内容简介
《电子技术实验教程/高等学校应用型特色规划教材》是作者根据解放军信息工程大学的电子技术实验课程标准,结合长期从事电子技术实验的教学实践编写而成。在编写过程中参考了一些高校的电子技术实验教材和讲义,既吸取了多部电子技术实验教材的优点,又具有自身独特的风格。
《电子技术实验教程/高等学校应用型特色规划教材》按照基础课实验的教学体系安排架构,遵从实践教学和学生技能培养的基本规律,注重教学内容的基础性、系统性和完整性,系统地介绍了电路分析基础、现代电子线路(上)、数字电路技术基础等几门基础课的实验内容,以及实验的基本知识、仪器使用和EDA应用技术,便于科学系统地培养学生的工程实践能力和实验技巧。
《电子技术实验教程/高等学校应用型特色规划教材》可作为高等院校电子类、电气类、计算机等相关专业本科生的电子技术基础实验教材,也可供从事电子技术工作的工程技术人员参考。
内页插图
目录
第1章 电子技术实验基础
1.1 电子技术实验须知
1.1.1 电子技术实验的目的和意义
1.1.2 电子技术实验的内容
1.1.3 电子技术实验的基本学习方法
1.1.4 电子技术实验的程序
1.1.5 电子技术实验室的规则
1.2 测量误差及实验数据处理
1.2.1 测量误差概述
1.2.2 测量误差的表示方法
1.2.3 实验数据读取及分析处理
1.3 实验电路安装与调试
1.3.1 实验电路安装
1.3.2 布线的一般原则
1.3.3 电路板的焊接
1.3.4 电路调试和故障排除
1.4 常用电子元器件
1.4.1 电阻器
1.4.2 电容器
1.4.3 电感器
1.4.4 半导体器件
第2章 实验仪器使用说明
2.1 直流稳压电源DFl731SB
2.2 数字万用表
2.3 交流毫伏表
2.3.1 AS2294D交流毫伏表
2.3.2 DF21708交流毫伏表
2.4 DF1642C函数信号发生器
2.5 双踪示波器
2.5.1 CS-4125A双踪示波器
2.5.2 CS-4135双踪示波器
第3章 电路基础实验
实验一 基本参数测量
一、实验目的
二、实验设备
三、实验原理
四、实验内容
五、注意事项
六、实验报告
实验二 伏安特性的测试
一、实验目的
二、实验设备
三、实验原理
四、实验内容
五、注意事项
六、实验报告
实验三 基尔霍夫定律和叠加原理
一、实验目的
二、实验设备
三、实验原理
四、实验内容
五、注意事项
六、实验报告
实验四 戴维南定理及最大功率传输定理
一、实验目的
二、实验设备
三、实验原理
四、实验内容
五、注意事项
六、实验报告
实验五 一阶电路时域响应的研究
一、实验目的
……
第4章 现代电子线路(上)基础实验
第5章 数字电路基础实验
第6章 电子设计仿真软件EWB应用
附录A 常用半导体器件数据手册
附录B 常用模拟集成电路
附录C 常用数字集成电路
附录D 部分其他集成电路
参考文献
前言/序言
电路与电子技术作为现代电子信息技术的基础,其理论和技术均发生了巨大变化,这种发展状况和趋势对电子技术基础课程提出了更高的要求。电子技术实验作为电子技术基础课程的重要组成部分,在人才培养过程中具有不可替代的重要作用。本书作为基础电子实验教材,主要任务是培养学生的基本实验技能、电路的设计与综合应用能力以及使用计算机工具的基本能力,以全面提高学生的实践能力和素质,为后续课程的学习、各类电子设计竞赛、毕业设计,乃至毕业后的工作打下良好的基础。
