内容简介
《模拟电子技术应用/职业教育电子类专业“新课标”规划教材》是基于“知行合一”理念的中等职业学校电子类专业创新教材。编写时以项目模块重新构建知识体系结构,书中内容都是以典型产品为载体设计活动来进行的,围绕工作任务、工作现场来组织教学内容,在任务的**下学习理论.实现理论教学与实践教学融通合一、能力培养与工作岗位对接合一、实习实训与顶岗工作学做合一。
《模拟电子技术应用/职业教育电子类专业“新课标”规划教材》紧紧围绕课程目标重构其知识体系结构,项目内容按照项目描述、知识准备、任务实现、考核评价、拓展提高、同步练习这六个环节来组织编写。编写中坚持以工作为本位、以职业实践能力培养为主线、以项目为载体的总体要求。每个项目的学习都以典型电子产品为载体设计的活动来进行的,打破传统的学科体系,紧紧围绕工作任务来选择和组织课程内容,在任务的**下学习理论知识,让学生在实践活动中掌握理论知识,实现理论与实践的一体化,提高岗位的职业能力。
内页插图
目录
项目1 智能小夜灯的制作
1.1 项目描述
1.2 知识准备
1.2.1 电阻器
1.2.2 做中学(一)
1.2.3 电容器
1.2.4 做中学(二)
1.2.5 半导体二极管
1.2.6 做中学(三)
1.2.7 二极管整流及电容滤波电路
1.2.8 做中学(四)
1.3 任务实现
1.3.1 认识电路组成
1.3.2 认识电路工作过程
1.3.3 元器件的识别与检测
1.3.4 电路安装
1.3.5 电路调试与检测
1.4 考核评价
1.5 拓展提高
1.6 同步练习
1.6.1 填空题
1.6.2 选择题
1.6.3 分析题
项目2 迷你小功放的制作
2.1 项目描述
2.2 知识准备
2.2.1 晶体三极管
2.2.2 做中学(一)
2.2.3 三极管放大器
2.2.4 做中学(二)
2.2.5 集成运算放大器
2.2.6 做中学(三)
2.2.7 低频功率放大器
2.3 任务实现
2.3.1 认识电路组成
2.3.2 认识电路工作过程
2.3.3 元器件的识别与检测
2.3.4 电路安装
2.3.5 电路调试与检测
2.4 考核评价
2.5 拓展提高
2.6 同步练习
2.6.1 填空题
2.6.2 选择题
2.6.3 分析题
项目3 无线话筒的制作
3.1 项目描述
3.2 知识准备
3.2.1 振荡的基本知识
3.2.2 LC振荡器
3.3 任务实现
3.3.1 认识电路组成
3.3.2 认识电路工作过程
3.3.3 元器件的识别与检测
3.3.4 电路安装
3.3.5 电路调试与检测
3.4 考核评价
3.5 拓展提高
3.6 同步练习
3.6.1 填空题
3.6.2 选择题
3.6.3 分析题
项目4 调光台灯的制作
4.1 项目描述
4.2 知识准备
4.2.1 可控硅的结构和工作原理
4.2.2 可控硅触发电路
4.2.3 可控硅整流电路
4.3 任务实现
4.3.1 认识电路组成
4.3.2 认识电路工作过程
4.3.3 元器件的识别与检测
4.3.4 电路安装
4.3.5 电路调试与检测
4.4 考核评价
4.5 拓展提高
4.6 同步练习
4.6.1 填空题
4.6.2 选择题
4.6.3 分析题
项目5 多功能直流稳压电源的制作
5.1 项目描述
5.2 知识准备
5.2.1 直流稳压电源的组成
5.2.2 三端集成稳压器
5.3 任务实现
5.3.1 认识电路组成
5.3.2 认识电路工作过程
