内容简介
《电子技术基础实验(模拟、数字)》是为高等学校电子类、电气类、自动化类和其他相近专业编写的电子技术基础实验教材。
《电子技术基础实验(模拟、数字)》分为三篇:第一篇是绪论,第二篇是模拟电子技术实验,第三篇是数字电子技术实验。模拟电子技术实验和数字电子技术实验都分为基础实验和综合设计实验两个层次,而基础实验又有方案1和方案2之分。其中,方案1侧重验证性实验,方案2侧重在方案1的基础上进行趣味性、设计性、应用性的实验;综合设计实验侧重运用所学知识进行系统的设计实验。附录中包含《电子技术基础实验(模拟、数字)》所用仪器仪表的使用、实验箱简介、芯片的使用规则和芯片的引脚图等。
内页插图
目录
前言
第一篇 绪论
一、电子技术实验的意义和目的
二、学生实验守则
三、实验数据的测量及处理
四、电子电路的调试方法
五、实验报告要求
第二篇 模拟电子技术实验
实验一 常用电子仪器的使用
实验二 虚拟电子实验平台的使用
实验三 晶体管共射极单管放大器
实验四 射极跟随器
实验五 差动放大器
实验六 负反馈放大器
实验七 集成运算放大器的基本应用
实验八 音频功率放大器
实验九 集成运算放大器的非线性应用
实验十 RC正弦波振荡器
实验十一 直流稳压电源的安装及设计
实验十二 集成运算放大器的应用
实验十三 水位指示及水满报警器
实验十四 声光控制节能开关的设计
实验十五 数控直流电源
第三篇 数字电子技术实验
实验一 脉冲参数测量
实验二 集成逻辑门与三态门电路的测量
实验三 组合逻辑电路设计
实验四 译码器及其应用设计
实验五 数据选择器及其应用设计
实验六 集成触发器及其应用设计
实验七 移位寄存器及应用电路的设计
实验八 计数器及其应用设计
实验九 脉冲波形的产生与整形电路
实验十 555时基电路及其应用设计
实验十一 A-D、D-A转换器的应用
实验十二 大规模集成存储器EPROM的应用
实验十三 数字秒表的综合设计
实验十四 光控防盗报警器的设计
实验十五 数字石英钟的设计
实验十六 数字频率计的设计
实验十七 声控循环彩灯的综合设计
实验十八 声光显示智力抢答器的设计
实验十九 数字交通灯控制电路的综合设计
实验二十 EDA基础实验
附录
附录一 示波器的原理及使用
附录二 信号发生器的原理及使用
附录三 DH1718E—4型双路直流稳压电源的原理及使用
附录四 FLUKE45型数字式万用表的原理及使用
附录五 常用电子元器件的基础知识
附录六 THM—1型模拟电路实验箱介绍
附录七 THD—2型数字电路实验箱介绍
附录八 集成电路应用的基本知识
附录九 PLD简介及设计流程
附录十 部分常用集成电路的功能及引脚图
参考文献
前言/序言
本书是为综合性高等学校开设模拟电子技术基础实验(独立设课)、数字电子技术基础实验(独立设课)及电子技术基础实验(课带实验)而编写的实验教学用书。本书参考了四川大学历年的相关课程的实验教学指导书及兄弟院校的相关教材,结合电子技术教学内容的改革、实验手段的更新和新技术的发展趋势,对实验内容和实验手段做了一定的调整更新。
综合性高等学校学科门类齐全、专业多,对电子技术掌握程度要求也不同。例如,对于四川大学,这门课程面向电子信息学院、电气信息学院、制造学院等十个学院的三十几个专业开设。其中,电子信息学院、电气信息学院两个学院的掌握程度要求最高,制造学院的掌握程度要求次之,而其他工科专业的掌握程度要求更低,特别是对于工商管理学院的工业工程专业,则只需了解相关元器件、电路及仪器基本知识和测试方法就可以了。另外,对于计算机学院硬件专业的学生,对数字电子技术实验的掌握程度要求高,而对模拟电子技术实验的要求低。对如此复杂的教学要求,要将其融汇在一本书中,的确是一个难题。本书的解决方案是,基础实验都采用方案1及方案2,方案1偏重于验证性实验,方案2偏重于设计性实验;通过选择实验个数来匹配相应专业的学时数,并通过方案l及方案2的搭配比例来满足不同专业的实验要求。例如,对于电气信息学院24个学时的实验,选择6个实验,每个实验先做方案1,加深理论教学知识的理解,然后做方案2,进行设计,完成知识的应用,每个实验4学时。而对于工商管理学院的工业工程专业,则全选择方案l的验证性实验。这样编排的好处在于一本教材满足了不同专业的需求,也便于进行实验管理。最后,通过综合设计性实验。强调基础性强、应用面宽的课题,来满足对电子技术学习兴趣更浓的学生的要求。
