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《電子電路與係統實驗》為中國傳媒大學“十一五”規劃教材。可作為高等院校電子類專業本、專科學生學習電路分析基礎、信號與係統、模擬電子綫路、數字電路等課程的配套實驗教材或課程設計指導書,也可供電子工程類專業的工程技術人員使用。
內容簡介
《電子電路與係統實驗》共分八章,主要內容包括:實驗基礎知識、電路基礎實驗、信號與係統實驗、低頻電子綫路實驗、高頻電子綫路實驗、數字電路實驗、綜閤設計性實驗、仿真軟件Multisim。涵蓋瞭電子信息工程類電路類基礎實驗。內容基本按照課程展開的順序安排,方便學生學習。
現代電子技術教育的特點就是要突齣係統性、綜閤性、創新性。該書內容的闡述既是按照課程體係逐步係統的展開。學生通過學習逐步建立電路測量、電路知識的補充與完善、電路知識的應用這一係統的概念。內容的安排結閤課程及學習的特點,有層次循序漸進的安排,電路基礎實驗以驗證為主,而數字電路實驗以設計性為主。知識的學習除瞭結閤傳統的實驗儀器外,還利用流行的電路仿真軟件進行虛擬實驗。
內頁插圖
目錄
前言
第1章 實驗基礎知識
1.1 電子測量基礎
1.1.1 概述
1.1.2 測量誤差分析與處理
1.1.3 實驗數據處理
1.2 電子元器件
1.2.1 電子元器件的主要參數
1.2.2 電子元器件的命名與錶示
1.2.3 常用元件介紹
1.2.4 半導體分立器件
1.2.5 集成電路
1.3 常用電子儀器及使用
1.3.1 萬用錶
1.3.2 示波器
1.3.3 函數信號發生器
1.3.4 毫伏錶
1.3.5 頻率特性測試儀說明
第2章 電路基礎實驗
2.1 實驗一 萬用錶的使用及元件的識彆
2.2 實驗二 綫性電路特性的研究
2.3 實驗三 受控源電路的研究
2.4 實驗四 儀器的使用方法
2.5 實驗五 RLC單個元件的阻抗特性
2.6 實驗六 RLC一階電路的響應測試
2.7 實驗七 RLC電路的頻率特性測試
2.8 實驗八 串聯電路諧振特性
2.9 實驗九 電阻雙口網絡的Y參數測量
第3章 信號與係統實驗
3.1 實驗一 濾波器
3.2 實驗二 二階電路過渡過程的研究
3.3 實驗三 二階網絡函數的模擬
3.4 實驗四 非正弦周期信號的頻譜分析
3.5 實驗五 方波信號的分解
3.6 實驗六 方波信號的閤成
3.7 實驗七 抽樣定理
第4章 低頻電子綫路實驗
4.1 實驗一 二極管電路的測試
4.2 實驗二 單管共發放大器特性的研究(一)——靜態特性的測試
4.3 實驗三 單管共發放大器特性的研究(二)——動態特性的調試
4.4 實驗四 場效應管放大器
4.5 實驗五 差分放大器
4.6 實驗六 負反饋放大器
4.7 實驗七 運算放大器的基本應用
4.8 實驗八 有源濾波器的設計
4.9 實驗九 波形産生電路
4.10 實驗十 整流與穩壓電路
第5章 高頻電子綫路實驗
5.1 實驗一 小信號調諧放大器
5.2 實驗二 高頻功率放大器
5.3 實驗三 高頻正弦波振蕩器的設計與測試
5.4 實驗四 低電平振幅調製器(利用乘法器)
5.5 實驗五 高電平振幅調製器(集電極調幅)實驗
5.6 實驗六 調幅波信號的解調
5.7 實驗七 變容二極管調頻振蕩器
5.8 實驗八 相位鑒頻器
第6章 數字電路實驗
6.1 實驗數字邏輯電路設計及測試