5.3.3 元器件的识别与检测
5.3.4 电路安装
5.3.5 电路调试与检测
5.4 考核评价
5.5 拓展提高
5.6 同步练习
5.6.1 填空题
5.6.2 选择题
5.6.3 分析题
附录
附录1 世界半导体器件型号的命名方法
附录2 插件元器件手工锡焊技巧
附录3 贴片元器件手工锡焊技巧
参考文献
前言/序言
根据《国务院关于大力发展职业教育的决定》、国务院印发的《关于加快发展现代职业教育的决定》等文件提出的教材建设要求,和《中等职业学校专业教学标准(试行)》(2014)要求职业教育科学化、标准化、规范化等,以及习近平总书记专门对职业教育工作作出的重要指示,编写了这本《模拟电子技术应用》。
本书是基于“知行合一”理念的中等职业学校电子类专业创新教材。编写时以项目模块重新构建知识体系结构,书中内容都是以典型产品为载体设计活动来进行的,围绕工作任务、工作现场来组织教学内容,在任务的引领下学习理论,实现理论教学与实践教学融通合一、能力培养与工作岗位对接合一、实习实训与顶岗工作学做合一。
本书紧紧围绕课程目标重构其知识体系结构,项目内容按照项目描述、知识准备、任务实现、考核评价、拓展提高、同步练习这六个环节来组织编写。编写中坚持以工作为本位、以职业实践能力培养为主线、以项目为载体的总体要求。每个项目的学习都以典型电子产品为载体设计的活动来进行的,打破传统的学科体系,紧紧围绕工作任务来选择和组织课程内容,在任务的引领下学习理论知识,让学生在实践活动中掌握理论知识,实现理论与实践的一体化,提高岗位的职业能力。
本书的特点是:
1.教材中各项目及项目内容按照循序渐进、由易到难、先感性再抽象的递进关系安排,所选案例、任务、项目贴近学生学情,又注重了知识的趣味性、实用性和可操作性,遵循了中职学生的认知规律。
2.教学内容浅显易懂,理论内容以“够用、实用”为原则,增强了实践性教学内容。实践性教学内容占总课时的50%左右,使学生既有一定的理论知识,又有更多的实践机会。
3.全书共安排了五个项目任务,重点关注如何综合运用所获得的操作知识、理论知识来完成工作任务。通过“完整性活动”,学生可获得有工作意义的“产品”或者“作品”,这样,不仅可以增强学生对教学内容的直观感,而且有利于增强学生的工作热情和学习兴趣,达到让学生通过完成具体项目来构建相关理论知识,并发展职业能力的目的。
模拟电子技术应用:基础理论与实践指南 前言 在信息技术飞速发展的今天,模拟电子技术作为一切电子系统的基石,其重要性从未减弱。从我们日常使用的手机、电视,到精密复杂的医疗设备、航空航天仪器,无不蕴含着精妙的模拟电路设计与应用。理解和掌握模拟电子技术,是现代工程师必备的核心技能之一。本书旨在为职业教育电子类专业的学生以及相关领域的从业者,提供一套系统、深入且贴合实际的模拟电子技术学习指南。我们以“新课标”规划教材的要求为导向,不仅涵盖了模拟电子技术的经典理论,更注重其在实际工程中的应用,力求培养出具备扎实基础和创新能力的电子技术人才。 第一章 模拟电路基础 本章将带领读者走进模拟电子技术的世界,首先建立起对电路基本概念的认知。我们将深入探讨电、压、流、阻、容、感等基本电路参数的物理意义及其相互关系。电阻、电容、电感的特性及其在直流和交流电路中的行为将被详细阐述,为理解后续复杂电路打下坚实基础。 电阻: 聚焦欧姆定律、电阻率、温度对电阻的影响,以及串并联电阻网络的简化方法。讲解不同类型电阻(固定电阻、可变电阻、敏感电阻)的结构、特性和应用场合。 