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出版社： 高等教育出版社
ISBN：9787040360813
商品编码：29728385004
包装：平装
出版时间：2012-09-01
具体描述
基本信息
书名：电子技术基础实验与课程设计
定价：17.40元
作者：何召兰,张凯利
出版社：高等教育出版社
出版日期：2012-09-01
ISBN：9787040360813
字数：
页码：
版次：1
装帧：平装
开本：16开
商品重量：0.4kg
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内容提要
《电子技术基础实验与课程设计(高等学校教材)》编*者何召兰、张凯利。 《电子技术基础实验与课程设计(高等学校教材)》是按照高等学校电子技术实验和课程设计的教学要求，结合作者多年的实践教学经验和研究成果编写的。《高等学校教材：电子技术基础实验与课程设计》共6章，包括：常用电子仪器仪表的使用、电子元器件、模拟电子技术基础实验、数字电子技术基础实验、模拟电子技术基础课程设计、数字电子技术基础课程设计。《高等学校教材：电子技术基础实验与课程设计》实验分为基础型、设计型和综合型三个层次，并且将三者有机结合贯穿到每一个实验项目中。《高等学校教材：电子技术基础实验与课程设计》实验项目中融入了编者多年的实验教学经验及注意事项，在实验和课程设计中引入了 Multisim 9和QuartusⅡ等先进的EDA技术，做到了软、硬件的有机结合。
《高等学校教材：电子技术基础实验与课程设计》以这些实验和课程设计项目为载体，培养学生运用所学知识解决实际问题的能力，掌握科学研究与工程实践的基本方法，旨在提高学生的实践和创新能力。
《高等学校教材：电子技术基础实验与课程设计》可作为普通高等学校电气类、电子信息类和自动化类各专业“电子技术基础实验和课程设计 ”课程的教材或教学参考书，也可作为相关工程技术人员的参考用书。
目录
章 常用电子仪器仪表的使用
1.1 数字万用表
1.2 交流毫伏表
1.3 函数信号发生器
1.4 示波器
1.5 直流稳定电源
第2章 电子元器件
2.1 电阻器与电位器
2.2 电容器
2.3 晶体管
2.4 集成运算放大器
第3章 模拟电子技术基础实验
3.1 仪器的使用及二极管应用电路
3.2 单管交流放大电路的仿真设计及静态调试
3.3 分压式静态工作点稳定电路（共射极）
3.4 差分放大电路的仿真设计及实现
3.5 功率放大电路
3.6 比例运算电路的设计
3.7 加法和积分运算电路
3.8 有源滤波电路的设计与应用
3.9 电压比较器
3.10 正弦波振荡电路
3.11 非正弦波发生电路
3.12 直流电源（整流、滤波、稳压电路）
第4章 数字电子技术基础实验
4.1 TTL门电路的功能测试及应用
4.2 组合逻辑电路（一）
4.3 组合逻辑电路（二）
4.4 用Verilog-HDL语言输入方式设计加法器
4.5 集成触发器
4.6 中规模集成计数器及应用
4.7 基于PLD的任意进制计数器设计
4.8 中规模集成计数器的仿真设计
4.9 555时基电路及应用
4.10 基于Multisim 9仿真的模拟声响电路
第5章 模拟电子技术课程设计
5.1 模拟电子技术课程设计的目的和要求
5.2 模拟电子电路的设计方法及安装调试
5.3 模拟电子技术课程设计举例
5.4 课程设计选题
第6章 数字电子技术课程设计
6.1 数字电子技术课程设计的目的和要求
6.2 数字电子技术课程设计的一般教学过程
6.3 数字电子技术课程设计举例
6.4 课程设计选题
附录一 Multisim 9软件使用简介
附录二 Quartus Ⅱ软件使用简介
参考文献
作者介绍
文摘
序言
《电子技术基础实验与课程设计》 第一章 绪论 本实验教材旨在为学习者提供一套系统、扎实、贴近实际的电子技术基础实验和课程设计指导。电子技术作为现代科学技术的核心驱动力之一，其基础理论的学习与实践能力的培养同等重要。本书紧密围绕“电子技术基础”的核心知识点，通过一系列精心设计的实验项目，让学习者在动手实践中加深对理论知识的理解，培养分析问题、解决问题的能力，并最终能够独立完成小型电子系统设计。 电子技术的发展日新月异，从早期的真空管到今天的超大规模集成电路，其进步的速度令人惊叹。然而，无论技术如何演变，其底层的基础原理是相对稳定的。掌握这些基础原理，对于理解更高级的电子技术，以及适应未来技术发展至关重要。本书正是在此理念下，力求帮助学习者打下坚实的电子技术基础。 本书内容涵盖了电子电路的静态和动态分析、放大电路、信号发生电路、数字逻辑电路、数模混合电路等多个重要领域。每个实验项目都经过细致的设计，力求在有限的实验时间内，使学习者能够充分掌握核心概念，并体验到理论与实践相结合的乐趣。 除了基础实验，本书还将引导学习者进行课程设计。课程设计是理论知识与工程实践相结合的最高体现，它要求学习者能够综合运用所学知识，独立完成一个具有实际意义的电子系统。通过课程设计，学习者将学会如何定义问题、分析需求、选择方案、设计电路、调试系统，并撰写完整的技术报告。 本书的读者对象为高等院校电子信息类、自动化类、计算机类等相关专业的本科生和研究生，以及对电子技术感兴趣的业余爱好者。