內容簡介
《電路與電子技術實驗》著重介紹電工電路、模擬電路和數字電路課程的基本實驗內容和實驗方法。每一個實驗都以相關的基本理論為基礎,提齣實驗目的、實驗原理、實驗內容。學生通過預習,對與實驗相關的理論進行分析;通過實驗,驗證理論結果;通過對測試數據進行分析,找齣實驗中齣現的問題;利用仿真軟件進行電路仿真,找齣産生誤差的原因。在內容編排上:①安排瞭預習內容和思考題,增強學生獨立思考和解決問題的能力;②以實驗內容為核心,用實驗原理進行闡述,介紹實驗方法,使教材自成體係;③以常用實驗儀器和設備為基礎,通過固定電路闆和學生自己搭接電路相結閤的方式,使學生既掌握基本理論,又提高實踐動手能力;④對實驗內容進行電路仿真,並與實測數據比較,從而提高實驗效果。
《電路與電子技術實驗》共介紹瞭71個實驗,分成5篇,第1篇為電路基礎實驗,第2篇為數字電路實驗,第3篇為模擬電路實驗,第4篇為綜閤創新性設計實驗,第5篇為Multisim在電路分析中的應用。分彆介紹瞭電路基礎、數字電路、模擬電路課程中的基本實驗和基本測試方法,對常用的電子儀器和電路進行瞭介紹和分析。
內頁插圖
目錄
0 概述
0.1 實驗目的與要求
0.2 實驗安全
0.3 實驗程序
0.4 測量誤差的分析
0.5 數據的一般處理方法
第1篇 電工實驗
1.1 電工測量儀錶的使用
1.2 綫性與非綫性元件伏安特性的測定
1.3 直流電路中電位及其與電壓關係的研究
1.4 基爾霍夫定律的驗證
1.5 疊加原理與互易定理的驗證
1.6 戴維南定理和諾頓定理實驗
1.7 電壓源與電流源的等效變換
1.8 受控源特性的研究
1.9 一階電路實驗
1.10 二階電路過渡過程實驗
1.11 LC元件在直流電路和交流電路中的特性研究
1.12 交流電路參數的測定
1.13 正弦交流電路中RLC的特性實驗
1.14 RL和RC串聯電路實驗
1.15 串聯諧振電路實驗
1.16 改善功率因數實驗
1.17 互感電路實驗
1.18 三相電路及功率的測量
1.19 R-C選頻網絡實驗
1.20 無源二端口網絡實驗
1.21 單相變壓器實驗
1.22 三相異步電動機的使用和啓動
1.23 異步電動機繼電一接觸控製的基本電路實驗
1.24 三相異步電動機Y-△啓動控製實驗
1.25 三相異步電動機順序控製實驗
1.26 三相異步電動機能耗製動控製實驗
第2篇 數字電路實驗
2.1 門電路邏輯功能及測試
2.2 TTL和CMOS集成門電路參數測試
2.3 TTL集電極開路門和三態門邏輯功能測試及應用
2.4 集成門電路的邏輯變換及應用
2.5 譯碼器及其應用
2.6 數據選擇器及其應用
2.7 加法器及其應用
2.8 觸發器及其應用
2.9 計數器及其應用
2.10 MSI移位寄存器及其應用
2.11 555定時器及其應用
2.12 D/A、A/D轉換器
第3篇 模擬電路試驗
3.1 常用電子儀器的使用方法
3.2 單級放大電路
3.3 兩級放大電路
3.4 射極跟隨器(共集電極電路)
3.5 場效應管放大電路的測試
3.6 負反饋放大電路
3.7 差動放大電路
3.8 集成運算放大器性能指標的測試
3.9 比例求和運算電路
3.10 波形發生電路
3.11 有源濾波器
3.12 電壓比較器
3.13 集成電路RC正弦波振蕩器
3.14 集成電路LC正弦波振蕩器
3.15 互補對稱功率放大器
……
第4篇 綜閤創新設計實驗
第5篇 Multisim在電路分析中的應用
附錄1 常用電阻器
附錄2 常用電容器
附錄3 半導體器件
附錄4 集成電路型號命名規則
附錄5 部分TTL集成電路管腳排列圖
參考文獻
前言/序言
電工電路課程和電子技術課程是實踐性很強的基礎課程。隨著電子技術日新月異的發展,按照高等學校電工、電子技術基礎課程教學的基本要求,以及社會對新世紀高等學校培養人纔的需求,同時為瞭增強學生基本實驗技能、培養學生的動手能力,我們在總結多年高校實驗教學經驗的基礎上,編寫瞭這本實驗教材。該教材適用於高等學校電氣類、電子信息類及相關專業的電子技術課程實驗教學,也可供相關的專科和從事電工電子技術工作的工程技術人員參考。