6.1.1 數字邏輯電路的設計方法
6.1.2 數字係統的安裝與調試
6.1.3 集成邏輯門及其基本應用
6.1.4 集成觸發器的基本應用
6.2 數字電路實驗
6.2.1 實驗一 門電路的外特性測試
6.2.2 實驗二 門電路的應用
6.2.3 實驗三 加法器、比較器
6.2.4 實驗四 譯碼器和數據選擇器
6.2.5 實驗五 移位寄存器
6.2.6 實驗六 集成電路定時器
6.2.7 實驗七 顯示器、譯碼器及其應用
6.2.8 實驗八 M(任意)進製計數器設計
6.2.9 實驗九 組閤邏輯電路應用
第7章 綜閤設計性實驗
7.1 綜閤設計課題一 全集成電路高保真擴音機
7.2 綜閤設計課題二 BJT輸齣特性麯綫測試電路
7.3 綜閤設計實驗三 程序分頻器
7.4 綜閤實驗四 序列信號發生器
7.5 綜閤實驗五 數字電子鍾
第8章 仿真軟件Multisim
8.1 概述
8.1.1 Multisim軟件的特點
8.1.2 Multisim的結構
8.2 元件
8.2.1 概述
8.2.2 元件庫
8.2.3 一般元件與虛擬元件
8.3 電路圖的繪製
8.3.1 元件的操作
8.3.2 繪圖基本操作
8.3.3 元件屬性的編輯
8.4 虛擬儀器
8.4.1 概述
8.4.2 主要虛擬儀器說明
8.4.3 波形的放大顯示
參考書目
精彩書摘
第1章 實驗基礎知識
1.2 電子元器件
電子元器件是在電路中具有獨立電器功能的基本單元,實驗中使用的電路就使用各種元器件組成,對於元器件的研究與測量將貫穿本書的所用實驗。在眾多的元器件中,主要關心一些通用元器件,例如電阻器、電容器、電感器、半導體分立器件、數字邏輯集成電路等。在使用這些元件前,我們先係統瞭解下這些元件的特性及參數。
1.2.1 電子元器件的主要參數
電子元器件的主要參數包括特性參數、規格參數和質量參數。這些參數從不同角度反映瞭一個電子元器件的電氣功能及其完成功能的條件,它們是相互聯係並相互製約的。
一、電子元器件的特性參數
特性參數用於描述電子元器件在電路中的電氣功能,通常可用該元件的名稱來錶示,例如電阻特性、電容特性或二極管特性等等。一般用伏安特性,即元器件兩端所加的電壓與通過其中的電流的關係來錶達該元器件的特性參數。
圖1—3畫齣瞭幾種常用的電子元器件的伏安特性麯綫。圖(a)為綫性電阻的伏安特性麯綫,圖(b)為非綫性電阻的伏安特性麯綫,圖(c)為三極管的伏安特性麯綫。
……
前言/序言
本書為中國傳媒大學“十一五”規劃教材。
現代大學教育中,實驗教學受到越來越多的重視。麵嚮21世紀的教學改革經曆多年的摸索,有瞭一定的成果。該書是在前期實驗教學改革的基礎上,結閤新的教學理念以及教學條件,對已有教材進行完善和補充,以求適應現代教學發展的需要。
全書分8章,內容包括:實驗基礎知識、電路基礎實驗、信號與係統實驗、低頻電子綫路實驗、高頻電子綫路實驗、數字電路實驗、綜閤設計性實驗、仿真軟件Multisim。涵蓋瞭電子信息工程類電路類基礎實驗。內容基本按照課程展開的順序安排,方便學生學習。
現代電子技術教育的特點就是要突齣係統性、綜閤性、創新性。該書內容的闡述既是按照課程體係逐步係統的展開。學生通過學習逐步建立電路測量、電路知識的補充與完善、電路知識的應用這一係統的概念。內容的安排結閤課程及學習的特點,有層次循序漸進的安排,電路基礎實驗以驗證為主,而數字電路實驗以設計性為主。知識的學習除瞭結閤傳統的實驗儀器外,還利用流行的電路仿真軟件進行虛擬實驗。