本书假定读者已具备一定的数学和物理基础，并对基本的电路概念有所了解。 本书的编写遵循以下原则： 1. 理论与实践相结合： 强调实验在理解和掌握理论知识中的作用。 2. 循序渐进： 实验项目由易到难，由浅入深，逐步引导学习者掌握复杂概念。 3. 贴近实际： 实验项目和课程设计题目力求反映当前电子技术发展的实际应用。 4. 注重方法： 强调实验设计、测量、分析和调试的方法论，培养学习者的工程思维。 5. 鼓励创新： 在课程设计环节，鼓励学习者提出自己的想法，进行创新性设计。 本书的成功使用，需要学习者具备积极的学习态度、严谨的实验精神以及不断探索的求知欲。希望本书能够成为学习者在电子技术领域探索旅程中的得力助手。 第二章 直流电路分析实验 直流电路是电子电路的基础，理解直流电路的分析方法是学习后续交流电路和复杂电路的前提。本章将通过一系列实验，巩固和深化学习者对欧姆定律、基尔霍夫定律、戴维宁定理、诺顿定理等基本定律和定理的理解。 实验2.1：欧姆定律和基尔霍夫定律验证 实验目的： 1. 验证欧姆定律在直流电路中的适用性，理解电压、电流和电阻之间的关系。 2. 验证基尔霍夫电压定律（KVL）和基尔霍夫电流定律（KCL）在简单直流电路中的成立。 3. 学习使用万用表测量直流电压和电流，以及电阻的测量。 实验内容： 1. 搭建一个包含电阻、直流电源的简单串联电路，测量不同位置的电压和电流，验证欧姆定律。 2. 搭建一个包含多个电阻和多个电源的复杂直流电路，分别测量各支路的电流和各部分的电压，验证基尔霍夫定律。 3. 通过改变电路参数，观察电压和电流的变化规律。 实验步骤与注意事项： 1. 电路搭建： 按照电路图，使用实验导线和面包板或实验平台搭建电路。注意电源极性的连接，确保正负极正确。 2. 仪表连接： 电流测量： 万用表应串联在电路中。选择合适的量程，避免烧毁万用表。 电压测量： 万用表应并联在被测元件两端。选择合适的量程。 3. 数据记录： 详细记录所有测量数据，包括电压、电流值以及所用的元件参数。 4. 分析与比较： 将测量结果与理论计算结果进行比较，分析误差来源，例如元件的实际参数偏差、测量误差等。 5. 安全： 确保直流电源电压不超过实验允许范围，避免短路。 实验2.2：戴维宁定理与诺顿定理应用 实验目的： 1. 理解戴维宁定理和诺顿定理的核心思想，即任何一个线性双端网络都可以用一个等效电压源（戴维宁等效电路）或一个等效电流源（诺顿等效电路）来代替。 2. 学习如何通过实验方法确定一个电路的戴维宁等效电阻、等效电压源（或诺顿等效电阻、等效电流源）。 3. 验证戴维宁/诺顿等效电路对原电路的等效性。 实验内容： 1. 选择一个包含多个电阻和独立直流电源的复杂电路作为待分析网络。 2. 实验方法一（测量等效参数）： 测量开路电压 $U_{oc}$，作为戴维宁等效电压源的电压（或诺顿等效电流源的电流）。 断开电源，测量等效电阻 $R_{th}$（或 $R_N$），此时需要测量端口间的电阻（短接电压源，断开电流源）。 3. 实验方法二（加载法）： 在待分析网络的端口接入一个负载电阻 $R_L$。 测量不同 $R_L$ 下的端口电压或支路电流。 搭建戴维宁/诺顿等效电路，并在其端口也接入相同的 $R_L$。 比较两种情况下测量到的电压或电流，验证等效性。 实验步骤与注意事项： 1. 选择电路： 设计或选择一个结构稍复杂的线性直流电路。 2. 测量 $U_{oc}$： 在待测端口断开连接，用万用表测量开路电压。 3. 测量 $R_{th}$： 方法 A (替代电源法): 将所有独立电源置零（电压源短路，电流源开路），然后测量端口之间的等效电阻。 方法 B (测量电流变化法): 测量一个已知负载电阻 $R_{L1}$ 接入时的电流 $I_1$，再测量另一个已知负载电阻 $R_{L2}$ 接入时的电流 $I_2$。根据 $U_{oc} = I_1(R_{th} + R_{L1})$ 和 $U_{oc} = I_2(R_{th} + R_{L2})$，可以求解 $R_{th}$。 4. 加载法验证： 重点关注在不同负载下，原电路和等效电路的测量结果是否一致。 5. 分析误差： 重点分析元件参数不精确、测量误差、以及电源理想化处理带来的误差。 实验2.3：实际电源的等效模型 实验目的： 1. 理解实际直流电源（如电池、稳压电源）都可以用一个理想电压源与一个串联内阻（或一个理想电流源与一个并联内阻）来等效表示。 2. 学习测量实际电源的内阻。 3. 理解电源内阻对电路输出特性的影响。 实验内容： 1. 选择一个实际直流电源（如干电池、直流稳压电源）。 2. 通过短路电流法或加载法测量电源的内阻 $r_s$。 3. 在电源端口接入不同的负载电阻 $R_L$，测量输出电压 $U_o$。 4. 绘制 $U_o$ 随 $R_L$ 变化的曲线，并与理论预测值比较。 实验步骤与注意事项： 1. 内阻测量： 短路电流法（仅适用于短时间测量，避免损坏电源）： 测量电源短路时的电流 $I_{sc}$，则 $r_s = U_{oc} / I_{sc}$，其中 $U_{oc}$ 是电源的开路电压。注意： 某些电源（如铅酸电池）不适合此方法。 