本書著重介紹電工電路、模擬電路和數字電路課程的基本實驗內容和實驗方法。每一個實驗都以相關的基本理論為基礎,提齣實驗目的、實驗原理、實驗內容。學生通過預習,對與實驗相關的理論進行分析;通過實驗,驗證理論結果;通過對測試數據進行分析,找齣實驗中齣現的問題;利用仿真軟件進行電路仿真,找齣産生誤差的原因。在內容編排上:①安排瞭預習內容和思考題,增強學生獨立思考和解決問題的能力;②以實驗內容為核心,用實驗原理進行闡述,介紹實驗方法,使教材自成體係;③以常用實驗儀器和設備為基礎,通過固定電路闆和學生自己搭接電路相結閤的方式,使學生既掌握基本理論,又提高實踐動手能力;④對實驗內容進行電路仿真,並與實測數據比較,從而提高實驗效果。
本書共介紹瞭71個實驗,分成5篇,第1篇為電路基礎實驗,第2篇為數字電路實驗,第3篇為模擬電路實驗,第4篇為綜閤創新性設計實驗,第5篇為Multisim在電路分析中的應用。分彆介紹瞭電路基礎、數字電路、模擬電路課程中的基本實驗和基本測試方法,對常用的電子儀器和電路進行瞭介紹和分析。
本書由殷誌堅(編寫概述和第1篇)、熊朝鬆(編寫第2篇、第5篇)、占華林(編寫第3篇)、羅強(編寫第4篇)主編。本書獲得江西科技師範大學教材齣版基金資助,在編寫過程中,得到瞭江西科技師範大學通信電子學院電工電子實驗中心全體老師的大力支持,在此錶示感謝。
限於編者水平有限和編寫時間倉促,書中不妥和疏漏之處在所難免,敬請讀者指正。
《電磁波與現代通信》 內容梗概: 本書深入淺齣地探討瞭電磁波的生成、傳播、接收原理及其在現代通信技術中的核心應用。我們將從電磁波的基本概念齣發,逐步揭示其波粒二象性、麥剋斯韋方程組的統一性,以及不同頻率電磁波在自由空間、介質中的傳播特性。隨後,本書將重點闡述各類通信係統的基本構成,包括信息源、編碼、調製、信道、解調、解碼等關鍵環節,並詳細解析多種重要的調製解調技術,如調幅(AM)、調頻(FM)、調相(PM)、數字調製(ASK, FSK, PSK, QAM)等。 詳細章節內容: 第一部分:電磁波的奧秘 第一章:電荷、電流與電磁場 本章將迴顧電荷的基本性質,介紹靜電場和恒定磁場的概念,並重點講解電流的産生及其産生的磁場。我們將深入理解洛倫茲力,它是理解電荷在電磁場中運動的基礎。此外,本章還會初步接觸法拉第電磁感應定律,為後續理解電磁波的産生鋪墊。 第二章:麥剋斯韋方程組的統一 這是本書的核心理論基礎之一。本章將詳細闡述麥剋斯韋四條基本方程組,強調它們如何統一瞭電與磁,並預言瞭電磁波的存在。我們將逐一解析高斯電場定律、高斯磁場定律、法拉第電磁感應定律和安培-麥剋斯韋定律的物理意義,並理解位移電流的概念在方程組中的關鍵作用。通過對這些方程組的深入理解,讀者將能初步把握電磁場的動態變化以及電磁波的産生機製。 第三章:電磁波的産生與性質 本章將基於麥剋斯韋方程組,推導齣電磁波的波動方程式。我們將深入探討電磁波的産生條件,例如加速運動的電荷。本書將詳細闡述電磁波的橫波特性,即電場和磁場矢量垂直於傳播方嚮。此外,還會分析電磁波的傳播速度(光速),並區分電磁波的電場強度、磁場強度、坡印廷矢量等物理量。 第四章:電磁波的傳播 本章將重點研究電磁波在不同介質中的傳播特性。我們將討論電磁波在真空中的傳播,以及它們在導電介質(如金屬)和絕緣介質(如空氣、水、玻璃)中的衰減和反射現象。不同頻率的電磁波在傳播時會錶現齣不同的特性,例如低頻電磁波更容易繞過障礙物,而高頻電磁波則更容易被吸收或反射。本章還將介紹電磁波的衍射、乾涉和偏振等重要現象,這些現象是理解電磁波行為的關鍵。 第五章:電磁波譜 電磁波譜是電磁波按頻率(或波長)順序排列的連續譜。本章將詳細介紹電磁波譜的各個部分,包括無綫電波、微波、紅外綫、可見光、紫外綫、X射綫和伽馬射綫。我們將討論各部分電磁波的典型頻率範圍、産生方式、傳播特點以及在科學研究和日常生活中的廣泛應用,例如無綫電波用於通信,微波用於雷達和加熱,可見光用於視覺感知等。 第二部分:現代通信係統 第六章:信息論基礎與編碼 在進入通信係統之前,本章將介紹信息論的基本概念,如信息量、熵。我們將重點闡述編碼在通信中的重要作用,它能夠有效地錶示信息,提高傳輸效率,並增強係統的抗乾擾能力。本章將介紹信源編碼(如香農編碼、霍夫曼編碼)用於數據壓縮,以及信道編碼(如漢明碼、捲積碼、Turbo碼)用於糾錯,以確保信息在傳輸過程中不失真。 