本书参照高等学校电子、电气信息类专业电子技术实验的教学基本要求,按照解放军信息工程大学电路分析基础实验、现代电子线路(上)实验、数字技术基础实验课程标准编写,全书共分6章和4个附录。第1章介绍了电子技术实验基础知识,包括电子技术实验须知(目的与要求),测量误差及实验数据处理,电路安装、调试与故障检测技术,常用电子元器件。第2章为常用实验仪器的使用说明,主要介绍了常用电子测试仪器的基本功能、性能指标、操作使用。第3章为电路基础实验。第4章为现代电子线路(上)基础实验。第5章为数字电路基础实验。第6章为电子设计仿真软件EWB的使用简介。附录部分主要为常用电子无器件主要性能参数及数据手册。本书将仪器设备的使用、EDA技术的应用、实验技能的训练贯穿始终,理论教学和实验实践密切结合、重视理论知识转化为实际应用技能的培训,使学生在科学作风、工程素质和创新意识等方面得到全面训练。
本书融合电路分析基础、现代电子线路(上)、数字技术基础的实验内容,符合电子技术基础实验单独设课和实验室开放教学的要求。全书根据循序渐进的教学思想编排实验内容,各章节既相互独立,又相互联系,有利于电子技术实验教学的组织和学生工程实践能力的培养,老师可根据不同层次、不同学时的教学需要,灵活选用或组合实验内容。每个实验都附有实验原理、参考电路,学生通过自学实验原理内容,即可自主实践完成实验。、本书可作为电子信息类及相关专业本科学生的电子技术实验指导书。
参加本书编写工作的有朱卫东(第1章的1.1节、1.2节),周长林、朱卫东(第1章的1.3节),杨洪涛(第1章的1.4节、第2章),邓承志、张少波(第3章),周长林、范晓勇(第4章、附录A、附录B、附录C、附录D),贾晓静(第5章),周长林(第6章)等同志。其中,朱卫东同志为主编,负责全书的编写组织和定稿工作。同时,解放军信息工程大学电子实验中心的高飞、张国定、高辉、李爱琴、刘金锦、潘向峰等同志也做了大量的辅助工作。
本书编写以解放军信息工程大学理学院电子实验中心多年来的电子技术基础实验教学内容为基础,融入了全体教员的教学经验和成果。在编写过程中还参考了一些高校的实验教材和讲义,同时也得到解放军信息工程大学理学院训练部以及电子系领导和同志们的支持与帮助,谨向他们致以最诚挚的谢意。
由于编者水平有限,书中难免存在很多不足和错误,敬请使用本书的教员和学生及各位读者给予指正。
《电路基础与实践:面向工程应用》 内容概要: 本书是一本专注于为高等学校应用型专业学生量身打造的电路基础与实践教程。全书围绕“理论与实践紧密结合,面向工程应用”的教学理念,力求在夯实学生扎实的电路分析理论基础的同时,引导其将所学知识灵活应用于实际工程问题中。本书内容涵盖了直流电路、交流电路、暂态分析、二端口网络、非线性元件特性、电子设备基础等核心章节,并通过大量贴近实际应用的实验项目,帮助学生深刻理解电路原理,掌握电路设计与分析的基本方法,培养解决实际工程问题的能力。 第一部分:直流电路分析与应用 第一章 直流电路基础 本章将详细介绍电路的基本概念、组成及重要定律。从电荷、电流、电压、电阻等基本物理量入手,深入剖析欧姆定律、基尔霍夫电压定律(KVL)和基尔霍夫电流定律(KCL)这直流电路分析的基石。通过形象的比喻和丰富的例证,帮助学生建立对这些基本概念的直观理解。我们将讲解电阻的串联与并联,以及等效电阻的计算方法,这是简化复杂电路分析的关键。同时,本章将初步介绍功率的概念及其计算,为后续深入学习奠定基础。 重点内容: 电流、电压、电阻的定义与单位;欧姆定律及其应用;基尔霍夫定律在分析简单电路中的应用;电阻的串并联等效计算;功率的计算与能量消耗。 配套实验: 实验一:欧姆定律验证实验 实验目的: 验证欧姆定律在恒定电阻下的普遍性,掌握使用万用表测量电压和电流的基本技能。 实验设备: 直流稳压电源、电阻箱、万用表(电压表、电流表)、导线。 