本書第1章由駱新全、吳小泉編寫;第2章、第3章由吳小泉編寫;第4、5、8章由駱新全編寫;第6章由李行星編寫;第7章由駱新全、李行星編寫。駱新全為主編,負責全書的組織和定稿。
中國傳媒大學杜懷昌教授認真審閱瞭全部書稿,並提齣許多寶貴意見,此外,該書也是中國傳媒大學電路實驗中心全體老師集體的成果,特此一並錶示感謝。
本書可作為高等院校電子類專業本、專科學生學習電路分析基礎、信號與係統、模擬電子綫路、數字電路等課程的配套實驗教材或課程設計指導書,也可供電子工程類專業的工程技術人員使用。
限於編者的水平,本書難免存在不妥之處,懇請讀者批評指正。
《電磁波與通信係統》 內容簡介: 本書深入探討瞭現代通信技術的基石——電磁波的産生、傳播、接收及其在各類通信係統中的應用。全書內容嚴謹、邏輯清晰,旨在為讀者構建一個紮實的理論框架,並在此基礎上介紹當前主流的通信係統設計與分析方法。 第一部分:電磁波理論基礎 本部分是全書的理論核心,詳細闡述瞭電磁波的物理本質及其傳播規律。 麥剋斯韋方程組與電磁波的誕生: 從法拉第電磁感應定律、安培環路定律等基本定律齣發,引齣位移電流的概念,進而推導齣完整的麥剋斯韋方程組。詳細分析瞭麥剋斯韋方程組的物理意義,解釋瞭其如何描述電場與磁場隨時間和空間的動態相互作用,從而預言瞭電磁波的存在。本節將深入剖析矢量微積分在推導和應用麥剋斯韋方程組中的關鍵作用,並通過解析方程組的數學形式,揭示電磁場的守恒定律。 平麵電磁波的傳播特性: 在理想介質(如真空、無損耗介質)中,求解麥剋斯韋方程組,推導齣平麵電磁波的解析錶達式。詳細分析瞭平麵電磁波的傳播速度(光速)、波長、頻率、相位以及電場與磁場之間的相位關係和幅度關係。討論瞭電磁波的極化(綫極化、圓極化、橢圓極化)及其産生機製。本節將通過具體算例,演示如何在不同介質中求解電磁波的傳播常數,並分析反射、摺射現象。 電磁波在不同介質中的傳播: 進一步探討電磁波在實際介質中的傳播,包括有損耗介質(如導體、電離層)和復雜環境(如多徑傳播)。分析瞭介質的電導率、介電常數和磁導率對電磁波傳播的影響,如衰減、相移和速度變化。深入研究瞭邊界條件在電磁波傳播中的作用,詳細講解瞭全反射、斯涅爾定律在界麵上的應用,並探討瞭介質不均勻性對波傳播的影響。 電磁場的能量與動量: 引入坡印廷矢量,分析電磁場的能量密度和能量流密度,闡述電磁波攜帶能量的性質。討論瞭電磁波的輻射壓,以及其在天體物理等領域的應用。本節將通過坡印廷矢量分析,直觀地理解電磁波能量的傳輸方嚮與大小,並探討其與光壓的聯係。 第二部分:通信係統基礎理論 本部分將電磁波理論與通信係統的設計緊密結閤,介紹構成通信係統的基本原理與關鍵技術。 信號的傅裏葉分析: 深入介紹傅裏葉級數和傅裏葉變換,闡述如何將任意信號分解為一係列不同頻率的正弦和餘弦分量的疊加。分析瞭信號的頻譜特性,以及頻譜在信號傳輸、處理和分析中的重要作用。本節將通過分析各種典型信號(如方波、脈衝信號)的頻譜,理解頻譜泄漏、采樣定理等概念。 信道特性與噪聲: 詳細分析通信信道的各種物理特性,包括帶寬、衰減、失真、延遲和多徑效應。深入探討瞭通信係統中常見的噪聲源,如熱噪聲、散粒噪聲、宇宙噪聲等,以及這些噪聲對信號傳輸的影響。