第七章:模擬調製技術 本章將詳細講解將信息信號(如音頻、視頻)疊加到高頻載波上的模擬調製技術。我們將深入解析調幅(AM)的原理,包括不同類型的AM(DSB-SC, SSB),調頻(FM)的優勢(抗噪聲能力強)及其實現方式,以及調相(PM)的原理。通過對這些技術的學習,讀者將理解如何將低頻信息轉化為適閤遠距離傳輸的高頻信號。 第八章:數字調製技術 隨著數字技術的發展,數字調製技術已成為現代通信的核心。本章將詳細介紹將數字信息(0和1)映射到載波信號的各種方式。我們將深入講解: 幅移鍵控(ASK):通過改變載波的幅度來錶示數字信息。 頻移鍵控(FSK):通過改變載波的頻率來錶示數字信息。 相移鍵控(PSK):通過改變載波的相位來錶示數字信息,包括BPSK、QPSK等。 正交幅度調製(QAM):結閤幅度和相位進行調製,能夠實現更高的頻譜利用率,如16QAM, 64QAM。 本章還將討論這些數字調製技術的優缺點以及它們在不同通信場景下的應用。 第九章:信號的傳輸與接收 本章將聚焦於信息在通信信道中的傳輸和接收過程。我們將討論不同類型的通信信道,如自由空間、同軸電纜、光縴等,以及它們對信號傳輸的影響,例如衰減、噪聲、失真。本書將詳細講解接收端如何通過解調器從載波中恢復原始信息信號,以及如何通過解碼器糾正傳輸過程中可能齣現的錯誤。 第十章:天綫與傳播 天綫是電磁波收發的關鍵設備。本章將介紹不同類型天綫的原理和特性,如偶極子天綫、喇叭天綫、拋物麵天綫等。我們將討論天綫的輻射方嚮圖、增益、帶寬等重要參數。此外,本章還將深入探討電磁波在真實環境中的傳播效應,例如多徑傳播、陰影效應、衰落等,這些效應對通信係統的性能至關重要。 第三部分:現代通信應用 第十一章:無綫通信係統 本章將介紹各類重要的無綫通信係統。我們將重點講解: 移動通信係統:從第一代到第五代(1G-5G)移動通信技術的發展曆程,以及蜂窩網絡、切換、頻率復用等核心概念。 衛星通信係統:同步衛星、低地球軌道衛星通信的原理,以及在廣播、導航、通信等領域的應用。 廣播電視係統:AM、FM廣播,以及數字電視信號的傳輸方式。 雷達係統:雷達的探測原理、信號處理以及在軍事、氣象、導航等領域的應用。 第十二章:光縴通信 光縴通信是現代通信領域的一項革命性技術。本章將詳細介紹光在光縴中的傳播原理,包括全反射現象。我們將討論不同類型光縴(單模光縴、多模光縴)的結構和特性,以及光通信係統中關鍵組件,如光源(激光器、LED)、光探測器、光放大器等。光縴通信以其高帶寬、低損耗的優勢,成為互聯網骨乾網的主要傳輸介質。 第十三章:無綫局域網(Wi-Fi)與藍牙 本章將聚焦於短距離無綫通信技術。我們將詳細介紹Wi-Fi(IEEE 802.11係列標準)的工作原理、不同頻段(2.4GHz, 5GHz)的應用以及相關的安全協議。藍牙技術及其在設備互聯、數據傳輸等方麵的廣泛應用也將得到深入解析。 第十四章:通信係統的抗乾擾與安全 本章將討論通信係統麵臨的各種乾擾源,包括自然乾擾(閃電、大氣噪聲)和人為乾擾(同頻乾擾、雜散輻射)。我們將介紹多種提高係統抗乾擾能力的技術,例如濾波、擴頻通信、糾錯編碼等。此外,本章還將探討通信安全問題,包括數據加密、身份認證等,以保障通信信息的機密性和完整性。 第十五章:通信技術的未來展望 本章將對未來通信技術的發展趨勢進行展望。我們將討論6G通信的潛在技術,例如太赫茲通信、人工智能在通信網絡中的應用,以及物聯網(IoT)、車聯網(V2X)等新興應用對通信技術提齣的新要求。 學習目標: 通過學習本書,讀者將能夠: 深刻理解電磁波的生成、傳播機理及其與物質的相互作用。 掌握電磁波譜的構成及其在不同領域的應用。 理解現代通信係統的基本原理和關鍵技術。 熟悉模擬和數字調製解調技術,並能分析其優缺點。 瞭解天綫、信道、噪聲等對通信係統的影響。 認識到無綫通信、光縴通信等在現代社會中的重要作用。 初步瞭解通信技術的未來發展方嚮。 本書適閤電子信息工程、通信工程、物理學等相關專業的學生,以及對電磁波和現代通信技術感興趣的科研人員和工程師閱讀。本書旨在構建堅實的理論基礎,並結閤實際應用,幫助讀者深入理解塑造我們數字世界的無形力量——電磁波與現代通信。