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內容簡介

　　本書適閤作為模電翻轉課堂和電子設計競賽培訓的教材，立足於電子係統設計，基於TI模擬技術及MCU平颱，共8章4個附錄，主要內容包括：TINA-TI仿真軟件應用基礎、模擬電路基礎知識、晶體管電路設計、運放應用基礎、電源管理、單片機編程基礎知識、綜閤實驗平颱設計、項目實驗例程等。本書將基礎理論、綜閤實驗、設計理念有機結閤，是一本對讀者來說真正“好用”的指導書，本書配套電子課件、實驗參考例程等。

作者簡介

　　楊艷，青島大學電工電子***實驗示範中心負責人，山東省高校電工學研究會理事、華東地區高校“電子綫路”課程教學研究會理事。主持山東省精品課程1項，參與***精品課程1項、國傢精品資源共享課1項、山東省精品課程4項、山東省高等學校教學改革立項項目1項。

目錄

第1章 TINA-TI仿真軟件應用基礎 1
1．1 運放緩衝器電路分析 1
1．1．1 電路搭建 1
1．1．2 直流特性分析 2
1．1．3 交流特性分析 3
1．1．4 瞬時現象分析 4
1．1．5 穩定輸齣的緩衝器電路 5
1．1．6 小結 6
1．2 傅裏葉分析 6
1．3 直流參數掃描 9
1．4 數學分析工具 10
1．5 可編程電源 12
1．6 時間開關與開關電源電路 13
1．7 添加元件模型 14
第2章 模擬電路基礎知識 16
2．1 電壓源與電流源 16
2．1．1 電壓源的本質 16
2．1．2 電壓源的內阻 17
2．1．3 電流源的本質 19
2．1．4 電流源的內阻 20
2．1．5 電源適配器5V/2A 20
2．1．6 超級充電器 20
2．2 電子器件的本質 21
2．2．1 電阻 21
2．2．2 電容 22
2．2．3 電感 23
2．3 阻抗與濾波器 25
2．3．1 元件的阻抗 25
2．3．2 濾波器原理 26
2．4 波特圖與零、極點 27
2．4．1 幅頻與相頻特性麯綫 27
2．4．2 多階濾波器的交流傳輸特性 28
2．4．3 零點與極點 30
2．5 電阻、電容的實際等效模型 31
2．5．1 電阻的高頻等效模型 32
2．5．2 電容的等效模型 32
2．6 輸入阻抗與輸齣阻抗 34
2．7 電路中的帶寬 35
2．8 電子元件的溫度特性 36
2．8．1 電阻的溫度特性 36
2．8．2 電容的溫度特性 37
2．8．3 半導體元器件的溫度特性 37
2．9 熱阻與散熱 38
2．9．1 管芯溫度與環境溫度 38
2．9．2 熱阻的計算 38
2．9．3 常見封裝及散熱器的熱阻 39
2．10 阻抗匹配 40
2．10．1 傳輸綫的特性阻抗 40
2．10．2 阻抗匹配的方法 41
2．11 功率因數 41
2．11．1 有效值 42
2．11．2 位移因數 42
2．11．3 基波因數 44
2．11．4 功率因數的三個疑問 46
2．11．5 整流電路的功率因數 47
2．11．6 小結 48
第3章 晶體管電路設計 49
3．1 二極管電路 49
3．1．1 二極管的一般性質 49
3．1．2 二極管的伏安特性 49
3．1．3 二極管的動態特性 50
3．1．4 快恢復二極管與肖特基二極管 51
3．1．5 穩壓二極管 51
3．1．6 發光二極管 52
3．2 三極管基本特性 52
3．3 三極管恒流源電路 52
3．3．1 恒流源放電電路 53
3．3．2 恒流源充電電路 54
3．3．3 小結 55
3．4 共射放大電路 55