实验步骤: 1. 连接一个简单的串联或并联电路,设置不同电压值,测量相应的电流值。 2. 在不同电阻值下,保持电压恒定,测量电流变化。 3. 通过实验数据绘制I-V曲线,分析其线性关系,从而验证欧姆定律。 实验报告要求: 详细记录实验数据,绘制实验曲线,分析实验结果的误差来源,并总结对欧姆定律的理解。 第二章 直流电路的分析方法 本章将在此基础上,深入讲解更为通用的直流电路分析方法,为解决更复杂的电路问题提供有力工具。我们将详细阐述节点电压法和网孔电流法,并提供清晰的解题步骤和技巧。重点讲解叠加定理和戴维宁定理/诺顿定理,这些定理在简化复杂电路、提取等效电路方面具有极其重要的意义,尤其是在故障诊断和参数优化过程中。同时,本章还将介绍最大功率传输定理,指导如何在特定负载条件下实现电路的最大功率输出,这在电源设计和能量传输系统中至关重要。 重点内容: 节点电压法、网孔电流法;叠加定理、戴维宁定理、诺顿定理;最大功率传输定理。 配套实验: 实验二:戴维宁定理验证实验 实验目的: 验证戴维宁定理的有效性,学会提取复杂直流电路的等效电源(等效电压源和等效电阻)。 实验设备: 直流稳压电源、多个不同阻值的电阻、万用表、导线。 实验步骤: 1. 搭建一个包含多个电阻和电源的复杂直流电路。 2. 选取电路中的某一段作为待分析的负载,通过测量计算出其戴维宁等效电压(开路电压)和戴维宁等效电阻(短路电流法或等效电阻测量法)。 3. 用一个等效电压源和一个等效电阻替换原电路,连接相同的负载,测量负载上的电压和电流。 4. 对比未简化电路和简化电路中负载上的参数,验证戴维宁定理。 实验报告要求: 详细描述电路结构,清晰列出计算过程,记录测量数据,对比分析计算值与测量值,讨论误差原因。 第二部分:交流电路分析与应用 第三章 正弦稳态电路分析 本章将引入交流电的概念,重点讲解正弦交流电的基本特性,包括频率、周期、幅值、初相位等。我们将引入相量这一强大的数学工具,将时域的正弦信号转换为复数形式,极大地简化了交流电路的计算。详细讲解阻抗和导纳的概念,以及电阻、电感、电容在交流电路中的特性。重点介绍RLC串联和并联电路的谐振现象,分析谐振时电路的特点和应用。功率因数及其补偿是本章的重要组成部分,旨在帮助学生理解交流电功率的实际消耗和传输效率问题。 重点内容: 正弦交流电的描述;相量法分析;阻抗与导纳;RLC电路的串联与并联;谐振现象;功率因数与功率因数补偿。 配套实验: 实验三:RLC串联电路的阻抗与谐振特性测量 实验目的: 测量RLC串联电路在不同频率下的阻抗,观察并验证电路的谐振现象。 实验设备: 函数发生器、交流毫伏表、电阻箱、电感线圈、电容器、导线。 实验步骤: 1. 搭建RLC串联电路,选择合适的电阻、电感和电容值。 2. 使用函数发生器提供不同频率的交流信号,使用交流毫伏表测量电路的总电压和总电流(或电路上的电压降)。 3. 计算电路在不同频率下的阻抗,并绘制阻抗随频率变化的曲线。 4. 找到阻抗最小的频率点,即为谐振频率,并记录此时的电流和电压。 实验报告要求: 绘制阻抗-频率曲线,分析谐振频率的测量值与理论计算值的关系,讨论谐振现象对电路性能的影响。 第四章 三相交流电路 本章将扩展到更广泛应用的三相交流电路。我们将详细介绍三相电的产生方式,讲解星形(Y)接法和三角形(Δ)接法的特点、线电压与相电压、线电流与相电流的关系。重点讲解三相功率的计算,包括单相功率、视在功率、有功功率、无功功率及其关系。本章还将涉及三相不平衡电路的分析,以及三相负载的连接方式,这对电力系统的分析和设计至关重要。 