电容: 阐述电容的定义、充放电过程、容抗的频率特性。深入分析电介质的种类、电容的漏电流与击穿电压等参数。介绍各种电容器(陶瓷电容、电解电容、钽电容、薄膜电容)的结构、性能特点及选型考量。 电感: 讲解电感的定义、自感与互感、感抗的频率特性。分析电感的储能特性,以及铁芯对电感性能的影响。介绍不同类型的电感器(空心电感、铁氧体电感、功率电感)的结构、应用及选用要点。 电路分析方法: 引入基尔霍夫电压定律(KVL)和电流定律(KCL),并结合欧姆定律,讲解如何分析和求解直流和交流电路。对节点电压法、网孔电流法等系统性电路分析方法进行介绍,帮助读者建立严谨的电路分析思维。 瞬态响应: 深入研究RL、RC、RLC电路在直流阶跃信号和交流信号作用下的瞬态响应。通过分析电容和电感的充放电过程,揭示电路动态行为的物理机制,为理解信号的传输和处理提供理论依据。 正弦稳态分析: 引入相量法,将复杂的正弦交流电路分析转化为代数方程的求解。详细讲解阻抗、导纳的概念,以及它们在交流电路分析中的作用。为理解放大器、滤波器等频率相关的电路奠定基础。 第二章 半导体器件 半导体器件是现代电子技术的核心,本章将深入剖析各种重要的半导体器件。 PN结: 讲解PN结的形成、载流子扩散与漂移、内建电势、电容特性。分析PN结在正向偏置和反向偏置下的伏安特性,揭示其单向导电性和电容效应的物理根源。 二极管: 详细介绍普通二极管、稳压二极管(齐纳二极管)、肖特基二极管、发光二极管(LED)、光电二极管等多种类型的二极管。分析其工作原理、特性曲线、主要参数以及在整流、滤波、稳压、信号指示等方面的典型应用。 三极管(BJT): 深入讲解双极结型晶体管(BJT)的结构(NPN和PNP)、工作原理(放大区、截止区、饱和区)。分析BJT的输入输出特性曲线,阐述其电流放大作用和电压放大作用。介绍BJT在共射、共集、共基三种基本放大组态下的工作特点和应用。 场效应管(FET): 介绍结型场效应管(JFET)和绝缘栅型场效应管(MOSFET)的工作原理,分析其电压控制特性。对比BJT和FET在输入阻抗、漏电流、开关速度等方面的差异,以及它们各自的优缺点。讲解MOSFET的增强型和耗尽型工作模式,以及其在数字电路和功率驱动中的重要应用。 其他半导体器件: 简要介绍光电器件(光耦、光敏电阻)、热敏器件(热敏电阻)、压电元件等,拓展读者对半导体材料应用领域的认知。 第三章 基本放大电路 放大电路是模拟电子技术中最基本也是最重要的电路之一。本章将系统讲解各种基本放大电路的设计与分析。 放大电路的组成与作用: 阐述放大电路的基本功能——将输入信号的幅度进行放大,并保持信号的波形。分析放大电路中存在的非线性失真、频率失真和噪声问题。 单级放大电路: 共射放大电路: 详细分析共射放大电路的直流偏置电路(固定偏置、分压偏置、发射极负反馈偏置),以及它们对静态工作点稳定性的影响。推导共射放大电路的电压放大系数、电流放大系数、输入电阻和输出电阻的表达式。讲解其在高电压增益和中等输入输出电阻方面的优势。 共集放大电路(射极输出器): 分析其电压跟随特性,讲解其高输入电阻和低输出电阻的特点,以及在缓冲电路中的应用。 共基放大电路: 介绍其低输入电阻和高输出电阻的特点,以及在射频电路中的应用。 多级放大电路: 耦合方式: 详细讲解阻容耦合、变压器耦合、直接耦合等三种耦合方式的原理、优缺点及适用场合。 级联放大电路: 分析多级放大电路的总电压增益、输入电阻和输出电阻。