《模拟电子技术项目仿真与工程实践》是电子技术、信息技术、通信技术、机电一体化技术等电类专业的一门重要专业基础课,是进入电类领域的"开门钥匙”。模拟电子技术的应用在电子工业中起到至关重要的作用。课程开设过程中通过四个项目将模拟电子技术划分为四个学习领域二极管、三极管、场效应管、集成运算放大器几个学习领域,项目实施过程中引入Multsim软件提高教学效果,同时以工程应用为引导进行实施,注重对学生职业能力和素质的培养,为同学走上工作岗位奠定坚实的专业基础。
项目一 直流稳压电源 (1)
任务1 直流稳压电源电路工作原理分析 (3)
子任务1 认知电路中的元器件 (3)
子任务2 电路原理认知学习 (11)
子任务3 直流稳压电路的仿真分析与验证 (13)
任务2 直流稳压电路元器件的识别与检测 (15)
子任务1 电阻类元件、电容元件的识别与检测 (16)
子任务2 二极管与稳压管的识别与检测 (17)
子任务3 三极管的识别与检测 (18)
任务3 直流稳压电源电路的装配与调试 (18)
子任务1 电路元器件的装配与布局 (19)
子任务2 制作直流稳压电源电路模块 (20)
子任务3 调试直流稳压电源电路 (20)
任务4 项目汇报与评价 (23)
子任务1 汇报制作调试过程 (23)
子任务2 对其他人作品进行客观评价 (23)
子任务3 撰写技术文档 (24)
【知识链接】 (25)
1.1 半导体基础知识 (25)
1.1.1 半导体基本概念 (25)
1.1.2 PN结及其导电性 (26)
1.2 半导体二极管 (27)
1.2.1 二极管的伏安特性 (27)
1.2.2 特殊二极管及其应用 (28)
1.3 整流电路 (31)
1.3.1 单向半波整流电路 (31)
1.3.2 单相桥式整流电路 (32)
1.4 滤波电路 (33)
1.4.1 电容滤波电路 (34)
1.4.2 电感滤波电路 (35)
1.4.3 复式滤波电路 (35)
1.4.4 倍压整流电路 (36)
1.5 稳压电路 (37)
1.5.1 硅稳压二极管稳压电路 (37)
1.5.2 线性串联型稳压电路 (37)
1.5.3 集成稳压器 (39)
1.6 习题 (42)
项目二 便携式扩音器的制作 (45)
任务1 便携式扩音器放大电路工作原理分析 (46)
子任务1 认知电路中的元器件 (46)
子任务2 电路原理认知学习 (55)
子任务3 便携式扩音器电路原理的仿真分析及验证 (57)
任务2 便携式扩音器放大电路的元器件检测 (59)
子任务1 电阻类元件、电容、二极管的识别与检测 (60)
子任务2 大功率管的识别与检测 (62)
子任务3 驻极式话筒的识别与检测 (63)
子任务4 扬声器的识别与检测 (64)
任务3 便携式扩音器放大电路的装配与调试 (64)
子任务1 电路元器件的装配与布局 (65)
子任务2 制作便携式扩音器放大电路模块 (66)
子任务3 调试便携式扩音器放大电路 (66)
任务4 项目汇报与评价 (67)
子任务1 汇报制作调试过程 (68)
子任务2 对其他人作品进行客观评价 (68)
子任务3 撰写技术文档 (69)
【知识链接】 (70)
2.1 三极管 (70)
2.1.1 三极管的结构、分类和符号 (70)
2.1.2 三极管的伏安特性 (71)
2.1.3 三极管的主要参数 (74)
2.1.4 三极管的工作状态 (75)
2.2 放大电路基础 (78)
2.2.1 组成框图 (78)
2.2.2 四端口网络 (78)
2.2.3 放大电路的性能指标 (79)
2.3 三极管放大电路 (80)
2.3.1 共发射极放大电路 (80)
2.3.2 共基极放大电路 (83)
2.3.3 共集电极放大电路 (85)
2.4 多级放大电路 (88)
2.4.1 多级放大电路基本概念 (88)
2.4.2 多级放大电路的耦合方式 (88)
2.4.3 多级放大电路性能指标的计算 (90)
2.4.4 多级放大电路的频率特性 (90)
2.5 互补对称功率放大电路 (90)
2.5.1 功率放大电路基础 (90)
2.5.2 乙类互补对称功率放大电路 (91)