3．4．1 共射放大電路一般性質 55
3．4．2 放大電路的直流偏移 56
3．4．3 共射放大電路的飽和現象 57
3．4．4 共射放大電路的截止現象 58
3．4．5 電壓源的交流等電位 59
3．4．6 共射放大電路的輸入阻抗和
輸齣阻抗 59
3．4．7 共射放大電路電路的密勒效應 60
3．4．8 共射放大電路的設計 60
3．4．9 共射放大電路的擴展電路 63
3．5 差分放大電路 68
3．6 共集放大電路 70
3．6．1 射極跟隨器 71
3．6．2 射隨電路的輸入/輸齣阻抗 71
3．6．3 射隨電路的帶寬 72
3．6．4 甲類功率放大電路 72
3．6．5 乙類功率放大電路 74
3．6．6 甲乙類功率放大電路 75
3．6．7 共射共集組閤放大電路 76
3．7 共基放大電路 77
3．7．1 基本共基放大電路 77
3．7．2 共基放大電路的輸入/輸齣阻抗 78
3．7．3 共基放大電路的頻率特性 78
3．7．4 共基共射放大電路 79
3．8 其他放大電路 81
3．8．1 達林頓電路 81
3．8．2 推挽放大電路 81
3．8．3 直接耦閤多級放大電路 82
第4章 運放應用基礎 84
4．1 基本運算放大電路 84
4．1．1 反相比例運算電路 84
4．1．2 同相比例運算電路 85
4．1．3 加法運算電路 87
4．1．4 減法運算電路 89
4．1．5 積分運算電路 93
4．1．6 微分運算電路 95
4．1．7 PID運算放大電路 96
4．2 實際運算放大電路 98
4．2．1 軌至軌與運放供電 99
4．2．2 運放的帶寬與壓擺率 100
4．2．3 輸入阻抗與偏置電流 103
4．2．4 失調電壓與零漂移放大器 105
4．2．5 電流反饋運算放大器 106
4．3 特殊運算放大器 106
4．3．1 差分放大器 107
4．3．2 儀錶放大器 109
4．3．3 電流檢測放大器 111
4．3．4 可變增益放大器 114
4．3．5 電壓頻率轉換器 116
4．3．6 隔離放大器 117
4．3．7 音頻功率放大器 118
4．4 有源濾波器 120
4．4．1 簡單有源濾波器 120
4．4．2 有源濾波器設計軟件 123
4．4．3 Sallen-Key濾波器的高頻饋通
現象 126
4．4．4 運放帶寬對濾波器的影響 128
第5章 電源管理 130
5．1 電力MOSFET開關 130
5．1．1 電力MOSFET的工作原理 130
5．1．2 導通電阻 131
5．1．3 額定電壓 131
5．1．4 額定電流 132
5．1．5 開關時間 133
5．1．6 MOSFET開關的驅動 135
5．1．7 同步整流 137
5．2 斬波電路 138
5．2．1 Buck降壓斬波電路 138
5．2．2 電荷泵電路 142
5．2．3 Boost升壓斬波電路 144
5．2．4 升降壓斬波電路 149
5．2．5 Cuk斬波電路 151
5．2．6 Sepic和Zeta斬波電路 153
5．2．7 電流可逆斬波電路 153
5．3 橋式電路 158
5．3．1 全橋電路 158
5．3．2 半橋電路 159
5．4 驅動的隔離 160
5．4．1 驅動電平的浮動現象 160
5．4．2 自舉升壓驅動 160
5．4．3 P型管驅動 161
第6章 單片機編程基礎知識 163
6．1 C99數據類型 163
6．2 匈牙利命名法 163
6．3 C語言高級編程 164
6．3．1 結構體 165
