內容簡介
《電子技術實驗教程/高等學校應用型特色規劃教材》是作者根據解放軍信息工程大學的電子技術實驗課程標準,結閤長期從事電子技術實驗的教學實踐編寫而成。在編寫過程中參考瞭一些高校的電子技術實驗教材和講義,既吸取瞭多部電子技術實驗教材的優點,又具有自身獨特的風格。
《電子技術實驗教程/高等學校應用型特色規劃教材》按照基礎課實驗的教學體係安排架構,遵從實踐教學和學生技能培養的基本規律,注重教學內容的基礎性、係統性和完整性,係統地介紹瞭電路分析基礎、現代電子綫路(上)、數字電路技術基礎等幾門基礎課的實驗內容,以及實驗的基本知識、儀器使用和EDA應用技術,便於科學係統地培養學生的工程實踐能力和實驗技巧。
《電子技術實驗教程/高等學校應用型特色規劃教材》可作為高等院校電子類、電氣類、計算機等相關專業本科生的電子技術基礎實驗教材,也可供從事電子技術工作的工程技術人員參考。
內頁插圖
目錄
第1章 電子技術實驗基礎
1.1 電子技術實驗須知
1.1.1 電子技術實驗的目的和意義
1.1.2 電子技術實驗的內容
1.1.3 電子技術實驗的基本學習方法
1.1.4 電子技術實驗的程序
1.1.5 電子技術實驗室的規則
1.2 測量誤差及實驗數據處理
1.2.1 測量誤差概述
1.2.2 測量誤差的錶示方法
1.2.3 實驗數據讀取及分析處理
1.3 實驗電路安裝與調試
1.3.1 實驗電路安裝
1.3.2 布綫的一般原則
1.3.3 電路闆的焊接
1.3.4 電路調試和故障排除
1.4 常用電子元器件
1.4.1 電阻器
1.4.2 電容器
1.4.3 電感器
1.4.4 半導體器件
第2章 實驗儀器使用說明
2.1 直流穩壓電源DFl731SB
2.2 數字萬用錶
2.3 交流毫伏錶
2.3.1 AS2294D交流毫伏錶
2.3.2 DF21708交流毫伏錶
2.4 DF1642C函數信號發生器
2.5 雙蹤示波器
2.5.1 CS-4125A雙蹤示波器
2.5.2 CS-4135雙蹤示波器
第3章 電路基礎實驗
實驗一 基本參數測量
一、實驗目的
二、實驗設備
三、實驗原理
四、實驗內容
五、注意事項
六、實驗報告
實驗二 伏安特性的測試
一、實驗目的
二、實驗設備
三、實驗原理
四、實驗內容
五、注意事項
六、實驗報告
實驗三 基爾霍夫定律和疊加原理
一、實驗目的
二、實驗設備
三、實驗原理
四、實驗內容
五、注意事項
六、實驗報告
實驗四 戴維南定理及最大功率傳輸定理
一、實驗目的
二、實驗設備
三、實驗原理
四、實驗內容
五、注意事項
六、實驗報告
實驗五 一階電路時域響應的研究
一、實驗目的
……
第4章 現代電子綫路(上)基礎實驗
第5章 數字電路基礎實驗
第6章 電子設計仿真軟件EWB應用
附錄A 常用半導體器件數據手冊
附錄B 常用模擬集成電路
附錄C 常用數字集成電路
附錄D 部分其他集成電路
參考文獻
前言/序言
電路與電子技術作為現代電子信息技術的基礎,其理論和技術均發生瞭巨大變化,這種發展狀況和趨勢對電子技術基礎課程提齣瞭更高的要求。電子技術實驗作為電子技術基礎課程的重要組成部分,在人纔培養過程中具有不可替代的重要作用。本書作為基礎電子實驗教材,主要任務是培養學生的基本實驗技能、電路的設計與綜閤應用能力以及使用計算機工具的基本能力,以全麵提高學生的實踐能力和素質,為後續課程的學習、各類電子設計競賽、畢業設計,乃至畢業後的工作打下良好的基礎。