讲解频率响应的展宽,以及不同耦合方式对频率响应的影响。 反馈放大电路: 负反馈: 深入讲解负反馈的四种组态(电压并联、电压串联、电流并联、电流串联)。分析负反馈对放大电路性能的影响,包括提高线性度、展宽频率响应、稳定增益、改变输入输出电阻等。 正反馈: 阐述正反馈的原理,以及其在振荡电路和触发器中的作用。 第四章 信号处理电路 信号处理是模拟电子技术的核心应用之一,本章将聚焦于各类信号处理电路。 滤波电路: 无源滤波器: 讲解RC、RL、LC滤波器(低通、高通、带通、带阻)的结构、工作原理及频率响应。分析滤波器的截止频率、滚降斜率等关键参数。 有源滤波器: 介绍基于运算放大器(Op-Amp)的有源滤波器,分析其相比于无源滤波器的优点,如增益可调、易于集成等。讲解Sallen-Key、MFB等常见有源滤波器拓扑。 振荡电路: 振荡器原理: 阐述振荡电路的产生条件(正反馈和增益),以及其从噪声信号发展为周期性信号的过程。 RC振荡器: 讲解RC移相振荡器、文氏电桥振荡器的工作原理和设计。 LC振荡器: 介绍LC谐振回路,分析哈特莱振荡器、考彼兹振荡器、阿姆斯特朗振荡器等LC振荡器的工作原理。 石英晶体振荡器: 讲解石英晶体的压电效应,以及其在高稳定性振荡器中的应用。 调制与解调电路: 幅度调制(AM): 讲解AM信号的产生原理(乘法器、开关调制器),以及包络检波、同步检波等解调方法。 频率调制(FM): 介绍FM信号的产生方法(压控振荡器),以及鉴频器(如斜坡鉴频器、比例积分鉴频器)的工作原理。 相位调制(PM): 简要介绍PM信号的生成和解调。 信号发生器: 介绍常见的信号发生器(函数信号发生器、脉冲发生器)的组成和工作原理。 其他信号处理电路: 简要介绍比较器、阈值检测器等用于信号判定的电路。 第五章 运算放大器(Op-Amp)及其应用 运算放大器是集成电路中最重要的模拟器件之一,其通用性和高增益使其成为构成各种复杂模拟电路的核心。 运算放大器的基本结构与特性: 介绍运算放大器的差分输入、单端输出结构,以及理想运放模型(无限开环增益、无限输入阻抗、零输出阻抗)。分析实际运放的关键参数(如失调电压、输入偏置电流、共模抑制比、电源抑制比、压摆率)。 基本运算电路: 同相比例放大器: 分析其电压增益等于反馈系数的特点。 反相比例放大器: 讲解其电压增益为负反馈系数的特点,以及在信号衰减和反相中的应用。 电压跟随器: 介绍其单位增益,主要用于阻抗匹配和缓冲。 加法器与减法器: 讲解如何利用运放实现多个输入信号的加权求和或差值计算。 积分器与微分器: 分析其实现信号积分和微分功能的原理,以及在信号处理和控制系统中的应用。 运放与其他电路的结合: 比较器: 讲解运放作为高增益比较器的应用,以及迟滞比较器(施密特触发器)的原理和应用。 滤波器: 再次强调有源滤波电路中运放的关键作用。 振荡器: 介绍利用运放构成的振荡电路,如多谐振荡器。 集成运算放大器选型: 介绍选择不同型号运放时需要考虑的因素,如带宽、噪声、功耗、工作电压等。 第六章 直流电源与稳压电路 稳定可靠的直流电源是所有电子设备正常工作的保障,本章将深入探讨直流电源的设计与稳压技术。 整流电路: 半波整流: 分析其电路结构、输出波形特点、平均值和有效值。 全波整流(中心抽头、桥式): 讲解其输出波形和整流效率的改进,以及各自的优缺点。 滤波电路: 电容滤波: 分析电容在整流电路后的滤波作用,以及纹波的产生和抑制。 