6．3．2 聯閤體 167
6．3．3 枚舉 169
6．3．4 指針 169
第7章 綜閤實驗平颱設計 173
7．1 概述 173
7．2 開關跳綫及兼容性說明 174
7．2．1 LaunchPad單片機開發闆兼容 174
7．2．2 電機選擇開關 175
7．2．3 DAC輸齣及藍牙兼容開關 175
7．3 核心闆 176
7．3．1 人機交互單元 176
7．3．2 開關電源實驗單元 180
7．3．3 DAC單元 184
7．4 超聲波闆 184
7．4．1 超聲波發射 184
7．4．2 超聲波接收 186
7．4．3 超聲波測距範圍 188
7．4．4 放大電路的自激振蕩實例 190
7．4．5 有源濾波電路 191
7．5 音頻稱重闆 192
7．5．1 駐極體錄音 193
7．5．2 數字音頻存儲 195
7．5．3 電源綫耦閤乾擾實例 195
7．5．4 數字音頻播放 196
7．5．5 稱重傳感器電路 198
7．6 電機闆 200
7．6．1 雙H橋驅動 200
7．6．2 直流電機控製 201
7．6．3 光電測速 202
7．6．4 步進電機控製 204
7．7 傳感器闆 205
7．7．1 光敏電阻用於自動背光控製 205
7．7．2 紅外一體接收傳感器 206
7．7．3 三軸加速度傳感器 207
7．8 晶體管圖示儀闆 208
7．8．1 DAC雙極性輸齣原理 209
7．8．2 HowLand壓控電流源 209
7．8．3 電流電壓檢測與緩衝器 210
7．8．4 圖示儀繪圖原理 211
第8章 用戶實驗例程 212
8．1 菜單框架 212
8．1．1 菜單程序軟件流程圖 212
8．1．2 全局變量 213
8．1．3 Subject結構體 213
8．1．4 Demo_OS( )函數 214
8．1．5 菜單演示實驗 216
8．2 直流電機反饋控製實驗 216
8．2．1 實驗原理圖 216
8．2．2 軟件流程圖 217
8．2．3 實驗步驟 218
8．2．4 實驗現象 218
8．3 步進電機開環控製實驗 219
8．3．1 實驗原理圖 219
8．3．2 軟件流程圖 219
8．3．3 實驗步驟 220
8．3．4 實驗現象 221
8．4 超聲波測距實驗 222
8．4．1 實驗原理圖 222
8．4．2 軟件流程圖 222
8．4．3 實驗步驟 223
8．4．4 實驗現象 224
8．5 白光LED驅動實驗 225
8．5．1 實驗原理圖 225
8．5．2 軟件流程圖 225
8．5．3 實驗步驟 226
8．5．4 實驗現象 226
8．6 三軸加速度傳感器實驗 226
8．6．1 實驗原理圖 226
8．6．2 軟件流程圖 227
8．6．3 實驗步驟 228
8．6．4 實驗現象 228
8．7 紅外解碼實驗 228
8．7．1 實驗原理圖 228
8．7．2 軟件流程圖 229
8．7．3 實驗步驟 230
8．7．4 實驗現象 230
8．8 錄放機實驗 230
8．8．1 實驗原理圖 230
8．8．2 軟件流程圖 231
8．8．3 實驗步驟現象 232
8．8．4 實驗現象 232
8．9 稱重傳感器實驗 233
8．9．1 實驗原理圖 233
8．9．2 軟件流程圖 233
8．9．3 實驗步驟 234
8．9．4 實驗現象 234
8．10 晶體管圖示儀實驗 235
8．10．1 實驗原理圖 235
8．10．2 軟件流程圖 236


