本書參照高等學校電子、電氣信息類專業電子技術實驗的教學基本要求,按照解放軍信息工程大學電路分析基礎實驗、現代電子綫路(上)實驗、數字技術基礎實驗課程標準編寫,全書共分6章和4個附錄。第1章介紹瞭電子技術實驗基礎知識,包括電子技術實驗須知(目的與要求),測量誤差及實驗數據處理,電路安裝、調試與故障檢測技術,常用電子元器件。第2章為常用實驗儀器的使用說明,主要介紹瞭常用電子測試儀器的基本功能、性能指標、操作使用。第3章為電路基礎實驗。第4章為現代電子綫路(上)基礎實驗。第5章為數字電路基礎實驗。第6章為電子設計仿真軟件EWB的使用簡介。附錄部分主要為常用電子無器件主要性能參數及數據手冊。本書將儀器設備的使用、EDA技術的應用、實驗技能的訓練貫穿始終,理論教學和實驗實踐密切結閤、重視理論知識轉化為實際應用技能的培訓,使學生在科學作風、工程素質和創新意識等方麵得到全麵訓練。
本書融閤電路分析基礎、現代電子綫路(上)、數字技術基礎的實驗內容,符閤電子技術基礎實驗單獨設課和實驗室開放教學的要求。全書根據循序漸進的教學思想編排實驗內容,各章節既相互獨立,又相互聯係,有利於電子技術實驗教學的組織和學生工程實踐能力的培養,老師可根據不同層次、不同學時的教學需要,靈活選用或組閤實驗內容。每個實驗都附有實驗原理、參考電路,學生通過自學實驗原理內容,即可自主實踐完成實驗。、本書可作為電子信息類及相關專業本科學生的電子技術實驗指導書。
參加本書編寫工作的有硃衛東(第1章的1.1節、1.2節),周長林、硃衛東(第1章的1.3節),楊洪濤(第1章的1.4節、第2章),鄧承誌、張少波(第3章),周長林、範曉勇(第4章、附錄A、附錄B、附錄C、附錄D),賈曉靜(第5章),周長林(第6章)等同誌。其中,硃衛東同誌為主編,負責全書的編寫組織和定稿工作。同時,解放軍信息工程大學電子實驗中心的高飛、張國定、高輝、李愛琴、劉金錦、潘嚮峰等同誌也做瞭大量的輔助工作。
本書編寫以解放軍信息工程大學理學院電子實驗中心多年來的電子技術基礎實驗教學內容為基礎,融入瞭全體教員的教學經驗和成果。在編寫過程中還參考瞭一些高校的實驗教材和講義,同時也得到解放軍信息工程大學理學院訓練部以及電子係領導和同誌們的支持與幫助,謹嚮他們緻以最誠摯的謝意。
由於編者水平有限,書中難免存在很多不足和錯誤,敬請使用本書的教員和學生及各位讀者給予指正。
《電路基礎與實踐:麵嚮工程應用》 內容概要: 本書是一本專注於為高等學校應用型專業學生量身打造的電路基礎與實踐教程。全書圍繞“理論與實踐緊密結閤,麵嚮工程應用”的教學理念,力求在夯實學生紮實的電路分析理論基礎的同時,引導其將所學知識靈活應用於實際工程問題中。本書內容涵蓋瞭直流電路、交流電路、暫態分析、二端口網絡、非綫性元件特性、電子設備基礎等核心章節,並通過大量貼近實際應用的實驗項目,幫助學生深刻理解電路原理,掌握電路設計與分析的基本方法,培養解決實際工程問題的能力。 第一部分:直流電路分析與應用 第一章 直流電路基礎 本章將詳細介紹電路的基本概念、組成及重要定律。從電荷、電流、電壓、電阻等基本物理量入手,深入剖析歐姆定律、基爾霍夫電壓定律(KVL)和基爾霍夫電流定律(KCL)這直流電路分析的基石。通過形象的比喻和豐富的例證,幫助學生建立對這些基本概念的直觀理解。我們將講解電阻的串聯與並聯,以及等效電阻的計算方法,這是簡化復雜電路分析的關鍵。同時,本章將初步介紹功率的概念及其計算,為後續深入學習奠定基礎。 重點內容: 電流、電壓、電阻的定義與單位;歐姆定律及其應用;基爾霍夫定律在分析簡單電路中的應用;電阻的串並聯等效計算;功率的計算與能量消耗。 配套實驗: 實驗一:歐姆定律驗證實驗 實驗目的: 驗證歐姆定律在恒定電阻下的普遍性,掌握使用萬用錶測量電壓和電流的基本技能。 實驗設備: 直流穩壓電源、電阻箱、萬用錶(電壓錶、電流錶)、導綫。 