加载法： 测量开路电压 $U_{oc}$，然后接入一个已知的负载电阻 $R_L$，测量负载上的电压 $U_L$。则 $I_L = U_L / R_L$，电源的总电流 $I = I_L$。根据 $U_{oc} = U_L + I cdot r_s$，可求得 $r_s = (U_{oc} - U_L) / I_L$。 2. 负载特性测量： 逐步改变负载电阻的大小，从远大于内阻的阻值到远小于内阻的阻值，观察并记录负载电压的变化。 3. 分析： 重点分析内阻对电源输出电压的影响，尤其是在小负载电阻情况下，内阻造成的电压降会非常显著。 第三章 交流电路基础实验 交流电路是电子技术的核心组成部分，本书将从稳态正弦交流电路的分析入手，逐步深入到含有电容、电感元件的电路。 实验3.1：正弦交流电压和电流的测量 实验目的： 1. 学习使用示波器和交流毫伏表（或万用表交流档）测量正弦交流电压的幅值、有效值和周期。 2. 理解交流信号的相位概念，学习使用示波器观察两信号的相位差。 3. 初步了解交流电的瞬时值、幅值、有效值之间的关系。 实验内容： 1. 使用函数发生器产生不同频率和幅值的正弦波信号。 2. 使用示波器测量信号的波形、幅值、周期。 3. 使用交流毫伏表（或万用表交流档）测量信号的有效值。 4. 在一个包含电阻和交流电源的电路中，测量不同点的电压，观察相位关系。 实验步骤与注意事项： 1. 函数发生器设置： 设置输出信号的波形（正弦波）、频率和幅度。 2. 示波器使用： 垂直灵敏度： 根据信号幅度调整，使波形在屏幕上显示清晰。 时基： 根据信号周期调整，使波形显示稳定，且能观察到至少一个完整的周期。 触发： 选择合适的触发源（如CH1）和触发电平，使波形稳定显示。 测量： 使用光标功能精确测量波形的幅值（峰峰值或峰值）、周期。 相位差： 同时显示两个信号，观察它们的波形起始点（或过零点）的相对位置，估算相位差。 3. 交流毫伏表/万用表： 测量交流电压的有效值。注意量程选择。 4. 数据记录： 详细记录测量得到的幅值、周期、有效值、频率和相位差。 5. 理论计算： 根据测量得到的幅值和周期，计算出理论上的瞬时值表达式、角频率、有效值。 实验3.2：RLC串联交流电路的阻抗特性 实验目的： 1. 理解电感（L）、电容（C）在交流电路中的感抗（$X_L$）和容抗（$X_C$）的概念。 2. 学习测量RLC串联交流电路的总阻抗（$Z$）、电阻（$R$）、感抗（$X_L$）和容抗（$X_C$）。 3. 理解电路的谐振现象，并测量谐振频率。 4. 学习使用相量法分析RLC串联交流电路。 实验内容： 1. 搭建一个RLC串联交流电路。 2. 改变交流电源的频率，测量电路的总阻抗、电压和电流。 3. 重点观察在不同频率下，电路的电压、电流之间的相位关系。 4. 寻找电路的谐振频率，并测量谐振时的电路参数。 实验步骤与注意事项： 1. 元件选择： 选择阻值、电感值、电容值合适的元件，使得在常用频率范围内（如几百Hz到几kHz）能够观察到明显的阻抗变化和谐振现象。 2. 电路搭建： 按照RLC串联的结构搭建电路。 3. 测量方法： 阻抗测量： $Z = U/I$，其中 $U$ 是电源电压，$I$ 是电路总电流。 相位差测量： 使用示波器同时测量电路总电压和总电流（通过测量一个串联电阻上的电压来间接测量电流），观察相位差。 谐振频率： 观察当某个频率下，电路总电流达到最大值，或者电路总电压与总电流相位差接近零度时，该频率即为谐振频率。或者测量电感两端电压与电容两端电压相等时的频率。 4. 数据分析： 根据测量结果，计算不同频率下的 $R$, $X_L = omega L$, $X_C = 1/(omega C)$, $Z = sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2}$。 与理论计算的谐振频率 $f_0 = 1/(2pisqrt{LC})$ 进行比较。 分析不同频率下电路呈感性、容性或阻性。 实验3.3：RC移相电路与滤波电路 实验目的： 1. 理解RC电路的移相特性，学习如何通过RC电路产生不同相位的信号。 2. 学习RC低通滤波器和RC高通滤波器的原理和特性。 3. 通过实验验证滤波器的截止频率。 实验内容： 1. RC移相电路： 搭建一个RC串联电路，改变信号频率，测量输出电压相对于输入电压的相位差。 2. RC低通滤波器： 搭建RC低通滤波器，测量其在不同频率下的增益（输出电压/输入电压）和相位特性。寻找截止频率。 3. RC高通滤波器： 搭建RC高通滤波器，测量其在不同频率下的增益和相位特性。寻找截止频率。 实验步骤与注意事项： 1. 移相电路： 测量输出端相对于输入端的相位差。当输入信号和输出信号的相位差为-45°时，称为-45°移相点。 2. 低通/高通滤波器： 增益测量： 保持输入信号幅值不变，改变频率，测量输出信号的幅值，计算增益 $|H(jomega)| = V_{out}/V_{in}$。 截止频率： 截止频率（-3dB点）是指增益下降到最大增益的 $1/sqrt{2}$（约0.707）时对应的频率。对于低通滤波器，是指高频信号被衰减的频率点；对于高通滤波器，是指低频信号被衰减的频率点。 理论计算： 对于RC低通滤波器，截止频率 $f_c = 1/(2pi RC)$；对于RC高通滤波器，截止频率 $f_c = 1/(2pi RC)$。 