2.5.3 甲乙类互补对称功率放大电路 (92)
2.5.4 甲乙类单电源互补对称放大电路(OTL) (93)
2.5.5 BTL电路 (94)
2.5.6 集成音频功率放大器 (94)
2.6 习题 (97)
2.6.1 概念题部分 (97)
2.6.2 简答分析题 (101)
2.6.3 计算与仿真 (102)
项目三 工业机器人电动机驱动模块 (105)
任务1 电动机驱动模块工作原理分析 (107)
子任务1 认知电路中的元器件 (107)
子任务2 电路原理认知学习 (112)
子任务3 电动机驱动电路项目仿真分析与验证 (114)
任务2 电动机驱动模块电路元器件的识别与检测 (115)
子任务1 电阻类元件、电容、二极管、三极管的识别与检测 (115)
子任务2 75N75的识别与检测 (117)
子任务3 IR2110的识别与检测 (118)
子任务4 继电器的识别与检测 (118)
任务3 电动机驱动模块电路的装配与调试 (119)
子任务1 电路元器件的装配与布局 (120)
子任务2 制作电动机驱动模块电路 (121)
子任务3 调试电动机驱动模块电路 (121)
任务4 项目汇报与评价 (122)
子任务1 汇报制作调试过程 (123)
子任务2 对其他人作品进行客观评价 (123)
子任务3 撰写技术文档 (124)
【知识链接】 (125)
3.1 场效应管 (125)
3.1.1 场效应管的分类 (125)
3.1.2 结型场效应管 (125)
3.1.3 增强型MOSFET(E-MOSFET) (128)
3.1.4 耗尽型MOSFET(D-MOSFET) (130)
3.1.5 场效应管的主要参数 (132)
3.1.6 场效应管的特点及使用注意事项 (135)
3.1.7 场效应管的检测 (136)
3.2 场效应管放大电路 (137)
3.2.1 场效应管的微变等效分析 (137)
3.2.2 共源组态基本放大电路 (138)
3.2.3 共漏组态基本放大电路 (143)
3.2.4 共栅组态基本放大电路 (144)
3.2.5 三种接法基本放大电路的比较 (145)
3.3 习题 (145)
项目四 工业机器人巡线传感器信号处理模块 (149)
任务1 巡线传感器信号处理模块工作原理分析 (152)
子任务1 认知电路中的元器件 (152)
子任务2 电路原理认知学习 (160)
子任务3 巡线传感器信号处理电路项目仿真分析与验证 (162)
任务2 巡线传感器信号处理电路元器件的识别与检测 (163)
子任务1 电阻类元件、电容、稳压管、发光二极管的识别与检测 (163)
子任务2 LM324的识别与检测 (166)
子任务3 74HC14的识别与检测 (167)
任务3 巡线传感器信号处理模块电路的装配与调试 (168)
子任务1 电路元器件的装配与布局 (169)
子任务2 制作8路巡线传感器信号处理电路模块 (170)
子任务3 调试8路巡线传感器信号处理电路 (170)
任务4 项目汇报与评价 (171)
子任务1 汇报制作调试过程 (171)
子任务2 对其他人作品进行客观评价 (172)
子任务3 撰写技术文档 (173)
【知识链接】 (173)
4.1 集成运算放大器 (174)
4.1.1 集成运放基础知识概述 (174)
4.1.2 集成运放的电气特性 (178)
4.1.3 集成运放的主要技术指标 (184)
4.1.4 集成运放的理想化模型 (188)
4.2 反馈在集成运放中的应用 (188)
4.2.1 反馈的基本概念 (189)
4.2.2 反馈的判断 (190)
4.2.3 四种反馈组态 (191)
4.2.4 负反馈放大电路的一般表达式 (195)
4.3 频率特性的基本概念 (195)
4.3.1 基本概念 (196)
4.3.2 集成运放的频率特性 (197)
4.4 集成运放的线性应用 (197)
4.4.1 比例运算电路 (198)
4.4.2 加法运算电路 (199)
4.4.3 减法运算电路 (199)
4.4.4 积分运算电路 (199)
4.4.5 微分运算电路 (200)