實驗步驟: 1. 連接一個簡單的串聯或並聯電路,設置不同電壓值,測量相應的電流值。 2. 在不同電阻值下,保持電壓恒定,測量電流變化。 3. 通過實驗數據繪製I-V麯綫,分析其綫性關係,從而驗證歐姆定律。 實驗報告要求: 詳細記錄實驗數據,繪製實驗麯綫,分析實驗結果的誤差來源,並總結對歐姆定律的理解。 第二章 直流電路的分析方法 本章將在此基礎上,深入講解更為通用的直流電路分析方法,為解決更復雜的電路問題提供有力工具。我們將詳細闡述節點電壓法和網孔電流法,並提供清晰的解題步驟和技巧。重點講解疊加定理和戴維寜定理/諾頓定理,這些定理在簡化復雜電路、提取等效電路方麵具有極其重要的意義,尤其是在故障診斷和參數優化過程中。同時,本章還將介紹最大功率傳輸定理,指導如何在特定負載條件下實現電路的最大功率輸齣,這在電源設計和能量傳輸係統中至關重要。 重點內容: 節點電壓法、網孔電流法;疊加定理、戴維寜定理、諾頓定理;最大功率傳輸定理。 配套實驗: 實驗二:戴維寜定理驗證實驗 實驗目的: 驗證戴維寜定理的有效性,學會提取復雜直流電路的等效電源(等效電壓源和等效電阻)。 實驗設備: 直流穩壓電源、多個不同阻值的電阻、萬用錶、導綫。 實驗步驟: 1. 搭建一個包含多個電阻和電源的復雜直流電路。 2. 選取電路中的某一段作為待分析的負載,通過測量計算齣其戴維寜等效電壓(開路電壓)和戴維寜等效電阻(短路電流法或等效電阻測量法)。 3. 用一個等效電壓源和一個等效電阻替換原電路,連接相同的負載,測量負載上的電壓和電流。 4. 對比未簡化電路和簡化電路中負載上的參數,驗證戴維寜定理。 實驗報告要求: 詳細描述電路結構,清晰列齣計算過程,記錄測量數據,對比分析計算值與測量值,討論誤差原因。 第二部分:交流電路分析與應用 第三章 正弦穩態電路分析 本章將引入交流電的概念,重點講解正弦交流電的基本特性,包括頻率、周期、幅值、初相位等。我們將引入相量這一強大的數學工具,將時域的正弦信號轉換為復數形式,極大地簡化瞭交流電路的計算。詳細講解阻抗和導納的概念,以及電阻、電感、電容在交流電路中的特性。重點介紹RLC串聯和並聯電路的諧振現象,分析諧振時電路的特點和應用。功率因數及其補償是本章的重要組成部分,旨在幫助學生理解交流電功率的實際消耗和傳輸效率問題。 重點內容: 正弦交流電的描述;相量法分析;阻抗與導納;RLC電路的串聯與並聯;諧振現象;功率因數與功率因數補償。 配套實驗: 實驗三:RLC串聯電路的阻抗與諧振特性測量 實驗目的: 測量RLC串聯電路在不同頻率下的阻抗,觀察並驗證電路的諧振現象。 實驗設備: 函數發生器、交流毫伏錶、電阻箱、電感綫圈、電容器、導綫。 實驗步驟: 1. 搭建RLC串聯電路,選擇閤適的電阻、電感和電容值。 2. 使用函數發生器提供不同頻率的交流信號,使用交流毫伏錶測量電路的總電壓和總電流(或電路上的電壓降)。 3. 計算電路在不同頻率下的阻抗,並繪製阻抗隨頻率變化的麯綫。 4. 找到阻抗最小的頻率點,即為諧振頻率,並記錄此時的電流和電壓。 實驗報告要求: 繪製阻抗-頻率麯綫,分析諧振頻率的測量值與理論計算值的關係,討論諧振現象對電路性能的影響。 第四章 三相交流電路 本章將擴展到更廣泛應用的三相交流電路。我們將詳細介紹三相電的産生方式,講解星形(Y)接法和三角形(Δ)接法的特點、綫電壓與相電壓、綫電流與相電流的關係。重點講解三相功率的計算,包括單相功率、視在功率、有功功率、無功功率及其關係。本章還將涉及三相不平衡電路的分析,以及三相負載的連接方式,這對電力係統的分析和設計至關重要。 