3. 实验与理论比较： 将实验测得的截止频率与理论计算值进行比较，分析误差。 第四章 半导体器件基础实验 半导体器件是现代电子系统的基石，本章将通过实验，让学习者直观地了解二极管、三极管等基本半导体器件的特性。 实验4.1：二极管的正反向伏安特性曲线 实验目的： 1. 掌握二极管的正向导通和反向截止特性。 2. 学习测量二极管的正反向伏安特性曲线。 3. 理解二极管的导通电压和击穿电压的概念。 实验内容： 1. 选择一个普通二极管（如1N4148）或整流二极管。 2. 搭建电路，分别测量二极管在正向偏置和反向偏置下的电压和电流。 3. 绘制二极管的伏安特性曲线。 实验步骤与注意事项： 1. 正向特性测量： 将二极管接入电路，设置一个可调直流电源，串联一个限流电阻。 逐步增大正向偏置电压，测量二极管两端的电压 $V_D$ 和通过二极管的电流 $I_D$。 注意观察当 $V_D$ 达到一定值（导通电压，约0.7V）时，电流会急剧增大。 2. 反向特性测量： 将二极管反向接入电路，使用高内阻的电压表测量反向电压 $V_R$，使用微安表或灵敏的电流表测量反向漏电流 $I_R$。 逐渐增大反向电压，观察反向漏电流是否基本保持不变（在击穿前）。 注意： 缓慢增加反向电压，一旦发现电流急剧增大，立即停止，防止击穿。 3. 数据绘制： 以 $V_D$ 为横坐标，$I_D$ 为纵坐标，绘制正向特性曲线。以 $|V_R|$ 为横坐标， $|I_R|$ 为纵坐标，绘制反向特性曲线。 4. 分析： 从曲线上读出二极管的导通电压、反向漏电流、击穿电压（如果实验条件允许且安全）。 实验4.2：三极管（BJT）的静态特性测量 实验目的： 1. 理解三极管（BJT）的发射结和集电结的工作状态（正偏/反偏）。 2. 学习测量三极管的输出特性曲线（$I_C$ 随 $V_{CE}$ 变化，以 $I_B$ 为参数）。 3. 理解三极管的放大作用和饱和、截止状态。 4. 测量三极管的电流放大系数 $eta$。 实验内容： 1. 选择一个NPN型三极管（如8050）。 2. 搭建电路，通过改变基极电流 $I_B$，然后扫描集电极-发射极电压 $V_{CE}$，测量集电极电流 $I_C$。 3. 绘制三极管的输出特性曲线。 4. 在放大区，测量不同 $I_B$ 值对应的 $I_C$ 值，计算 $eta$。 实验步骤与注意事项： 1. 电路搭建： 需要一个可调的基极电流源（可以通过一个固定电阻加一个可调电压源来近似模拟，或者使用专门的恒流源），以及一个可调的集电极-发射极电压源。 2. 扫描 $V_{CE}$： 对于每一个设定的 $I_B$ 值，从0开始缓慢增加 $V_{CE}$，同时测量 $I_C$，直到达到预设的最大值（例如 10V 或 15V）。 3. 改变 $I_B$： 改变 $I_B$ 的大小，重复上述步骤，获得多条输出特性曲线。 4. 数据记录： 详细记录每条特性曲线对应的 $I_B$ 值，以及扫描 $V_{CE}$ 过程中对应的 $I_C$ 值。 5. 计算 $eta$： 在放大区（通常是 $V_{CE} > V_{CE(sat)}$ 且 $I_C$ 随 $I_B$ 线性变化的区域），选取两个不同的基极电流 $I_{B1}$ 和 $I_{B2}$，测量对应的集电极电流 $I_{C1}$ 和 $I_{C2}$。则 $eta = (I_{C1} - I_{C2}) / (I_{B1} - I_{B2})$。 6. 安全： 避免长时间在高电平区测量，防止三极管过热。注意各电流和电压档的量程。 第五章 放大电路基础实验 放大电路是将微弱信号放大到足以进行后续处理或驱动负载的关键电路。本章将通过实验，深入理解放大电路的组成、工作原理和性能指标。 实验5.1：单级三极管放大电路（共发射极放大电路） 实验目的： 1. 理解共发射极放大电路的结构组成，包括偏置电路、耦合电容、旁路电容等。 2. 学习设计三极管的静态工作点（Q点）。 3. 测量放大电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。 4. 观察放大信号的失真现象，理解失真产生的原因。 实验内容： 1. 设计一个单级共发射极放大电路，选择合适的元件参数，使三极管工作在放大区。 2. 搭建电路，施加直流偏置和交流信号。 3. 测量放大电路的电压放大倍数 $A_v = V_{out} / V_{in}$。 4. 通过加载法测量放大电路的输入电阻 $R_{in}$ 和输出电阻 $R_{out}$。 5. 改变输入信号的幅值，观察输出信号是否出现饱和或截止失真。 实验步骤与注意事项： 1. 静态工作点（Q点）设计： 选择三极管型号，确定其 $eta$ 值（或从手册查得），然后根据预期的Q点（例如，集电极电流 $I_C$ 设定为最大允许值的一半，集电极-发射极电压 $V_{CE}$ 设定为电源电压的一半），计算偏置电阻 $R1$, $R2$, $R_C$, $R_E$ 的值。 2. 电路搭建： 按照设计好的电路图搭建，注意电容的极性（电解电容）。 3. 测量放大倍数： 施加一个幅度适中的正弦交流信号。 使用示波器同时测量输入端和输出端的电压波形。 