电感滤波: 讲解电感在滤波中的作用,及其与电容滤波的配合。 LC滤波器: 介绍更高效的LC滤波器在降低纹波方面的应用。 稳压电路: 齐纳二极管稳压: 讲解齐纳二极管作为基本稳压元件的工作原理,分析其稳压精度和负载调整率。 串联型稳压电路: 介绍使用三极管或场效应管作为调整管,与齐纳二极管或集成稳压器配合的稳压电路。详细分析其工作原理、稳压性能以及优缺点。 集成稳压器: 重点介绍三端集成稳压器(如78xx系列、79xx系列、LM317等)的结构、工作原理、性能特点和应用。讲解正、负稳压和可调稳压的应用。 开关稳压器(简述): 简要介绍开关稳压器的高效率原理,为后续更深入的学习打下基础。 直流电源设计实例: 通过具体的电源设计案例,引导读者将理论知识应用于实践。 第七章 信号的产生与波形变换 本章将介绍多种信号的产生方法和对信号波形的变换技术,这对于系统集成和信号工程至关重要。 振荡器的进一步探讨: 深入分析不同类型振荡器的频率稳定性、输出波形质量以及在通信、测量等领域的应用。 弛豫振荡器: 讲解基于RC充放电和阈值触发的弛豫振荡器,如多谐振荡器(Astable Multivibrator)和单稳态振荡器(Monostable Multivibrator)的工作原理。 波形发生器: 三角波发生器: 介绍利用积分器和比较器构成的三角波发生器。 锯齿波发生器: 讲解产生锯齿波的不同方法。 脉冲发生器: 介绍如何产生宽度可调、幅度可控的脉冲信号。 波形变换电路: 限幅电路: 讲解利用二极管、齐纳二极管等实现的信号幅度限制技术。 钳位电路: 介绍如何将交流信号的某个电平固定在某个直流电压上。 包络检波器: 再次强调其在AM信号解调中的作用。 第八章 模拟电子电路的抗干扰与调试 在实际的电子系统设计和应用中,抗干扰能力和有效的调试方法是确保系统稳定可靠运行的关键。 电磁兼容性(EMC)基础: 介绍电磁干扰(EMI)的来源(辐射、传导),以及电子设备可能产生的电磁骚扰。 电路的抗干扰设计: 接地技术: 讲解单点接地、多点接地以及混合接地的选择原则。 滤波技术: 讨论电源滤波、信号线滤波在抑制噪声方面的作用。 屏蔽技术: 介绍金属外壳、屏蔽罩等在阻挡电磁波传播中的应用。 差分信号传输: 阐述差分信号在抑制共模噪声方面的优势。 PCB布局布线技巧: 强调合理布局、减小环路面积、走线间距等对提高抗干扰能力的重要性。 模拟电路的调试技巧: 万用表的使用: 讲解电阻、电压、电流等参数的测量方法。 示波器的使用: 介绍示波器在观察波形、测量幅值、周期、频率等方面的基本操作。 信号发生器的配合使用: 讲解如何利用信号发生器作为激励源,测试电路的响应。 直流电源的调节与测量: 强调稳定可靠的电源供应对调试的重要性。 常见故障的判断与排除: 结合实际案例,分析电路中的常见故障(如元件损坏、虚焊、偏置错误等),并提供排查思路。 EDA工具辅助设计(简述): 简要介绍电路仿真软件(如Multisim、Proteus)在电路设计、验证和故障分析中的作用。 结语 模拟电子技术是一门博大精深的学科,本书提供了对其核心概念、基本原理和典型应用的系统性介绍。通过理论学习与实践操作相结合,希望读者能够建立起坚实的模拟电子技术基础,为日后在电子工程领域的深入学习和创新应用打下坚实的基础。掌握模拟电子技术,就是掌握了理解和控制物理世界中信号流动的基础语言,无论未来从事何种电子技术领域的工作,都将受益匪浅。