本书首先在第一篇绪论中介绍电子技术实验所应掌握的基本元器件和电量的测量方法,并介绍简单的电路调试和故障排除技术。第二篇为模拟电子技术实验,共15个实验,前11个为基础实验。其中,实验三一实验十一包括两套方案,后四个实验为综合性实验。第三篇为数字电子技术实验,共计20个实验。前12个为基础实验。其中,实验三一实验十二包括两套方案,实验十三~实验十九是综合性实验,实验二十是EDA实验。
对于每一个实验,首先应有预习,在预习中通过仿真,进一步熟悉电路结构,掌握电路工作原理,加深对电路中各参数的调节对电气性能影响的理解;其次,应通过了解实验原理,掌握电路的计算和设计方法;最后通过思考题思考实验中容易忽视的问题,并根据实验报告要求归纳总结实验。本书侧重电子技术实验基本概念、基本电路、基本分析及设计方法的学习,强调基本实验技能的培训,强调学生在整个实验过程的参与性,适合于综合型大学多学科、多专业的电子技术基础实验课程选用。
《现代材料科学概论》 内容简介 本书是一本面向材料科学领域初学者的入门级教材,旨在系统性地介绍材料科学的基本概念、核心理论、研究方法以及在各个领域的广泛应用。本书内容丰富,条理清晰,语言通俗易懂,力求使读者在最短的时间内建立起对材料科学的整体认知,并为进一步深入学习打下坚实的基础。 第一章 材料科学概述 本章将引导读者走进材料科学的世界。我们将首先阐述材料科学的定义、研究范畴及其在现代社会中的重要地位。材料是人类文明发展的基石,从石器时代的石材,到青铜时代的青铜,再到如今的半导体和纳米材料,材料的进步始终推动着科技革命和社会发展。本书将回顾材料发展的简史,重点介绍几个关键的材料创新节点,并展望未来材料科学的发展趋势,例如智能材料、可再生材料和生物兼容材料等。 接着,我们将对材料进行分类。传统的分类方法通常基于材料的化学成分,如金属、陶瓷、聚合物和复合材料。本书将详细介绍各类材料的典型结构、基本性能以及它们各自的优缺点。例如,金属以其优异的导电导热性和延展性,在结构件、电子器件等领域不可或缺;陶瓷因其高硬度、耐高温和绝缘性,广泛应用于航空航天、电子封装和生物医学;聚合物以其轻质、柔韧和易加工的特点,在包装、纺织和汽车工业中占据主导地位;复合材料则通过结合不同材料的优势,实现性能的突破。 此外,我们还将介绍基于材料性能的分类方法,如电子材料、结构材料、功能材料和生物材料等。这种分类方式更能体现材料的实际应用价值,也为后续章节的深入探讨奠定基础。最后,本章将强调材料性能与结构、加工工艺之间的内在联系,这是贯穿整个材料科学研究的核心思想。 第二章 材料的原子结构与键合 理解材料的宏观性能,离不开对其微观结构的深入探究。本章将聚焦于材料的原子尺度,介绍原子是如何排列组合,以及不同原子之间如何相互作用。 我们将从原子结构的基本模型开始,回顾电子、质子、中子的概念,以及原子核与电子云的分布。在此基础上,我们将引入量子力学的一些基本概念,如能级、原子轨道和电子填充规则,这些是理解化学键合的基础。 化学键是原子之间相互结合形成物质的“粘合剂”,其性质决定了材料的稳定性、强度和许多其他关键性能。本章将详细介绍三种主要的化学键:离子键、共价键和金属键。对于离子键,我们将分析其形成机理、特点以及典型的离子化合物(如NaCl)。对于共价键,我们将探讨其方向性和饱和性,并以金刚石、硅等共价晶体为例进行说明。