8．10．3 實驗步驟 237
8．10．4 實驗現象 237
8．11 播放器實驗 238
8．12 雜項功能實驗 239
8．12．1 SPWM濾波實驗 240
8．12．2 觸摸按鍵實驗 240
8．12．3 DAC雙極性輸齣實驗 242
附錄A 運放電路的穩定性 243
附錄B 運放的噪聲計算 255
附錄C ST7567與圖形庫 261
附錄D SD卡與文件係統 269
參考文獻 279

前言/序言

　　中小學教師教育培養學生的優劣，完全取決於學生的考試成績。大學教師的情況則完全不同，考試變得毫無壓力，睏難的是如何讓學生成為對社會有益的人。一天，一名研究生問，5V/2A的適配器插在5V/1A的用電器上，會不會把用電器燒瞭；又有一天，一群學生聚在一起看網上一個視頻，所有人都對視頻中所謂30s充滿手機電池的僞科學深信不疑。這些真實發生的事情促使我們反思在模擬電路教學中遇到的問題，應該去做點什麼，不求學生能夠為人類做齣多大貢獻，起碼能夠嚮周圍人科普一定的專業知識、與僞科學做適當的鬥爭。
　　模擬電路是公認的難教難學，但在以往培訓學生參加電子設計競賽的過程中，大部分學生對於能講明白道理的模擬電路知識點還是比較感興趣的，並不抗拒學習，這也許是因為模擬技術更貼近自然規律的緣故。本書對不超齣作者能力水平，學生通過自學能夠掌握的部分模擬知識進行講解，全書分為8章正文和4個附錄，內容和結構具備以下特點：
　　1. 重視仿真軟件的作用。基於免費的TINA-TI仿真軟件，對於書中大多數模擬知識點均匹配仿真電路加以驗證，並提供仿真源文件與仿真波形源圖。
　　2. 獨立的模擬電路基礎知識章節。模擬電路中，有一些重要且內容獨立的知識點，單獨將這些知識點講解，將有助於糾正學習中可能産生的偏差。
　　3. 晶體管電路設計側重見多識廣。雖然現在單純的晶體管電路已經較少采用，但是通曉晶體管電路的基本原理，並見識一定量的電路拓撲是非常必要的。
　　4. 運放電路講究實用性。運放電路是模擬電路應用的重點，不僅講解瞭由理想運放、通用運放構成的基本運算放大電路，還大量引入TI公司實際的運放和特殊運放，通過大量仿真分析運放各參數對電路性能的影響。
　　5. 電源知識學習注重深度。以往經驗錶明，淺顯寬泛的電源知識學習對於學生掌握電源設計方法幫助不大。電源的學習應有一定深度，詳細講解瞭MOSFET的參數和驅動原理，詳細討論元件參數、控製參數對斬波電路性能的影響。
　　6. 綜閤實驗平颱設計力爭簡易、經典、全麵。選取有代錶性的晶體管放大電路、運放電路和電源電路，覆蓋麵廣但不復雜，以驗證知識點為目的。
　　7. 與TI LaunchPad單片機平颱相結閤，實驗例程功能完整有趣。在一般模擬電子書籍中，為避免“跑題”，所舉設計實例都是純模擬電路，這直接導緻電路在功能上枯燥無味且脫離生産生活實際。尺有所短，寸有所長，雖然模擬技術有其無可替代的場閤，但數字技術在很多方麵都有特殊的優勢，實用的電子産品大都是模擬與數字相結閤的産物。本書的設計實例部分將模擬電路與單片機編程相結閤，真實還原兩者在實際應用中的分工，最終構成具備完整功能的十幾種電路。例程代碼結構清晰，可移植性和添加性強。對於理解例程代碼所需的C語言編程知識也單獨進行瞭講解。
　　8. 復雜但有用的知識單獨放在附錄部分。振蕩和噪聲兩個模擬知識點有用、復雜且內容獨立，所以放在附錄中供後期學習。例程代碼中的難點圖形庫和文件係統也作為附錄單獨講解。
　　需要單獨說明的是書中電路圖的標注。除綜閤實驗平颱的電路設計外，全書大部分是使用TINA-TI軟件進行電路原理圖繪製和仿真的。TINA-TI中有許多默認標注是不太符閤日常習慣的，例如，所有元器件符號不帶角標（如隻能是R1，而不能是R1），所有元器件數值不帶單位（如電阻標1m代錶1m，電池標5代錶5V）。為瞭使大傢在對照使用TINA-TI仿真軟件中不産生誤解，全書未對TINA-TI的電路標注做修改，但書中正文部分均使用角標化的元器件符號。對於仿真軟件默認的命名，如VG錶示電壓發生器，在正文首次齣現時均加以說明。
　　本書配套電子課件、實驗參考例程等，請登錄華信教育資源網注冊下載。全書的結構和內容幾經刪改，寫作的時間也從預計的4個月延長到差不多1年，在2014年11月基本定稿後，廣泛徵求同行意見又給部分學生試用一學期反饋修改後，纔最終交付齣版。TI的老前輩Bruce Trump寫過的一段話最能描述本書寫完後的感慨：“I found myself learning more about topics I thought I knew pretty well. It reminds me of what an old mentor told me—if you want to really learn something, teach it!”（“我發現我學到瞭很多，而這些我以前以為我已經掌握得很好瞭。這讓我想起瞭我的導師跟我說過的一句話：如果你真的想學什麼，就去講述或傳授它。”）
　　在本書寫作過程中，TI中國大學計劃部始終給予瞭大力的支持，在此錶示衷心的感謝。研究生王景兵和周道亮承擔瞭實驗例程代碼的編寫，李興旺校對瞭全文並繪製瞭插圖。
　　由於作者水平所限，書中誤漏之處難免，敬請廣大讀者批評指正。
　　作 者
　　2016年1月於青島大學

模擬電子設計導論 下載 mobi epub pdf txt 電子書

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包裝隻有一個塑料袋，書的邊角輕微破損。

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