高等院校培养应用型人才电子技术类课程系列规划教材:电子技术基础实验与仿真

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孙胜麟,郭照南 编
图书标签:
  • 电子技术
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出版社: 中南大学出版社
ISBN:9787811057591
版次:1
商品编码:10456740
包装:平装
开本:16开
出版时间:2008-11-01
用纸:胶版纸
页数:298
字数:479000
正文语种:中文

具体描述

内容简介

《高等院校培养应用型人才电子技术类课程系列规划教材:电子技术基础实验与仿真》是参照原国家教委颁布的《高等工业学校基础课程基本要求》和《高等学校工程专科电子技术基础课程基本要求》,并考虑面向21世纪教学改革的要求,在保证进行基本实验操作的基础上,注重加强设计性综合应用能力、创新能力、计算机应用能力的培养,将各个实验内容与应用计算机技术分析仿真结合起来。
主要内容为电子技术基础实验知识,模拟电子电路的实验、设计与仿真,数字电子电路的实验、设计与仿真,以及附录(包括常用电子测量仪器,常用元器件、集成电路使用说明等)。
实验内容和难易程度覆盖了不同层次的教学要求,可根据需要灵活选用。《高等院校培养应用型人才电子技术类课程系列规划教材:电子技术基础实验与仿真》使用的电子线路仿真软件是EWB5.0。该软件具有仿真直观、简单易学、操作方便等诸多优点。
《高等院校培养应用型人才电子技术类课程系列规划教材:电子技术基础实验与仿真》可作为高等学校本科电气信息类和高等学校工程专科电器类、电子类等专业电子技术基础实验教材,也可作为电子爱好者的学习参考工具书。

目录

第一部分 电子技术基础实验知识
一、电子技术基础实验的目的和意义
二、电子技术基础实验的基本要求
三、电子线路的调试
四、故障检查的方法
五、故障分析举例
六、电子技术实验中的计算机辅助分析与设计自动化(EDA)技术

第二部分 模拟电子电路实验、设计与仿真
基础实验
实验1 常用电子仪器的使用
实验2 晶体管单管放大电路
实验3 反馈放大电路
实验4 集成运算放大器的基本运算电路(一)
实验5 集成运算放大器的基本运算电路(二)
实验6 集成运算放大器组成的RC文氏电桥振荡器
实验7 集成运算放大器组成的波形产生电路的设计与调试
实验8 有源滤波器
实验9 精密全波整流电路
实验10 功率放大器
实验11 串联型直流稳压电路的调试

设计与综合实验
实验12 函数信号发生器
实验13 基本放大电路的设计与分析
实验14 RC正弦波振荡电路
实验15 多级交流放大器的设计
实验16 比例、加、减运算电路的设计
实验17 积分电路的设计
实验18 方波、三角波发生器的设计
实验19 有源滤波器的设计
实验20 交流电源过压、欠压保护电路

第三部分 数字电子电路实验、设计与仿真
基础实验
实验1 门电路逻辑功能及参数测试
实验2 TTL集电极开路门和三态门逻辑功能
实验3 SSI组合逻辑电路
实验4 MSI组合逻辑电路
实验5 集成触发器
实验6 中规模计数器、译码器及显示电路
实验7 Ⅳ进制计数器
实验8 移位寄存器
实验9 TTL与非门脉冲波形产生和整形电路
实验10 555时基电路的应用
实验11 随机存取存储(RAM)实验
实验12 A/D与D/A转换器实验
实验13 集成单稳态触发器及应用实验

设计与综合实验
实验14 血型关系逻辑电路的设计
实验15 显示电路的设计
实验16 时序逻辑电路的设计
实验17 数据发送器与接收器实验
实验18 多位LED显示器的动态扫描驱动电路
实验19 数字式音量调节电路
实验20 增益可程控的衰减及放大系统

第四部分 附录
附录A 常用电子仪器主要技术指标和使用方法
A.1 双踪示波器DS5022M
A.2 函数信号发生器/计数器.EEl641 B1-A
A.3 毫伏表的使用
A.4 模拟电路实验板及MS3电源板使用说明
A.5 SAC数字逻辑电路实验装置简介
A.6 IC测试仪简介(K-80B使用说明)