重點內容: 三相電的産生;星形連接與三角形連接;綫電壓、相電壓、綫電流、相電流的關係;三相功率計算;三相不平衡電路的初步分析。 配套實驗: 實驗四:三相Y-Δ連接及功率測量 實驗目的: 理解三相Y形和Δ形連接的電路結構,學習測量三相電路的電壓、電流和功率。 實驗設備: 三相交流電源、三隻電阻(或負載)、萬用錶(交流電壓錶、交流電流錶)、功率錶(或功率測量裝置)、導綫。 實驗步驟: 1. 分彆搭建三相Y形和Δ形連接的負載電路。 2. 測量Y形連接下的相電壓、綫電壓、相電流和綫電流,並驗證它們之間的關係。 3. 測量Y形連接下的總有功功率。 4. 重復步驟1-3,進行Δ形連接的測量和分析。 實驗報告要求: 繪製Y形和Δ形連接的電路圖,詳細記錄測量數據,分析綫電壓/相電壓和綫電流/相電流的關係,對比Y形和Δ形連接的特性。 第三部分:暫態分析與電子設備基礎 第五章 一階和二階電路的暫態分析 本章將帶領學生進入動態電路的世界,分析電路在開關作用下,電容和電感中的電壓電流如何隨時間變化。我們將重點講解一階電路(RC和RL電路)的暫態響應,包括零輸入響應和零狀態響應,以及它們在實際中的應用,例如RC充放電電路。隨後,我們將深入分析二階電路(RLC電路)的暫態響應,包括過阻尼、臨界阻尼和欠阻尼三種情況,分析其動態行為的特點。這一章的學習對於理解動態係統的響應至關重要。 重點內容: 一階電路(RC, RL)的暫態響應;二階電路(RLC)的暫態響應(過阻尼、臨界阻尼、欠阻尼);自然響應與強迫響應。 配套實驗: 實驗五:RC一階電路的暫態充放電實驗 實驗目的: 觀察並測量RC電路在直流電壓作用下的電容電壓充放電過程,驗證指數規律。 實驗設備: 直流穩壓電源、電阻箱、電容器、開關、示波器、導綫。 實驗步驟: 1. 搭建RC串聯電路,設置閤適的電阻和電容值。 2. 閉閤開關,觀察並記錄電容電壓隨時間變化的充放電麯綫,使用示波器進行實時顯示和記錄。 3. 測量電容電壓達到最終值一定比例(如63.2%)的時間常數,並與理論值進行比較。 實驗報告要求: 繪製充放電麯綫,分析電容電壓變化規律,計算時間常數,並與理論計算值進行對比。 第六章 二端口網絡分析 本章將介紹二端口網絡這一抽象但極其有用的電路模型。我們將講解其基本概念、端口定義以及錶示方法。重點介紹四種重要的參數錶示:阻抗參數(Z參數)、導納參數(Y參數)、混閤參數(H參數)和傳輸參數(ABCD參數)。通過對不同參數的講解,使學生掌握如何錶徵和分析包含多個器件的復雜二端口網絡,以及如何進行二端口網絡的級聯和互聯。這一章的學習對於理解集成電路、放大器等許多實際電子器件的內部結構和外部特性非常有幫助。 重點內容: 二端口網絡的定義與端口;Z參數、Y參數、H參數、ABCD參數;二端口網絡的級聯。 配套實驗: 實驗六:利用H參數分析簡單放大電路 實驗目的: 學習利用H參數模型分析簡單的電子放大電路,理解其電壓增益、電流增益等參數。 實驗設備: 信號發生器、示波器、電阻、三極管(或運算放大器)、導綫。 實驗步驟: 1. 搭建一個簡單共射放大電路。 2. 在不同的直流工作點下,通過測量輸入信號和輸齣信號,計算其近似的H參數。 3. 利用計算得到的H參數,預測電路的增益等性能。 4. 與實際測量值進行比較,分析參數模型的準確性。 實驗報告要求: 繪製電路圖,詳細記錄測量數據,計算H參數,分析放大電路的性能,並討論H參數模型的優缺點。 第七章 非綫性元件基礎 本章將介紹在實際電路中扮演重要角色的非綫性元件,重點介紹二極管和三極管。我們將深入剖析二極管的伏安特性麯綫,講解正嚮導通、反嚮擊穿等特性,以及二極管在整流、穩壓等電路中的應用。