金属键的独特性质,如自由电子的形成,是解释金属导电导热性能的关键。 此外,我们还会简要介绍范德华力、氢键等较弱的分子间作用力,它们在聚合物和生物分子体系中扮演着重要角色。 第三章 晶体结构与缺陷 许多固体材料呈现出有序的原子排列,即晶体结构。本章将深入探讨晶体结构的基本概念及其对材料性能的影响。 我们将介绍晶体学中的基本术语,如晶格、晶胞、晶面和晶向。通过这些概念,我们可以精确地描述物质的原子排列方式。我们将重点讲解几种常见的晶体结构,包括简单立方、体心立方(BCC)、面心立方(FCC)以及六方密堆积(HCP)。这些结构是许多金属和无机材料的基本骨架。 材料的性能并非总是完美无缺,晶体中的缺陷是影响其性能的关键因素。本章将详细介绍晶体缺陷的种类,包括零维缺陷(点缺陷,如空位、填隙原子、取代原子)、一维缺陷(线缺陷,如位错)和二维缺陷(面缺陷,如晶界、畴界)。我们将分析不同类型缺陷的形成原因、结构特点以及它们对材料的力学性能、扩散性能和电学性能的影响。例如,位错的存在是金属塑性变形的根本原因,而晶界则会影响材料的强度和导电性。 第四章 固态相变与相图 材料在温度、压力或成分变化时,可能会发生相变,即从一种物理状态转变为另一种状态。理解固态相变对于材料的设计和加工至关重要。 本章将介绍相变的基本原理,包括热力学驱动力、成核与长大过程。我们将重点讨论合金中的相变,例如固溶体的形成、相析出以及固态相图的应用。相图是描述在不同温度和成分下,合金可能存在的稳定相的图形表示。我们将通过实例,如铁碳相图,来展示如何利用相图来指导合金的热处理,以获得所需的组织和性能。 我们将讲解几种重要的固态相变,如马氏体相变、贝氏体相变以及通过扩散控制的相变。了解这些相变的机制,有助于我们控制材料的微观组织,进而调控其宏观性能。 第五章 金属材料 金属材料因其优异的力学性能、导电导热性和加工性,在国民经济中占据着举足轻重的地位。本章将系统介绍金属材料的种类、性能特点及应用。 我们将首先回顾金属的结构和键合特点,以及它们如何决定金属的宏观性能。接着,我们将重点介绍几种重要的金属和合金系列。 钢铁: 作为应用最广泛的金属材料,我们将详细介绍铁碳合金(即钢铁)的相变、组织和性能。我们将探讨碳含量对钢铁性能的影响,并介绍各种钢材的分类(如碳钢、合金钢、不锈钢)及其各自的特点和应用领域,例如建筑、汽车、航空航天和工具制造。 铝合金: 铝及其合金以其轻质、耐腐蚀性好、导电性强而闻名,广泛应用于航空航天、汽车、包装和建筑等领域。本章将介绍主要的铝合金系列(如硬铝、超硬铝)及其热处理工艺。 铜及其合金: 铜因其优异的导电导热性,是电力和电子工业的重要材料。我们将介绍黄铜、青铜等铜合金的性能特点及其在电线电缆、管道、机械零部件等方面的应用。 其他金属材料: 我们还将简要介绍钛合金、镁合金、镍基高温合金等特种金属材料,以及它们在高科技领域的应用,如航空发动机、医疗植入物和耐腐蚀设备。 第六章 陶瓷材料 陶瓷材料以其高硬度、高耐温性、良好的绝缘性和化学稳定性而著称,在高温、高压、腐蚀性等恶劣环境下具有独特的优势。本章将介绍陶瓷材料的结构、性能和应用。 我们将从陶瓷的化学成分入手,介绍氧化物陶瓷(如氧化铝、氧化锆)、碳化物陶瓷(如碳化硅)、氮化物陶瓷(如氮化硅)等主要类别。我们将分析这些陶瓷材料的晶体结构,以及它们的离子键和共价键特征如何决定其高熔点、高硬度和脆性。 我们还将讨论陶瓷的制备工艺,如粉体制备、成型和烧结。这些工艺直接影响着陶瓷的微观结构和宏观性能。 陶瓷材料的应用领域非常广泛,包括: 结构陶瓷: 用于制造发动机部件、刀具、轴承等。 功能陶瓷: 如压电陶瓷、铁电陶瓷、介电陶瓷,用于电子元器件、传感器、执行器等。 生物陶瓷: 如羟基磷灰石,用于骨修复和人工关节。 耐火材料: 在高温工业中用于炉衬、坩埚等。 第七章 聚合物材料 聚合物材料,俗称塑料,因其质轻、易加工、性能多样且成本低廉,已成为现代生活中不可或缺的一部分。