附录B 常用电子电路元件、器件的识别与主要性能参数
B.1 电阻、电容和常用半导体器件
B.2 集成器件型号的命名规则
B.3 常用模拟集成电路
B.4 部分常用TTL集成电路
B.5 部分常用CMOS集成电路
B.6 部分常用微机接口集成电路
B.7 芯片管脚及功能介绍
附录C 计算机仿真软件EWB简介
参考文献

精彩书摘

第一部分 电子技术基础实验知识
一、电子技术基础实验的目的和意义
科学实验是近代科学发展的一个重要手段。因此,现代科学研究则更普遍、更深入地运用了实验。电子技术基础是一门实践性很强的技术基础课程,这在原国家教委批准的《高等工业学校电子技术基础本课程教学基本要求》和《高等学校工程专科基础课程教学基本要求》都有明确要求。它的任务是使学生获得电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能,培养学生分析问题和解决问题的能力。为此,在系统学习本学科理论知识的同时,必须通过科学方法的实验,进行系统的电子技术基础的基本技能的训练,来巩固知识,加深理解,增强分析和解决实际问题的能力。
电子技术实验通常按培养学生能力要求分为验证性、综合性、设计性与探索性实验。整个认识过程是由特殊到一般、由一般到特殊。近代电子技术越来越呈现出系统集成化、设计自动化、用户专业化和测试智能化的趋势。因此在电子技术实验中,加强计算机辅助分析与设计是必需的,也是必要的。
总之,电子技术实验应先突出基本技能,综合应用能力、创新能力和计算机应用能力的培养,以适应21世纪培养应用型与研究型人才的要求。