重点内容: 三相电的产生;星形连接与三角形连接;线电压、相电压、线电流、相电流的关系;三相功率计算;三相不平衡电路的初步分析。 配套实验: 实验四:三相Y-Δ连接及功率测量 实验目的: 理解三相Y形和Δ形连接的电路结构,学习测量三相电路的电压、电流和功率。 实验设备: 三相交流电源、三只电阻(或负载)、万用表(交流电压表、交流电流表)、功率表(或功率测量装置)、导线。 实验步骤: 1. 分别搭建三相Y形和Δ形连接的负载电路。 2. 测量Y形连接下的相电压、线电压、相电流和线电流,并验证它们之间的关系。 3. 测量Y形连接下的总有功功率。 4. 重复步骤1-3,进行Δ形连接的测量和分析。 实验报告要求: 绘制Y形和Δ形连接的电路图,详细记录测量数据,分析线电压/相电压和线电流/相电流的关系,对比Y形和Δ形连接的特性。 第三部分:暂态分析与电子设备基础 第五章 一阶和二阶电路的暂态分析 本章将带领学生进入动态电路的世界,分析电路在开关作用下,电容和电感中的电压电流如何随时间变化。我们将重点讲解一阶电路(RC和RL电路)的暂态响应,包括零输入响应和零状态响应,以及它们在实际中的应用,例如RC充放电电路。随后,我们将深入分析二阶电路(RLC电路)的暂态响应,包括过阻尼、临界阻尼和欠阻尼三种情况,分析其动态行为的特点。这一章的学习对于理解动态系统的响应至关重要。 重点内容: 一阶电路(RC, RL)的暂态响应;二阶电路(RLC)的暂态响应(过阻尼、临界阻尼、欠阻尼);自然响应与强迫响应。 配套实验: 实验五:RC一阶电路的暂态充放电实验 实验目的: 观察并测量RC电路在直流电压作用下的电容电压充放电过程,验证指数规律。 实验设备: 直流稳压电源、电阻箱、电容器、开关、示波器、导线。 实验步骤: 1. 搭建RC串联电路,设置合适的电阻和电容值。 2. 闭合开关,观察并记录电容电压随时间变化的充放电曲线,使用示波器进行实时显示和记录。 3. 测量电容电压达到最终值一定比例(如63.2%)的时间常数,并与理论值进行比较。 实验报告要求: 绘制充放电曲线,分析电容电压变化规律,计算时间常数,并与理论计算值进行对比。 第六章 二端口网络分析 本章将介绍二端口网络这一抽象但极其有用的电路模型。我们将讲解其基本概念、端口定义以及表示方法。重点介绍四种重要的参数表示:阻抗参数(Z参数)、导纳参数(Y参数)、混合参数(H参数)和传输参数(ABCD参数)。通过对不同参数的讲解,使学生掌握如何表征和分析包含多个器件的复杂二端口网络,以及如何进行二端口网络的级联和互联。这一章的学习对于理解集成电路、放大器等许多实际电子器件的内部结构和外部特性非常有帮助。 重点内容: 二端口网络的定义与端口;Z参数、Y参数、H参数、ABCD参数;二端口网络的级联。 配套实验: 实验六:利用H参数分析简单放大电路 实验目的: 学习利用H参数模型分析简单的电子放大电路,理解其电压增益、电流增益等参数。 实验设备: 信号发生器、示波器、电阻、三极管(或运算放大器)、导线。 实验步骤: 1. 搭建一个简单共射放大电路。 2. 在不同的直流工作点下,通过测量输入信号和输出信号,计算其近似的H参数。 3. 利用计算得到的H参数,预测电路的增益等性能。 4. 与实际测量值进行比较,分析参数模型的准确性。 实验报告要求: 绘制电路图,详细记录测量数据,计算H参数,分析放大电路的性能,并讨论H参数模型的优缺点。 第七章 非线性元件基础 本章将介绍在实际电路中扮演重要角色的非线性元件,重点介绍二极管和三极管。我们将深入剖析二极管的伏安特性曲线,讲解正向导通、反向击穿等特性,以及二极管在整流、稳压等电路中的应用。