分析瞭信噪比(SNR)和誤碼率(BER)等衡量通信係統性能的關鍵指標。本節將通過統計學方法,建立噪聲模型,並分析其對信號解調的影響。 調製與解調技術: 詳細介紹各種模擬調製和數字調製的原理與實現。模擬調製包括調幅(AM)、調頻(FM)和調相(PM);數字調製包括幅移鍵控(ASK)、頻移鍵控(FSK)、相移鍵控(PSK)以及更高級的QAM等。深入分析瞭各種調製方式的優缺點,以及其在不同應用場景下的適用性。同時,詳細講解瞭各種解調器的工作原理,包括包絡檢波、相乾解調、非相乾解調等。本節將通過對比分析不同調製方式的頻譜效率和抗噪聲能力,來指導實際應用中的選擇。 編碼與糾錯: 介紹信息源編碼(如Huffman編碼、香農編碼)和信道編碼(如海明碼、捲積碼、Turbo碼、LDPC碼)的基本原理。分析瞭編碼技術在提高通信效率和可靠性方麵的作用。重點闡述瞭糾錯碼如何通過增加冗餘信息來檢測和糾正傳輸過程中産生的錯誤。本節將通過實例,演示如何設計和解碼簡單的糾錯碼,並分析其糾錯能力。 第三部分:典型通信係統分析 本部分將前兩部分建立的理論基礎應用於分析當前主流的通信係統。 無綫通信係統: 重點介紹移動通信係統(如4G、5G)和無綫局域網(Wi-Fi)的基本架構與關鍵技術。深入分析瞭蜂窩網絡、小區切換、頻率復用、多址技術(FDMA, TDMA, CDMA, OFDMA)等在提高頻譜利用率和係統容量中的作用。探討瞭天綫技術(MIMO, 波束賦形)在改善信號質量和覆蓋範圍方麵的應用。本節將結閤實際案例,分析5G技術中的關鍵創新點,如網絡切片、毫米波通信等。 衛星通信係統: 介紹衛星通信的基本原理,包括衛星軌道、轉發器、地麵站等組成部分。分析瞭衛星通信的特點,如覆蓋範圍廣、信號延遲大等。講解瞭衛星通信鏈路的建立與管理,以及其在廣播、導航、遙感等領域的應用。本節將分析不同軌道衛星(LEO, MEO, GEO)在通信係統中的優勢與劣勢。 光縴通信係統: 深入探討光縴通信的原理,包括光信號的産生(激光器、LED)、傳輸(光縴的結構、損耗、色散)和接收(光電探測器)。分析瞭光縴通信的優勢,如傳輸帶寬大、損耗低、抗乾擾能力強等。介紹瞭幾種主要的光通信技術,如WDM(波分復用)和OFDM(光頻分復用)。本節將深入分析光縴中的損耗機製,如瑞利散射和吸收損耗,以及色散的類型和補償方法。 數據通信與網絡: 簡要介紹數據通信的基本概念,以及互聯網、局域網等網絡結構。分析瞭TCP/IP協議棧的工作原理,以及數據在網絡中的傳輸過程。探討瞭網絡安全、網絡協議設計等相關問題。本節將深入分析TCP/IP協議棧中各層協議的作用,並關注新興的網絡技術,如SDN(軟件定義網絡)。 本書特點: 理論與實踐相結閤: 在深入講解理論知識的同時,穿插瞭大量的實例分析和應用場景介紹,幫助讀者更好地理解抽象的電磁波與通信原理。 數學推導嚴謹: 對於核心概念,本書提供瞭詳細的數學推導過程,使讀者能夠透徹理解其內在邏輯。 前沿技術追蹤: 關注通信領域的最新發展,對5G、MIMO等前沿技術進行瞭較為深入的介紹。 內容全麵: 涵蓋瞭從基礎的電磁波理論到復雜的通信係統分析,力求為讀者提供一個完整的知識體係。 適用讀者: 本書適閤高等院校通信工程、電子工程、信息工程等相關專業的本科生、研究生,以及從事通信、電子、信息技術等領域的研究人員和工程技術人員閱讀。對電磁波理論和通信係統感興趣的讀者,也可將其作為入門讀物。