前言/序言

  本书是参照原国家教委颁布的《高等工业学校基础课程教学基本要求》和《高等学校工程专科电子技术基础课程基本要求》,并考虑面向21世纪教学改革的要求,在保证进行基本实验操作的基础上,注重加强设计性综合应用能力、创新能力、计算机应用能力的培养,将各个实验内容与应用计算机技术分析仿真结合。基础实验与基本实验方法全书配有示范教学片,以方便于全开放实验教学方式下,学生通过观看与思考,便可了解最基本的实验技能。从而为进一步的电子实验、动手能力和创造能力的培养打下一个良好的基础。在注重能力培养方面,全书设有多项综合性、设计性的实验内容和计算机辅助分析与设计实验内容。全书分为四个部分:
  第一部分:电子技术基础实验知识;
  第二部分:模拟电子电路的实验、设计与仿真(实验20个);
  第三部分:数字电子电路的实验、设计与仿真(实验20个);
  第四部分:附录(包括常用电子测量仪器,常用元器件、集成电路使用说明等)。
  实验内容和难易程度覆盖了不同层次的教学要求,可根据需要灵活选用。本书使用的电子线路仿真软件是EWB5.0。该软件具有仿真直观、简单易学、操作方便等诸多优点。
  本书可作为高等学校本科电气信息类和高等学校工程专科电器类、电子类等专业电子技术基础实验教材。
  参加本书编写工作的有:孙胜麟(第一部分,第二部分实验1-14、18-20,第三部分实验5-8、11-20,第四部分前几节内容);郭照南(第二部分实验15-17);张可为(第三部分实验1-4,第四部分的最后一节内容);刘俊(第三部分实验9、10和该实验操作示范教学片的录像)。全书由孙胜麟负责统稿以及示范教学片的录像与编辑。此外,全书第一部分与第二部分中两个实验操作示范教学片的录像是由李立完成的;湖南工程学院电工电子教研室、电工电子实验中心的老师为本书的编写提供了很多资料,特此表示感谢。
  本书由湖南工程学院陈意军教授主审,周京广副教授、李立副教授、杨跃龙教授审阅,并提出许多宝贵意见和修改建议。在此,致以衷心的感谢。
  本书的初稿排版、实验示范教学片的录制得到了广州凌凯电子技术有限公司的大力协助。在此也表示最诚挚的感谢!
  由于我们的水平有限,书中难免有错误和不妥之处,敬请读者批评指正。
电子技术基础实验与仿真 本书内容精要 本书为“高等院校培养应用型人才电子技术类课程系列规划教材”中的一本,旨在为高等院校应用型人才培养提供坚实的电子技术基础实验与仿真训练。教材紧密结合当前电子技术发展的趋势和产业需求,以培养学生动手实践能力、解决实际问题能力和创新思维为核心目标。全书内容设计由浅入深,理论联系实际,强调实验操作的规范性、结果分析的严谨性以及仿真工具的应用性。 一、 基础电路分析与实验 本部分是理解和掌握一切电子技术的基础。我们将从最基本的直流电路和交流电路入手,逐步深入到电路的暂态分析和稳态分析。 直流电路分析: 基本概念与定律: 详细介绍欧姆定律、基尔霍夫电压定律(KVL)、基尔霍夫电流定律(KCL)等基本定律,并结合图例进行深入浅出的讲解。 串联、并联与混联电路: 分析不同连接方式下电阻、电压、电流的关系,重点讲解等效电阻的计算方法。 电源模型与特性: 介绍理想电压源、理想电流源、实际电源的等效模型,以及它们在电路中的作用。 节点电压法与网孔电流法: 讲解两种经典的电路分析方法,并通过详细算例演示其应用,帮助学生掌握求解复杂电路的系统性方法。 叠加定理与戴维宁/诺顿定理: 阐述这些定理在简化电路分析中的重要作用,并通过实际电路案例展示其应用技巧。 实验内容: 搭建不同结构的直流电路,测量各元件的电压和电流,验证基尔霍夫定律、欧姆定律等,并利用万用表、直流稳压电源等常用仪器设备,熟悉仪器操作规程。设计并实现简单的直流电源稳压电路。 交流电路分析: 正弦交流电的基本概念: 介绍周期、频率、角频率、初相位、幅值等概念,以及它们与瞬时值、最大值、有效值的关系。 相量法: 讲解相量及其运算规则,这是分析交流电路的强大工具,能够将复杂的微分方程转化为代数方程。 RLC串联与并联电路: 详细分析电阻、电感、电容在交流电路中的特性(阻抗),以及串联和并联电路的阻抗、电压、电流关系。重点讲解谐振现象及其在实际中的应用。 