向移开烙铁，结束焊接。当焊锡只有轻微烟雾冒出时，即可开烙铁，拿开烙铁时，不要过于迅速或用力往上挑，以免溅落锡珠、锡点或使焊锡点拉尖等，同时要保证被焊元器件在焊锡凝固之前不要移动或受到震动，否则极易造成焊点结构疏松、虚焊等现象。