4.4.6 仪表放大器 (200)
4.5 集成运放的非线性应用 (201)
4.5.1 比较器 (201)
4.5.2 方波发生器 (203)
4.6 正弦波发生器 (204)
4.6.1 正弦振荡的一般问题 (204)
4.6.2 文氏电桥振荡器 (206)
4.7 常用集成运放芯片介绍 (207)
4.7.1 集成运放供应商 (207)
4.7.2 常用集成运放芯片 (208)
4.7.3 常用集成比较器芯片 (209)
4.7.4 函数发生器芯片 (210)
4.8 习题 (211)
4.8.1 概念题部分 (211)
4.8.2 计算和计算机仿真题 (213)
附录A 二极管1N4007数据手册 (215)
附录B 二极管1N4008数据手册 (217)
附录C 三极管S9012数据手册 (220)
附录D 三极管S9013数据手册 (222)
附录E 3DD15D数据手册 (225)
附录F LM7805数据手册 (227)
附录G D882数据手册 (229)
附录H HF3FF超小型大功率继电器 (230)
附录I 功率场效应管75N75手册 (233)
附录J IR2110数据手册 (238)
附录K LM324数据手册 (243)
附录L 74HC14数据手册 (250)
参考文献 (255)
本书充分发挥中德合作优势,以德国技术员学校“电子技术”课程模拟部分教学大纲和内容为依据,借鉴技术员学校对电子技术课程学习领域的划分方式,将模拟电子技术课程划分为二极管、三极管、场效应管、集成运算放大器几个学习领域,结合国内教学特点和先进的项目式教学法通过直流稳压电源、便携式扩音器、机器人直流电动机驱动模块、机器人巡线信号处理模块几个项目使每个学习领域的知识得以应用,通过每个项目的实施将理论知识、设计应用、工程实践融入其中,充分发挥项目引导、任务驱动的优势,弥补传统教学方法在该课程教学中理论教学抽象复杂、教学效果差的缺点。
每个学习领域的设计分为以下几个部分。
? 项目引入(提出问题)
通过一个生活中的实例,让大家感性认识该学习领域的知识点,体会这个知识点并不只是在死板的书里,而是活生生地存在着。让大家了解这个学习领域能做什么。
? 项目分析(分析问题)
通过对元器件数据手册和电气特性的分析并结合项目中的具体应用,展现每一个学习领域核心的电路知识点,并详细介绍如何把元器件、电子技术应用在实际当中。通过Multisim对电路进行仿真学习,既强化了知识点,也训练了技能。在仿真过程中还能学习到电路设计的思路。
? 项目实现(解决问题)
电子技术的最大价值就是实践设计,每一个学习领域都安排一个工程项目,通过对实际项目的实施,使学生真正学以致用,切实感受模拟电子技术的功用。
? 项目扩展(如何解决其他问题)
通过完成的项目对知识点的应用进一步引导和扩展,使学生对学习到的知识能够举一反三、灵活运用,既扩展视野,又便于感性认识知识点的应用。
考虑到课时和理论分析不够直观,本书在编写过程中为了能充分调动学生的积极性和兴趣,引入先进的Multisim仿真软件,在教学过程中直观地反映出电路的特点和应用,同时也使学生掌握一门电路设计与仿真的软件,提高对模拟电路的理解和应用能力。
本书由上海电子信息职业技术学院李云庆、张帆主编,其中直流稳压电源项目由汪勤编写,便携式扩音器由李康编写,机器人直流电动机驱动模块由张帆编写,机器人巡线传感器信号处理模块由李云庆编写,李云庆负责统稿和所有项目的制作调试与仿真,参与编写的还有嵇丽丽。在此对参与本书的编写人员表示衷心的感谢。
由于时间仓促,编者水平有限,书中难免存在错误不妥之处,请读者批评指正,并提出宝贵意见,编者的邮箱为:liyunq81@163.com。
编 者
说实话,这本书在“项目”这个概念的体现上,给我的感觉比较单薄。虽然书名中有“项目仿真与工程实践”,但书中给出的“项目”大多显得过于简单和孤立,缺乏系统性和递进性。例如,书中可能有一个章节讲了“一个简单的信号发生器”,另一个章节讲了“一个基本的放大器电路”,但它们之间并没有形成一个有机的整体,也没有将这些小的功能模块集成起来,去完成一个更有挑战性、更贴近实际应用需求的综合性项目。我期待的是,这本书能引导读者从一个宏观的项目需求出发,逐步分解,然后通过仿真和实践,一步步构建出最终的系统。比如,能否设计一个关于“简易音频功放模块”的项目,从前级信号处理、后级功率放大到输出保护,都通过仿真和实际搭建来完成?这样才能真正锻炼读者的项目规划、系统设计以及集成能力,而不仅仅是零散的知识点堆砌。