计算 $A_v = V_{out(peak)} / V_{in(peak)}$。 4. 测量输入电阻： 在输入端串联一个可调电阻 $R_{source}$（代表信号源内阻），观察当输出信号幅值下降到一半时，$R_{source}$ 的值即近似为放大电路的输入电阻。或者，通过测量输入信号电压与实际施加在三极管基极的电压之差来计算。 5. 测量输出电阻： 在输出端并联一个可调负载电阻 $R_L$，观察输出信号幅值下降一半时，$R_L$ 的值即近似为放大电路的输出电阻。 6. 失真观察： 逐渐增大输入信号幅度，观察输出信号的波形是否出现顶部削平（饱和失真）或底部削平（截止失真）。 实验5.2：运算放大器（Op-Amp）的基本应用 实验目的： 1. 熟悉运算放大器的基本符号和引脚功能。 2. 理解理想运放的两个重要特性：虚短和虚断。 3. 搭建并验证同相放大器、反相放大器电路。 4. 搭建并验证加法器、减法器电路。 实验内容： 1. 使用一个通用的运算放大器芯片（如LM741或LM358）。 2. 同相放大器： 搭建同相放大电路，验证其电压增益 $A_v = 1 + R_f/R_{in}$。 3. 反相放大器： 搭建反相放大电路，验证其电压增益 $A_v = -R_f/R_{in}$。 4. 加法器： 搭建多路输入电压的加法器，验证其输出电压与各输入电压之和的关系。 5. 减法器： 搭建电压减法器，验证其输出电压与两个输入电压之差的关系。 实验步骤与注意事项： 1. 电源供电： 运算放大器需要双电源供电（如 +12V 和 -12V），注意电源的正负极连接。 2. 虚短与虚断： 在分析运算放大器电路时，始终假定： 虚短： 理想运放的两个输入端（同相输入端和反相输入端）的电压相等。 虚断： 流入理想运放两个输入端的电流为零。 3. 电阻选择： 选择合适的反馈电阻 $R_f$ 和输入电阻 $R_{in}$，以获得期望的放大倍数。注意电阻的阻值不宜过大（会增加噪声）或过小（会增加功耗）。 4. 输入信号： 使用函数发生器提供交流输入信号，或直接输入直流电压进行验证。 5. 测量： 使用万用表或示波器测量输入和输出电压，计算增益，并与理论公式对比。 6. 调试： 如果电路工作不正常，检查元件连接、电源极性、芯片是否损坏等。 第六章 信号发生与处理实验 产生和处理各种信号是电子系统的重要功能。本章将介绍如何利用基本元件和集成电路产生特定波形的信号，并进行简单的信号处理。 实验6.1：方波发生器（多谐振荡器） 实验目的： 1. 理解非稳态多谐振荡器（俗称“无稳态多谐振荡器”）的组成和工作原理。 2. 学习如何利用两级放大器（如三极管或运算放大器）和RC网络搭建方波发生器。 3. 掌握通过改变RC元件的数值来调节方波的周期和占空比。 实验内容： 1. 使用两只NPN三极管搭建非稳态多谐振荡器。 2. 通过改变电阻和电容的值，观察输出方波的周期和占空比的变化。 3. （可选）使用运算放大器搭建方波发生器，比较两种方案的优缺点。 实验步骤与注意事项： 1. 电路搭建： 按照典型的多谐振荡器电路图搭建。注意三极管的极性，电容的极性（如果是电解电容）。 2. 工作原理： 振荡器通过正反馈和RC充放电过程实现周期性翻转。当某一级的输出为高电平时，通过RC网络对另一级的基极进行充电，使其反偏，从而翻转到低电平；反之亦然。 3. 周期和占空比调节： 周期： 主要由RC网络的充电时间常数决定。增大R或C的值会增大周期。 占空比： 由两个RC回路的充放电时间常数相对大小决定。可以通过改变两个回路中不同位置的电阻来实现非对称的占空比。 4. 测量： 使用示波器观察输出方波的波形，测量其周期 $T$ 和占空比。 5. 理论计算： 对于由两个对称三极管组成的多谐振荡器，周期 $T approx 0.693(R_1C_1 + R_2C_2)$，占空比为50%。通过改变特定的 $R$ 或 $C$ 值，可以实现非对称占空比。 实验6.2：RC有源低通滤波器 实验目的： 1. 掌握运算放大器构成的有源低通滤波器的基本原理。 2. 学习设计具有特定截止频率和衰减斜率的低通滤波器。 3. 测量滤波器的幅频响应特性。 实验内容： 1. 搭建一个基于运算放大器的RC有源低通滤波器（例如，一阶或二阶Sallen-Key结构）。 2. 改变输入信号的频率，测量滤波器的输出信号幅值。 3. 绘制滤波器的幅频响应曲线，并确定其截止频率。 实验步骤与注意事项： 1. 滤波器结构选择： 一阶滤波器结构简单，但滚降斜率较慢（-20dB/decade）。二阶滤波器（如Sallen-Key）性能更好，滚降斜率可达-40dB/decade。 2. 元件设计： 根据所需的截止频率 $f_c$ 和滤波器的阶数，选择合适的电阻 $R$ 和电容 $C$ 的值。例如，对于一阶RC低通滤波器，$f_c = 1/(2pi RC)$。 3. 测量幅频响应： 保持输入信号的幅值不变，从低频开始，逐渐升高频率，测量输出信号的幅值。记录不同频率下的输出幅值，并计算增益（dB表示）。 4. 截止频率确定： 找到增益下降到比最大增益低3dB（或输出电压为最大输出电压的 $1/sqrt{2}$）的频率点，即为截止频率。 5. 分析： 将实验测得的幅频特性与理论设计值进行比较，分析滤波器的实际性能。 