接著,我們將詳細介紹雙極型晶體管(BJT)的基本工作原理、三種工作狀態(放大、飽和、截止),以及其在放大和開關電路中的應用。通過本章的學習,學生將對半導體器件的基本工作原理有一個初步的認識。 重點內容: 二極管的伏安特性;二極管的整流應用;三極管(BJT)的結構與工作原理;三極管的放大區、飽和區、截止區;三極管作為放大器和開關的應用。 配套實驗: 實驗七:二極管的伏安特性測試與半波整流 實驗目的: 測量二極管的正嚮和反嚮伏安特性,並利用二極管實現半波整流。 實驗設備: 直流穩壓電源、電阻、二極管、萬用錶、示波器、導綫。 實驗步驟: 1. 連接電路,測量二極管在不同正嚮電壓下的正嚮電流,繪製正嚮伏安特性麯綫。 2. 測量二極管在不同反嚮電壓下的反嚮漏電流,繪製反嚮伏安特性麯綫。 3. 搭建半波整流電路,輸入正弦交流信號,使用示波器觀察輸齣的整流波形。 實驗報告要求: 繪製完整的二極管伏安特性麯綫,分析麯綫特點,展示半波整流輸齣波形,並簡述其工作原理。 第四部分:綜閤應用與進階 第八章 電子設備基礎(選講) 本章將根據應用型專業的特點,選擇性地介紹一些與專業領域緊密相關的電子設備及其基本電路。例如,根據專業方嚮,可能涉及傳感器接口電路、驅動電路、簡單的傳感器原理介紹、數字邏輯門電路的基本應用等。本章旨在為學生提供一個初步的視野,瞭解電路理論如何在實際的電子設備中得到應用,激發他們進一步學習的興趣。 重點內容: (根據具體專業方嚮而定,例如:傳感器原理簡介、基本驅動電路、數字邏輯門功能介紹等) 配套實驗: 實驗八:基於運算放大器的基本應用(例如:同相比例、反相比例、加法、減法等) 實驗目的: 學習運算放大器(Op-Amp)的基本工作原理,通過實際操作掌握其作為基本運算單元的應用。 實驗設備: 運算放大器芯片(如LM741)、雙電源、電阻、電位器、函數發生器、示波器、導綫。 實驗步驟: 1. 搭建同相比例和反相比例放大電路,輸入不同幅值的信號,測量輸齣電壓,分析電壓增益。 2. 搭建加法器和減法器電路,輸入兩個信號,測量輸齣,驗證其運算功能。 3. (可選)搭建積分器或微分器電路,觀察其輸齣波形。 實驗報告要求: 繪製各種運算放大器應用電路圖,記錄輸入輸齣波形,計算電壓增益,分析電路性能,並討論運算放大器的局限性。 實驗貫穿全書的理念: 本書的實驗設計嚴格遵循“理論聯係實際”的原則,每個章節的實驗都緊密圍繞該章節的核心概念和分析方法展開。實驗器材的選擇力求經濟實用,易於獲取,並充分考慮瞭高校實驗室的實際條件。實驗步驟清晰明瞭,每個實驗都配有詳細的實驗目的、實驗設備、實驗步驟和實驗報告要求,旨在引導學生動手實踐,獨立思考,並通過實驗結果來加深對理論知識的理解。同時,許多實驗還鼓勵學生進行參數的調整和變化,以探索不同條件下電路的行為,從而培養其工程實踐能力和創新思維。 本書特色: 理論與實踐深度融閤: 每個理論章節後都緊隨相關的實驗項目,確保學生在學習理論的同時,能立即將其應用於實踐,形成“學以緻用”的學習模式。 麵嚮工程應用: 實驗項目設計緊密結閤實際工程中的常見問題和基本應用,例如電源的濾波整流、信號的放大處理等,使學生在學習過程中就接觸到真實的工程場景。 循序漸進,由淺入深: 全書內容由基礎概念逐步深入到復雜分析方法和實際應用,適閤不同基礎的學生學習。 清晰的教學邏輯: 章節安排閤理,邏輯清晰,各部分內容相互關聯,構成一個完整的電路知識體係。 注重解決問題能力培養: 通過分析方法和實驗的綜閤訓練,旨在培養學生分析和解決實際電路問題的能力。 本書旨在為廣大應用型專業學生提供一個堅實的電路基礎,幫助他們為未來的專業學習和工程實踐打下堅實的基礎。