功率分析: 介绍有功功率、无功功率、视在功率的概念,以及功率因数的意义和提高方法。 互感与耦合电路: 介绍理想变压器的原理和应用,以及耦合电感在信号传输和滤波中的作用。 实验内容: 搭建RLC串联和并联电路,测量不同频率下的阻抗、电压和电流,观察谐振现象,并测量电路的功率和功率因数。熟悉函数发生器、示波器、交流毫伏表等仪器设备的使用。 二、 半导体器件及其应用实验 本部分将深入介绍各种重要的半导体器件,包括它们的伏安特性、工作原理以及在基本电路中的应用。 二极管: PN结原理: 讲解PN结的形成、单向导电性、势垒电容和扩散电容。 二极管的伏安特性: 测量正向导通压降、反向击穿电压等关键参数。 稳压二极管(齐纳二极管): 介绍其稳压原理和应用。 二极管在电路中的应用: 讲解整流电路(半波、全波、桥式)、限幅电路、钳位电路等。 实验内容: 测量不同型号二极管的正反向伏安特性曲线,验证稳压二极管的稳压性能。搭建并测试各种整流电路,观察输出波形,理解滤波电容的作用。设计并实现简单的限幅和钳位电路。 三极管(BJT): BJT的结构与工作原理: 讲解NPN型和PNP型三极管的结构,以及放大区、饱和区、截止区的工作状态。 BJT的伏安特性曲线: 绘制输出特性曲线和输入特性曲线,理解输入电压和电流对输出电流的影响。 三极管的基本放大电路: 讲解共发射极、共集电极、共基极放大电路的结构、特点和参数(电压增益、电流增益、输入电阻、输出电阻)。 偏置电路: 介绍固定偏置、分压偏置、发射极偏置等多种偏置方式,以及它们对放大电路稳定性的影响。 实验内容: 测量三极管的静态参数。搭建不同结构的放大电路,测量其电压增益、电流增益,并观察信号的放大效果。尝试使用不同偏置电路,分析其对静态工作点稳定性的影响。 场效应管(MOSFET/JFET): JFET的结构与工作原理: 介绍JFET的P沟道和N沟道结构,以及其栅漏特性和输出特性。 MOSFET的结构与工作原理: 讲解增强型和耗尽型MOSFET,以及其栅源电压与漏极电流的关系。 场效应管的放大电路: 分析共源、共漏、共栅放大电路的特点。 MOSFET开关特性: 介绍MOSFET作为开关的应用。 实验内容: 测量JFET和MOSFET的伏安特性。搭建场效应管放大电路,测试其放大性能。设计并实现MOSFET开关电路,观察其驱动和开关过程。 集成运算放大器(Op-Amp): 理想运放模型: 介绍理想运放的虚短、虚断特性。 基本运放电路: 讲解同相放大器、反相放大器、电压跟随器、加法器、减法器、积分器、微分器等基本运算电路。 差分放大器: 介绍其原理和应用。 滤波电路: 介绍基于运放的有源滤波器(低通、高通、带通、带阻)。 实验内容: 搭建并测试各种基本运放电路,验证其放大、运算功能。设计并实现简单的信号处理电路,如滤波器。学习使用示波器观察输入输出信号的波形,分析电路的频率响应。 三、 数字电路基础实验与仿真 本部分将介绍数字电路的基本逻辑门、组合逻辑电路和时序逻辑电路,并强调仿真工具在数字电路设计与验证中的应用。 数字电路基础: 数制与编码: 介绍二进制、十进制、十六进制之间的转换,以及BCD码、格雷码等常用编码。 逻辑门: 讲解与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门、同或门等基本逻辑门的功能和符号。 布尔代数与逻辑化简: 介绍布尔代数的基本定理和定律,以及卡诺图等化简方法。 实验内容: 使用面包板和TTL、CMOS集成电路芯片,搭建基本的逻辑门电路,并通过LED指示输出结果。验证逻辑门的功能,并使用逻辑分析仪观察信号。 组合逻辑电路: 编码器与译码器: 介绍二进制编码器、十进制编码器、译码器(如3-to-8译码器)的功能和应用。 多路选择器与分配器: 讲解其选择和分配数据的原理。 加法器与减法器: 介绍半加器、全加器、以及并行加法器的构成。 实验内容: 搭建并测试编码器、译码器、多路选择器等组合逻辑电路。实现一个简单的二进制加法器,并观察其运算结果。 时序逻辑电路: 触发器: 讲解RS触发器、JK触发器、D触发器、T触发器等基本触发器的逻辑功能、时序图和状态转移图。 