第七章 数字逻辑电路基础实验 数字逻辑电路是现代数字系统的基础，本章将通过实验，让学习者熟悉数字电路的基本逻辑门，以及如何组合逻辑门构建更复杂的电路。 实验7.1：基本逻辑门（与、或、非、与非、或非、异或）功能验证 实验目的： 1. 熟悉 TTL 或 CMOS 系列集成逻辑门电路芯片。 2. 掌握与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门的基本逻辑功能。 3. 学习使用组合逻辑门构成更复杂的逻辑功能。 4. 学习使用拨码开关作为输入，LED作为输出，观察逻辑功能。 实验内容： 1. 选择常见的逻辑门集成电路芯片（如 74LS00 - 四与非门，74LS02 - 四或非门，74LS04 - 六反相器，74LS08 - 四与门，74LS32 - 四或门，74LS86 - 四异或门）。 2. 为芯片提供合适的电源（VCC 和 GND）。 3. 使用拨码开关（或跳线）作为输入信号，LED 作为输出指示。 4. 根据逻辑门的真值表，连接输入和输出，验证其逻辑功能。 实验步骤与注意事项： 1. 芯片识别： 查阅芯片数据手册，了解各引脚的功能（电源、地、输入、输出）。 2. 电源连接： 确保VCC和GND连接正确，电压符合芯片工作要求。 3. 输入信号： 使用拨码开关连接到逻辑门的输入端。注意将未使用的输入端接地或接到VCC，以防止不确定状态。 4. 输出指示： 将逻辑门的输出端通过一个限流电阻连接到LED。LED亮表示高电平（逻辑1），灭表示低电平（逻辑0）。 5. 验证真值表： 逐一组合输入信号，观察LED的亮灭状态，与逻辑门的真值表逐一对比。 6. 与非门/或非门： 注意它们是基本逻辑门（与、或、非）的组合，本身也是基本逻辑单元。 实验7.2：组合逻辑电路设计与实现（例如：译码器，编码器，加法器） 实验目的： 1. 理解组合逻辑电路的定义：电路的输出仅取决于当前输入的组合，与过去状态无关。 2. 学习如何根据逻辑功能要求，列出真值表，化简逻辑表达式。 3. 使用基本逻辑门或通用逻辑门芯片（如与非门）实现组合逻辑电路。 4. 设计并实现一个简单的译码器（如3-to-8译码器）或加法器（如全加器）。 实验内容： 1. 译码器： 设计并实现一个3-to-8译码器，输入为A, B, C（3位地址），输出为Y0到Y7（8个独立输出线）。当输入ABC为某个组合时，对应的输出线为高电平，其余为低电平。 2. 全加器： 设计并实现一个全加器，它有三个输入：两个加数位 $A_i, B_i$ 和一个来自低位的进位 $C_{in}$，输出为该位的和 $S_i$ 和向高位的进位 $C_{out}$。 实验步骤与注意事项： 1. 需求分析与真值表： 明确电路的功能，列出所有可能的输入组合及其对应的输出。 2. 逻辑化简： 使用卡诺图或布尔代数方法化简逻辑表达式，以尽量减少所需逻辑门的数量。 3. 逻辑门选择： 可以选择专用集成电路（如74LS138 - 3-to-8译码器），也可以使用通用逻辑门（如74LS00）来搭建。 4. 电路实现： 按照化简后的逻辑表达式，连接相应的逻辑门。 5. 调试与验证： 输入各种组合，观察输出是否符合预期。对于加法器，需要输入多位二进制数进行测试，观察和与进位是否正确。 实验7.3：时序逻辑电路基础（触发器） 实验目的： 1. 理解时序逻辑电路的定义：电路的输出不仅取决于当前输入，还取决于过去的输入状态（即具有记忆功能）。 2. 掌握基本触发器（SR触发器、D触发器、JK触发器、T触发器）的工作原理。 3. 学习触发器的状态转换图和时序图。 4. 使用集成电路实现触发器，并验证其功能。 实验内容： 1. SR触发器： 使用与非门或或非门搭建基本SR触发器，验证其置位（S=1, R=0）、复位（S=0, R=1）、保持（S=0, R=0）和禁止（S=1, R=1）状态。 2. D触发器： 使用基本触发器（如SR触发器）和逻辑门构建D触发器，验证其在时钟脉冲作用下，输出跟随输入D信号的变化。 3. JK触发器/T触发器： （可选）如果时间和条件允许，可以实现JK触发器或T触发器，观察其翻转、保持、置位、复位等功能。 实验步骤与注意事项： 1. 触发器结构： SR触发器：通常由两个交叉耦合的与非门或或非门构成。 D触发器：通常是在SR触发器前加一级逻辑，将S和R信号与输入D信号关联起来，并引入时钟控制。 2. 时钟信号： 对于带有时钟输入的触发器，需要一个时钟信号发生器（如函数发生器或一个简单的脉冲发生电路）来驱动。注意时钟信号的上升沿或下降沿触发。 3. 状态转换： 仔细分析触发器的状态转换图，按照图中的指示，输入不同的信号组合，观察输出状态的变化。 4. 时序图： 绘制时序图是理解和验证触发器工作的关键。它展示了输入信号、时钟信号和输出信号随时间的变化关系。 5. 集成芯片： 可以使用标准的逻辑门芯片构建，也可以使用专门的集成触发器芯片（如74LS74 - 双D触发器）。 第八章 模数混合电路与接口技术实验 现代电子系统通常包含模拟和数字部分，它们之间需要接口电路来实现信号的转换和交互。本章将介绍数模转换（DAC）和模数转换（ADC）的基本原理和实验。 实验8.1：数模转换器（DAC）应用 实验目的： 1. 