接着,我们将详细介绍双极型晶体管(BJT)的基本工作原理、三种工作状态(放大、饱和、截止),以及其在放大和开关电路中的应用。通过本章的学习,学生将对半导体器件的基本工作原理有一个初步的认识。 重点内容: 二极管的伏安特性;二极管的整流应用;三极管(BJT)的结构与工作原理;三极管的放大区、饱和区、截止区;三极管作为放大器和开关的应用。 配套实验: 实验七:二极管的伏安特性测试与半波整流 实验目的: 测量二极管的正向和反向伏安特性,并利用二极管实现半波整流。 实验设备: 直流稳压电源、电阻、二极管、万用表、示波器、导线。 实验步骤: 1. 连接电路,测量二极管在不同正向电压下的正向电流,绘制正向伏安特性曲线。 2. 测量二极管在不同反向电压下的反向漏电流,绘制反向伏安特性曲线。 3. 搭建半波整流电路,输入正弦交流信号,使用示波器观察输出的整流波形。 实验报告要求: 绘制完整的二极管伏安特性曲线,分析曲线特点,展示半波整流输出波形,并简述其工作原理。 第四部分:综合应用与进阶 第八章 电子设备基础(选讲) 本章将根据应用型专业的特点,选择性地介绍一些与专业领域紧密相关的电子设备及其基本电路。例如,根据专业方向,可能涉及传感器接口电路、驱动电路、简单的传感器原理介绍、数字逻辑门电路的基本应用等。本章旨在为学生提供一个初步的视野,了解电路理论如何在实际的电子设备中得到应用,激发他们进一步学习的兴趣。 重点内容: (根据具体专业方向而定,例如:传感器原理简介、基本驱动电路、数字逻辑门功能介绍等) 配套实验: 实验八:基于运算放大器的基本应用(例如:同相比例、反相比例、加法、减法等) 实验目的: 学习运算放大器(Op-Amp)的基本工作原理,通过实际操作掌握其作为基本运算单元的应用。 实验设备: 运算放大器芯片(如LM741)、双电源、电阻、电位器、函数发生器、示波器、导线。 实验步骤: 1. 搭建同相比例和反相比例放大电路,输入不同幅值的信号,测量输出电压,分析电压增益。 2. 搭建加法器和减法器电路,输入两个信号,测量输出,验证其运算功能。 3. (可选)搭建积分器或微分器电路,观察其输出波形。 实验报告要求: 绘制各种运算放大器应用电路图,记录输入输出波形,计算电压增益,分析电路性能,并讨论运算放大器的局限性。 实验贯穿全书的理念: 本书的实验设计严格遵循“理论联系实际”的原则,每个章节的实验都紧密围绕该章节的核心概念和分析方法展开。实验器材的选择力求经济实用,易于获取,并充分考虑了高校实验室的实际条件。实验步骤清晰明了,每个实验都配有详细的实验目的、实验设备、实验步骤和实验报告要求,旨在引导学生动手实践,独立思考,并通过实验结果来加深对理论知识的理解。同时,许多实验还鼓励学生进行参数的调整和变化,以探索不同条件下电路的行为,从而培养其工程实践能力和创新思维。 本书特色: 理论与实践深度融合: 每个理论章节后都紧随相关的实验项目,确保学生在学习理论的同时,能立即将其应用于实践,形成“学以致用”的学习模式。 面向工程应用: 实验项目设计紧密结合实际工程中的常见问题和基本应用,例如电源的滤波整流、信号的放大处理等,使学生在学习过程中就接触到真实的工程场景。 循序渐进,由浅入深: 全书内容由基础概念逐步深入到复杂分析方法和实际应用,适合不同基础的学生学习。 清晰的教学逻辑: 章节安排合理,逻辑清晰,各部分内容相互关联,构成一个完整的电路知识体系。 注重解决问题能力培养: 通过分析方法和实验的综合训练,旨在培养学生分析和解决实际电路问题的能力。 本书旨在为广大应用型专业学生提供一个坚实的电路基础,帮助他们为未来的专业学习和工程实践打下坚实的基础。