寄存器: 介绍移位寄存器(左移、右移、双向移位)和并行寄存器。 计数器: 讲解异步计数器(行波计数器)和同步计数器(二进制加/减计数器、十进制计数器),以及模N计数器。 状态机: 介绍有限状态机的概念,以及摩尔型和米利型状态机的设计。 实验内容: 搭建不同类型的触发器,观察其翻转特性。实现一个简单的移位寄存器,并观察数据移动过程。设计并测试一个二进制加法计数器,观察其计数过程。 数字电路仿真: 仿真软件介绍: 重点介绍常用的数字逻辑电路仿真软件(如Multisim、Proteus、Logisim等),讲解其基本操作界面和功能。 电路建模与仿真: 学习在仿真软件中搭建各种数字电路,包括逻辑门、组合逻辑、时序逻辑电路。 仿真波形分析: 掌握利用仿真软件的虚拟示波器、逻辑分析仪等工具,观察和分析电路的输入输出波形,验证电路设计是否正确。 故障仿真: 了解如何利用仿真软件进行故障注入,培养学生的故障诊断能力。 实验内容: 使用仿真软件完成以上所有数字电路实验,对比实际电路实验和仿真结果,加深对电路工作原理的理解。 四、 电子测量与仪器使用 本部分专注于介绍常用的电子测量仪器,以及如何正确、安全地使用它们进行电路的测试和参数测量。 万用表(数字与模拟): 详细讲解电压表、电流表、欧姆表的使用方法,包括量程选择、极性连接、测量注意事项。 示波器: 介绍示波器的基本原理、操作面板(如时基、垂直灵敏度、触发等),以及如何观察和测量信号的幅度、周期、相位等。 函数发生器: 讲解如何产生不同波形(正弦波、方波、三角波等)和频率的信号,以及如何设置输出幅度。 电源: 介绍直流稳压电源、交流电源的使用方法和注意事项。 信号发生器与频谱分析仪(可选): 介绍更高级的测量仪器,扩展学生的视野。 实验内容: 通过大量实际操作,熟练掌握各种仪器的使用技巧,学会使用多种仪器组合测量电路参数,并能对测量结果进行分析和评估。 五、 典型应用电路与综合设计 在掌握了基础理论和实验技能后,本部分将引导学生将所学知识应用于解决实际问题,设计和实现一些典型的应用电路。 电源电路: 线性稳压电源: 设计并制作基于三极管或集成稳压器(如LM78xx系列)的直流稳压电源。 开关电源(概念性): 介绍开关电源的基本工作原理和优势。 放大电路: 音频放大电路: 设计并制作一个简单的音频功率放大器。 仪表放大器: 介绍其在高精度测量中的应用。 振荡电路: RC振荡电路: 介绍相移振荡器、韦恩桥振荡器等。 LC振荡电路: 介绍哈特莱振荡器、科尔皮兹振荡器等。 滤波电路: 无源滤波器: 介绍RC、RL、LC无源滤波器的设计。 有源滤波器: 重点是基于运放的滤波器设计。 信号处理电路: 比较器电路: 介绍其在阈值检测中的应用。 定时电路: 介绍基于555定时器的应用。 综合设计项目: 鼓励学生以小组为单位,选择一个实际应用课题(如简易报警系统、LED驱动控制、简易信号发生器等),进行方案设计、电路搭建、调试和测试。 强调项目中的团队合作、问题解决和文档撰写能力。 实验内容: 完成上述各种典型应用电路的搭建和测试。完成至少一项综合设计项目,并进行项目总结和成果展示。 仿真平台的强大支持 本书将充分利用现代电子技术仿真软件的优势,将仿真操作贯穿于各个实验环节。学生可以在仿真环境中反复练习,不受硬件资源的限制,快速验证设计思路,学习调试技巧,深刻理解电路的工作原理。通过仿真,可以预先发现设计中的潜在问题,降低实际制作失败的风险,同时也能更好地掌握虚拟仪器的使用,为今后的工程实践打下坚实基础。 本书特色与优势 1. 理论与实践高度统一: 紧密结合理论知识,设计大量具有代表性和可操作性的实验项目。 2. 仿真驱动,学以致用: 强调仿真工具的应用,使学生在虚拟环境中充分练习,提升实践能力。 3. 由浅入深,循序渐进: 内容安排逻辑清晰,难度逐渐提升,适合不同基础的学生学习。 4. 贴近实际,面向应用: 关注电子技术在工业界和生活中的实际应用,培养学生的工程意识。 5. 培养创新与解决问题能力: 通过综合设计项目,鼓励学生主动思考,解决实际工程问题。 本书旨在培养具备扎实电子技术基础、熟练实验操作技能、掌握仿真分析方法,并能初步进行电子系统设计的复合型应用型人才。