评分这本书的名字叫《模拟电子技术项目仿真与工程实践》,读完之后,我感觉这本书在理论讲解上实在是太过浅尝辄止了。例如,关于运算放大器的章节,虽然提到了差分放大、电压跟随等基本应用,但对于如何根据实际需求选择合适的运放型号、不同运放的参数(如输入偏置电流、失调电压、共模抑制比、压摆率等)对电路性能的具体影响,以及在实际电路设计中可能遇到的饱和、振荡等问题,都几乎没有深入的探讨。更不用说,对于一些更复杂的模拟电路,比如滤波器设计,书中仅仅是简单罗列了巴特沃斯、切比雪夫等几种类型,并没有详细讲解它们的设计思路、元件取值计算的详细步骤,更没有给出如何通过仿真来验证设计效果的实例。许多概念的引入也显得仓促,缺乏必要的铺垫和循序渐进的解释,这对于初学者来说,很容易造成理解上的障碍,导致在实际动手操作时感到无从下手。我期待能有更详尽的理论推导,更深入的原理分析,以及更多具有指导意义的案例,帮助我真正理解模拟电路设计的精髓,而不仅仅是停留在表面。
评分作为一个在工程实践中摸爬滚打多年的工程师,我翻阅《模拟电子技术项目仿真与工程实践》这本书时,最大的感受就是它对实际工程经验的忽视。书中虽然提到了“工程实践”,但内容却显得过于理论化,缺乏对实际项目开发过程中可能遇到的各种挑战和解决方案的描述。例如,在讨论电源设计时,书中只是简单介绍了线性电源和开关电源的基本原理,但对于如何考虑EMC/EMI问题、如何进行热设计、如何选择合适的功率器件并考虑其安全裕度、如何进行PCB布局以减小噪声耦合等关键工程实践环节,却几乎没有涉及。同样,在信号调理电路的设计部分,也只停留在理想状态下的分析,并没有详细讲解在实际电路中,元器件的容差、寄生参数、地线噪声、电源纹波等因素会对信号完整性造成怎样的影响,以及如何通过合理的电路设计和PCB布局来规避这些问题。我希望这本书能更贴近实际工程,分享一些“过来人”的经验和教训,而不是仅仅提供一套理论框架。
评分这本书的语言风格和内容组织,让我觉得它更像是一份学术论文的草稿,而非一本面向读者的技术书籍。它的描述方式过于严谨,但又缺乏必要的引导和启发。阅读过程中,我经常会感到一种“冷冰冰”的疏离感,很难将其与我日常接触的电子元器件和实际电路联系起来。例如,在介绍某个电路的性能指标时,书中可能会列出一堆公式和推导,但却没有用通俗易懂的语言来解释这些公式的物理意义,也没有用生动的比喻来帮助读者理解其背后的原理。更不用说,书中几乎没有提及一些工程上常用的“小技巧”或者“经验之谈”,例如如何判断一个元器件是否损坏,如何快速定位电路故障,或者在焊接时需要注意的一些细节。我更倾向于一本技术书籍能够用更加亲切、更具人文关怀的语言来写作,能够通过引人入胜的方式来讲解枯燥的知识,并且分享一些在实际操作中非常实用的“窍门”,让学习的过程变得更加轻松有趣,也更加富有成效。
评分这本书的仿真部分,虽然提到了使用一些常见的仿真软件,但其指导性实在是不够强。很多时候,书中只是简单地展示了仿真电路图,然后直接给出了仿真结果,却忽略了搭建仿真模型的过程、各个元器件的参数设置、仿真命令的具体含义以及如何解读仿真波形。比如,在对一个简单的RC低通滤波器进行仿真时,书中直接给出了时域和频域的仿真图,但我并不知道如何正确地在仿真软件中搭建这个电路,也不知道如何设置电源电压、信号源频率范围、仿真时间等参数才能得到正确的仿真结果。更关键的是,对于仿真结果的分析,书中也显得非常笼统,并没有详细讲解如何根据仿真结果来判断电路是否工作正常,如何分析其性能指标(如截止频率、幅度衰减等),更没有提及如何根据仿真结果来优化电路设计。我希望这本书能更像一本操作手册,详细指导每一步仿真操作,并教会我如何分析仿真结果,将仿真与实际电路设计紧密结合起来。
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