本章将深入探讨聚合物的结构、性能和应用。 我们将首先介绍聚合物的基本概念,如单体、聚合物链、分子量及其分布。我们将讲解不同类型的聚合物,包括热塑性聚合物(如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯)和热固性聚合物(如酚醛树脂、环氧树脂),并分析它们在分子结构上的差异如何导致其性能的巨大区别。 接着,我们将讨论聚合物的性能,如力学性能(拉伸强度、断裂伸长率、模量)、热性能(玻璃化转变温度、熔点)、电学性能和光学性能。我们将探讨聚合物的结晶度、交联密度、填料和增强剂等因素如何影响其性能。 聚合物材料的应用领域极为广泛,涵盖: 包装材料: 各种塑料薄膜、容器。 建筑材料: PVC管材、保温材料。 汽车零部件: 内饰件、保险杠。 电子电器: 外壳、绝缘材料。 纺织纤维: 聚酯纤维、尼龙。 医疗器械: 注射器、导管。 第八章 复合材料 复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料通过物理或化学方法结合而成,以获得比单一组分材料更优异的综合性能。本章将介绍复合材料的组成、结构、性能和应用。 我们将重点介绍纤维增强复合材料,如碳纤维增强聚合物(CFRP)和玻璃纤维增强聚合物(GFRP)。我们将分析纤维的类型、基体的选择以及纤维与基体之间的界面结合对复合材料性能的影响。 此外,我们还将介绍颗粒增强复合材料、层状复合材料等其他类型的复合材料,并探讨它们各自的优势和应用。 复合材料的应用领域正日益扩展,尤其是在对轻质高强有特殊要求的领域,如: 航空航天: 飞机结构件、发动机叶片。 汽车工业: 车身、底盘。 风力发电: 桨叶。 体育器材: 赛艇、网球拍。 建筑工程: 桥梁、高性能混凝土。 第九章 材料的性能测试与表征 为了有效地研究和应用材料,精确地测试和表征材料的性能至关重要。本章将介绍几种常用的材料性能测试方法和表征技术。 我们将介绍力学性能测试,如拉伸试验、弯曲试验、冲击试验和硬度试验,以及它们所能获得的力学参数。 在热性能方面,我们将介绍热重分析(TGA)、差示扫描量热法(DSC)等技术,用于研究材料的热稳定性、相变温度等。 在微观结构表征方面,我们将介绍光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及X射线衍射(XRD)等技术,用于观察材料的微观形貌、晶体结构和相组成。 第十章 材料的腐蚀与防护 材料在服役环境中会发生不同程度的腐蚀,导致性能下降甚至失效。本章将介绍材料腐蚀的基本原理、类型以及有效的防护措施。 我们将讲解电化学腐蚀、化学腐蚀等主要腐蚀机制,并分析不同材料在不同介质中的腐蚀行为。 针对腐蚀问题,本章将介绍多种防护方法,包括: 材料选择: 选择耐腐蚀性强的材料。 表面处理: 如涂层、电镀、阳极氧化等。 缓蚀剂: 添加化学物质减缓腐蚀速率。 牺牲阳极保护: 利用活性更高的金属来保护被保护材料。 第十一章 材料的加工与成形 材料的最终性能不仅取决于其内在结构,还与加工成形工艺密切相关。本章将介绍几种典型的材料加工与成形方法。 我们将介绍金属的塑性加工,如锻造、轧制、挤压和焊接。 对于陶瓷材料,我们将介绍粉末压制、注浆、挤出等成型方法,以及高温烧结工艺。 聚合物的加工方法多种多样,包括注塑成型、吹塑成型、挤出成型和压延等。 第十二章 材料的未来发展趋势 本章将展望材料科学的未来发展方向,并介绍一些前沿的材料领域。 我们将讨论智能材料(如形状记忆合金、压电材料)、纳米材料(如碳纳米管、石墨烯)、生物材料(用于组织工程和药物递送)、新能源材料(如太阳能电池材料、储能材料)以及环境友好型材料等。 本书的目的是为读者提供一个全面而扎实的材料科学基础。希望通过本书的学习,读者能够对材料科学产生浓厚的兴趣,并为未来在材料科学领域的学习和研究打下坚实的基础。