理解数模转换器（DAC）的工作原理，即接收数字量输入，输出对应的模拟量。 2. 学习使用R-2R电阻网络DAC或集成DAC芯片。 3. 通过输入不同的数字码，测量输出的模拟电压，验证其线性度和分辨率。 实验内容： 1. R-2R电阻网络DAC： 构建一个简单的R-2R电阻网络，并使用开关模拟数字输入。 2. 集成DAC芯片： 使用一个标准的DAC芯片（如R-2R结构的4位DAC或通用的8位DAC芯片），并配合微控制器（如Arduino或51单片机）提供数字输入。 3. 测量DAC输出的模拟电压，并绘制数字输入与模拟输出的关系曲线。 实验步骤与注意事项： 1. R-2R网络： R-2R网络的精度很大程度上取决于电阻的匹配程度。使用阻值精度高的电阻。 2. 数字输入： 开关的通断状态代表数字0和1。需要确保开关的接触良好。 3. 集成DAC： 仔细阅读DAC芯片的数据手册，了解其数字输入格式（并行/串行）、参考电压、输出类型（电压/电流）等。 4. 微控制器配合： 如果使用微控制器，需要编写程序来产生数字输入序列，并控制DAC输出。 5. 测量与分析： 测量输出电压，并计算分辨率（满量程输出电压 / $2^n$，其中n为位数）。分析曲线的线性度，观察是否存在失真。 实验8.2：模数转换器（ADC）应用 实验目的： 1. 理解模数转换器（ADC）的工作原理，即接收模拟量输入，输出对应的数字量。 2. 学习使用逐次逼近型ADC或SAR型ADC。 3. 通过输入不同的模拟电压，测量输出的数字码，验证其精度和转换速度。 实验内容： 1. 集成ADC芯片： 使用一个标准的ADC芯片（如8位或10位ADC），并配合微控制器或数据采集卡提供模拟输入。 2. 模拟信号源： 使用可调直流电源或函数发生器提供可变的模拟输入信号。 3. 测量ADC输出的数字码，并将其转换为对应的模拟电压值。绘制模拟输入电压与数字输出值（折算成电压）的关系曲线。 实验步骤与注意事项： 1. ADC芯片特点： 了解ADC的位数（分辨率）、转换时间、参考电压等关键参数。 2. 参考电压： ADC的转换精度与参考电压密切相关。确保参考电压稳定准确。 3. 模拟输入： 模拟输入信号的幅值必须在ADC的输入范围内。 4. 数字输出： ADC的输出通常是并行数字信号，需要正确读取。 5. 数据采集： 可以使用示波器（如果支持数字输出读取）或微控制器来读取ADC的数字输出。 6. 分析： 绘制的曲线应近似一条直线。分析ADC的量化误差和非线性度。 第九章 课程设计 课程设计是学习过程的升华，它要求学习者综合运用所学知识，独立解决一个实际的电子技术问题。本章将为学习者提供课程设计的指导和参考。 课程设计说明 课程设计旨在培养学习者的以下能力： 1. 问题分析与定义： 能够从实际需求出发，明确设计目标和技术指标。 2. 方案设计与选择： 能够根据需求，设计出多种可行方案，并进行权衡和选择。 3. 电路设计与仿真： 能够绘制完整的电路原理图，并利用EDA工具进行仿真验证。 4. 元件选型与采购： 能够根据设计要求，选择合适的电子元器件。 5. 系统搭建与调试： 能够动手将电路搭建在实验平台或PCB板上，并进行调试，解决实际问题。 6. 技术文档撰写： 能够撰写规范的设计报告，清晰地阐述设计过程、结果和体会。 7. 团队协作： （如果分组设计）能够与团队成员有效沟通与协作。 课程设计题目示例 简易信号发生器： 设计一个能够产生方波、三角波、正弦波的简易信号发生器，并具备一定的频率和幅值可调性。 LED驱动与控制系统： 设计一个能够根据预设程序或外部信号控制LED阵列显示特定图案的系统。 数字温度计： 设计一个能够测量环境温度，并将温度值显示在数码管上的数字温度计。 简易音频放大器： 设计一个能够放大微弱音频信号的单声道或立体声音频放大器。 数据采集与显示系统： 利用ADC和微控制器，采集一个模拟信号（如电压、光强），并将其显示在LCD屏幕或数码管上。 自动亮度调节LED灯： 利用光敏电阻和放大电路，设计一个能够根据环境光照强度自动调节LED亮度的灯具。 简易逻辑电路训练仪： 设计一个集成多种基本逻辑门、触发器、译码器等元件的实验平台，方便学生进行数字逻辑电路的学习和实验。 课程设计流程建议 1. 选题与开题报告： 学习者在指导老师的指导下，选择合适的课程设计题目，并提交开题报告，明确设计目标、技术路线、预期成果等。 2. 资料调研与方案设计： 查阅相关文献资料，进行市场调研，设计出初步的电路方案，并进行可行性分析。 3. 电路仿真与优化： 利用EDA软件（如Altium Designer, PSpice, Multisim等）进行电路原理图设计和仿真，对电路参数进行优化。 4. 元件选型： 根据仿真结果和实际需求，选择合适的电子元器件。 5. PCB设计（可选）： 如果条件允许，可以进行PCB板的设计。 6. 系统搭建： 在面包板或PCB板上搭建电路。 7. 调试与测试： 仔细进行电路调试，解决出现的问题，并根据设计指标进行测试。 8. 撰写设计报告： 总结整个设计过程，包括电路原理、设计过程、仿真结果、实际测试结果、存在的问题及解决方法、体会与创新点等。 9. 答辩（如果需要）： 向指导老师和评委展示设计成果，并回答相关问题。 