用户评价

评分

我之所以选择这本书,是因为它明确地将“应用型人才培养”作为核心目标。在当前的就业环境下,仅仅掌握理论知识是远远不够的,我们需要具备解决实际问题的能力。这本书的编写理念正好契合了这一点。它所包含的实验项目和仿真案例,都紧密联系着电子技术在现实生活中的应用,例如通信、控制、测量等领域。通过这些实践环节,我不仅能够加深对电子原理的理解,更重要的是能够培养出独立分析问题、设计方案、解决问题的能力。书中的语言通俗易懂,即使是比较复杂的概念,也能通过生动的比喻和形象的图示来解释,这使得学习过程更加轻松高效。总的来说,这本书是一本真正“有用”的教材,它能够帮助我们打下坚实的电子技术基础,并且为我们未来的职业生涯做好充分的准备。

评分

这是一本真正意义上的“工具书”。它的内容设计非常实用,并且紧扣“应用型”这个核心。翻开目录,我就被丰富的实验项目和仿真案例所吸引。书本的编排逻辑非常清晰,从基础到进阶,层层递进,非常适合系统性地学习电子技术。我尤其看重的是它提供的实践指导,不仅仅是理论的讲解,更包含大量实际操作的细节,例如元器件的选型、电路的焊接、调试的技巧等等,这些都是课堂上难以获得的宝贵经验。而且,书中对仿真技术的运用也做得非常出色,通过仿真,我可以反复调试我的电路设计,而不必担心实际操作带来的成本和风险,极大地提高了学习效率。这本书为我提供了一个将理论知识转化为实际技能的平台,我相信通过这本书的学习,我能够真正掌握电子技术的核心知识,并为未来的职业发展打下坚实的基础。

评分

这本书的书写风格非常讲究细节,几乎没有遗漏任何可能影响读者理解的环节。从一开始介绍各种电子元器件的符号、参数、特性,到后面讲解如何搭建更复杂的电路系统,都力求做到详尽无遗。我特别喜欢它在讲解每一个实验项目时,都会先给出实验的目的和预期的结果,这样我们在开始操作之前就能有一个清晰的认识,也更容易在实验过程中判断自己的操作是否正确。而且,书中对于仿真软件的使用也提供了非常友好的指导,即使是初次接触仿真软件的读者,也能够很快上手。它不仅教你如何使用软件,更重要的是教你如何通过仿真来验证你的电路设计,以及如何分析仿真结果,这是一种非常宝贵的技能。这种严谨细致的写作态度,让我对这本书的内容充满了信任。

评分

这本书的封面设计风格相当朴实,没有过多花哨的图案,反而给人一种扎实、严谨的感觉。标题“高等院校培养应用型人才电子技术类课程系列规划教材”以及副标题“电子技术基础实验与仿真”清晰地传达了它的定位。从书名就能感受到,这套教材是针对当前高校在培养具备实际操作能力和解决问题能力的电子技术人才的需求而编写的,这对于我这种希望在理论学习之外,能够更深入地理解和掌握电子技术核心知识并具备一定动手能力的读者来说,无疑具有很强的吸引力。我尤其关注“实验与仿真”这部分,因为它预示着书中不仅仅是理论的阐述,更会包含大量的实践操作指导,这对于理解抽象的电子原理至关重要。我非常期待通过这本书的学习,能够将课堂上学到的知识转化为实际技能,能够独立完成一些基础的电子实验,并且能够运用仿真软件进行电路的设计和验证,从而更好地应对未来在电子技术领域的挑战。这本书的出现,恰好填补了许多传统教材在实践性方面可能存在的不足,为我们这些追求“学以致用”的学生提供了一个理想的学习平台。

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阅读这本书的体验,仿佛是在一位经验丰富的工程师的实验室里进行实践学习。它不仅仅是纸面上的文字,更像是为我们打开了一扇通往真实电子世界的大门。书中的内容组织非常清晰,从最基础的电路元件特性讲解,到复杂的集成电路应用,都循序渐进,逻辑性极强。我最欣赏的是其对实验设计的细致指导。书中提供的实验项目不仅贴近实际工程应用,而且对实验器材的选择、连接方法、操作步骤都给出了详尽的说明,甚至连实验中可能出现的常见问题及其解决方案都一一列举,这对于初学者来说简直是福音。同时,仿真部分的介入也极大地扩展了我们的学习空间。通过仿真软件,我们可以反复尝试不同的电路设计,观察其运行效果,而无需担心实际操作带来的成本和风险。这种理论与实践相结合的学习模式,让电子技术不再是枯燥的公式和图表,而是变得生动有趣,易于理解和掌握。

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