第九章 附录 本章将提供一些常用的电子元器件信息、常用集成电路手册摘要、电路符号图例、实验常用工具使用说明等，以方便学习者在实验和设计过程中查阅。 附录A：常用电子元器件参数表 常见电阻、电容、电感、二极管、三极管、集成电路的典型参数范围。 附录B：常用集成电路型号及功能简介 例如：LM741, LM358, NE555, 74LS系列逻辑门, 74HC系列逻辑门, R-2R DAC, ADC080x系列ADC等。 附录C：电路符号图例 电阻、电容、电感、二极管、三极管、MOSFET、运算放大器、电源、开关、接线端子等。 附录D：实验仪器使用简介 数字示波器、函数发生器、数字万用表、直流稳压电源、信号发生器等。 结语 电子技术是一门实践性极强的学科，理论知识的学习必须与动手实践相结合。本书通过一系列精心设计的实验和课程设计，旨在帮助学习者建立扎实的电子技术基础，培养解决实际问题的能力。希望学习者能够勤于动手，勇于探索，在电子技术的世界里取得更大的进步。
用户评价
评分
这本书的装帧设计颇具匠心，封面采用了一种略带磨砂质感的深蓝色调，中央的电路图线条精细，与书名“电子技术基础实验与课程设计”的字体排版相得益彰，给人一种专业而沉稳的感觉。初次翻阅时，纸张的厚度和触感都显得很考究，墨水也没有丝毫的洇散，即便是细小的元器件符号也清晰可辨，这对于需要反复查阅和在实验台上参考的读者来说，无疑是一个加分项。尤其值得称赞的是其章节结构划分得极为合理，理论知识的介绍部分并未长篇大论，而是紧密围绕实验需求展开，使得学习的路径非常流畅。例如，在介绍基本晶体管特性时，其理论阐述后紧接着就是相关的实验步骤，这种无缝衔接的设计，极大地减少了读者在理论和实践之间来回切换的认知负荷。再者，书中的插图和实验原理图都采用了高分辨率的矢量图格式，放大后依然保持锐利，对于精确识别元件参数和电路连接至关重要。整体而言，从视觉体验到阅读的物理感受，这本书都体现了一种对专业学习者应有尊重的态度，让人愿意长时间沉浸其中进行钻研。
评分我对这本书的实用性给予高度肯定，它真正做到了从“能用”到“好用”的跨越。书中关于各种经典实验的讲解，其详尽程度远超我过去接触的许多教材。它不仅仅是告诉你“该怎么做”，更深层次地阐述了“为什么这么做”以及“如果出现A情况，背后的物理机制是什么”。这种深入剖析的叙事方式，对于培养真正的电子工程师思维至关重要。我特别留意了其中关于信号处理模块课程设计的那一章，作者似乎预料到了学生可能遇到的所有常见陷阱，从元器件选型时的误差分析，到最终调试阶段的噪声抑制技巧，都提供了细致入微的指导。我曾尝试按照书中的步骤搭建一个简易滤波器，每一步的参数设定都有理有据，最终的测试结果与理论值惊人地接近，这极大地增强了我对所学知识的信心。这本书的价值不在于堆砌晦涩的公式，而在于提供了一套经过实践检验、可以信赖的工程方法论。
评分这本书的排版逻辑，简直是为自学者量身定制的优化方案。我发现它在处理复杂电路图时，采取了分层解析的策略。初次出现一个复杂的系统级电路时，作者会先用一个简化的方框图展示其功能模块的划分，然后再逐一深入到每个模块内部的元器件级细节。这种由宏观到微观的递进方式，有效避免了初学者被密集的导线和符号吓倒。更有趣的是，在一些关键的理论推导旁，作者巧妙地插入了“工程实践备注”，用更口语化的语言解释某个数学近似在实际应用中意味着什么，比如为什么在某些工作条件下可以将某个元件视为理想元件。这种跨越纯理论和实际操作的对话模式，让原本枯燥的公式推导瞬间变得鲜活起来。阅读体验上，字里行间透露着一种对读者学习进度的关怀，让人感觉像是在一位经验丰富的老工程师手把手地指导，而不是单纯地被动接受信息。
评分这本书在课程设计部分的创新性令人耳目一新。很多基础实验书籍的课程设计往往停留在重复基础实验的简单组合，但此书显然在引导学生进行更高阶的系统集成和优化上投入了大量精力。它不仅提供了几个设计方向的框架，更重要的是，它引导我们去思考如何根据特定的应用场景（比如低功耗要求、高精度要求等）来权衡不同的技术方案。例如，在设计一个数据采集系统时，书中详细对比了ADC的不同架构（SAR、Sigma-Delta）在速度、分辨率和功耗上的取舍，并给出了一套完整的评估标准。这种对比分析的能力，是传统教学中相对缺失的一环。它迫使读者跳出教科书的固定范式，去思考“最好的设计是什么”，而不是“正确的答案是什么”。这种训练对于未来步入工作岗位，面对真实的产品迭代和需求变化，是至关重要的能力储备。
评分我必须提到这本书在术语一致性和参考文献管理上的严谨性。在电子工程领域，不同教材或规范对同一概念可能有不同的表述方式，容易造成混淆。这本书在这方面做得非常出色，它建立了一套自洽的符号系统和术语标准，并且在首次出现专业术语时，都给予了清晰的定义，使得后续的阅读过程非常顺畅，几乎不需要频繁回溯查阅。更值得称赞的是其引用列表，它不仅仅列出了理论来源，还附带了对某些经典实验电路的“历史渊源”介绍，让人能追溯到这些基础理论或实验方法的确立过程。这种对知识体系根源的尊重和梳理，提升了本书的学术深度。它不仅仅是一本技术手册，更像是一部经过精心编纂的历史脉络图，让读者在学习操作技能的同时，也对电子技术的发展有一个更宏观的认知。
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