高等学校教材:模拟电子技术应用实践

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苏斌,太原理工大学电子技术实验中心 编
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出版社: 高等教育出版社
ISBN:9787040249378
版次:1
商品编码:10494303
包装:平装
开本:16开
出版时间:2008-12-01
页数:140
正文语种:中文

具体描述

内容简介

   《模拟电子技术应用实践》为模拟电子技术课程的实验教材,内容分为四章:第一章为应用基础,介绍了模拟电子技术应用实践中常用的电子仪器和电子元器件及Multisira2001软件的基本使用方法。第二章以基本电路应用为目标,主要体现基础知识的验证和巩固。第三章为综合与设计性应用,以提高学生综合分析能力和设计能力为目标,使理论知识在实际应用中得到巩固。第四章为知识的拓展内容,以解决问题的方法和技能为主,使学生在实际应用能力方面得到提高。《模拟电子技术应用实践》适合于高等院校理工科本科学生使用,也可作为专科院校自动化、测控、计算机、电子通信类专业的实验教材及电子工程技术人员的参考资料。

目录

第1章 模拟电路应用基础
1.1 电子线路中常用的电子仪器
实验一 常用电子仪器的使用
1.2 电子线路中常用的电子元器件
实验二 电子元器件的识别与检测
1.3 电子仿真实验环境
实验三 电子仿真实验环境的熟悉与使用

第2章 基本电路应用
2.1 基本放大器
实验四 固定偏置放大电路
2.2 多级放大电路
实验五 直接耦合放大器
实验六 阻容耦合电压串联负反馈放大电路
2.3 差分放大电路
实验七 差分放大器
2.4 功率放大电路
实验八 OTL功率放大器
2.5 模拟运算电路
实验九 比例及加、减运算电路
2.6 电压比较电路
实验十 电压比较器
2.7 波形产生电路
实验十一 RC选频网络振荡器
实验十二 LC正弦波振荡器
实验十三 方波、三角波发生器
2.8 DC-DC转换电路
实验十四 DC-DC转换电路

第3章 综合分析与设计
3.1 基本放大电路的综合分析
实验十五 基本放大电路的综合分析
3.2 线性稳压电源的研究
实验十六 线性稳压电源的研究
3.3 晶闸管整流电路
实验十七 单相晶闸管整流电路
3.4 V/F转换电路
实验十八 V/F转换电路
3.5 多级放大电路设计
实验十九 阻容耦合放大电路的设计
3.6 有源滤波器设计
实验二十 有源滤波器设计
实验二十一 红外线遥控开关的制作

第4章 应用技能素质提高
4.1 提高应用技能素质的基本环节
4.2 电子线路中故障排查与干扰的排除
4.3 印制电路板的设计技术——Protel99SE应用
参考文献

精彩书摘

在模拟电子技术应用中,经常使用的电子仪器有示波器、函数发生器、直流稳压电源、交流毫伏表、频率计以及万用表等。通过这些仪器的合理使用,可以完成对模拟电子电路的静态和动态工况的测试。使用中可按照信号流向,以连线简捷,调节顺手,观察与读数方便等为原则进行合理布局,各仪器根据应用功能与被测电路之间的布局关系如图l-1所示。为防止外界干扰,连接线路时应注意,各仪器的公共接地端应连接在一起,称为共地。信号源和交流毫伏表的引线通常使用屏蔽线或专用电缆线,示图1-1模拟电路实验中仪器仪表与被测对象的关系波器接线使用专用电缆线,直流电源的接线可用普通导线。

前言/序言

模拟电子技术是电类专业学生重要的技术基础课程,也是一门实践性很强的课程。培养和提高学生的基本操作技能、综合实践能力和创新能力是本教材的宗旨。
本书为模拟电子技术教材的实验教材。书中内容由四部分组成:第一章为模拟电子技术基础知识,介绍了模拟电子实验中常用的电子仪器和常用电子元器件的使用与选择方法;介绍了Multisim2001软件的基本使用方法。第二章为基本的原理性验证实验,其着重点为课堂教学中的基本原理和基本电路,主要体现基础知识的验证和巩固。第三章为综合与设计性实验,以提高学生综合分析问题和解决问题的能力,使理论知识得到加深与提高。第四章为拓展内容,目的在于培养学生的实际操作能力,以便将理论知识与实际应用更好地衔接起来。
本书大部分实验内容含有以Multisim2001软件支持下的EDA设计仿真实验和实物操作实验两部分,实现了由理论知识、计算机仿真、实践操作三个过程的连续,克服了以往理论知识与实际操作脱节的不足。既充分利用了EDA仿真软件在实验中的可操作性和灵活性,又将仿真效果与实际应用内容紧密结合,使学生由课堂教学知识到实际应用技能的提高形成良好的系统性。
本书是编者在多年电子技术实践教学经验的基础上编写的。本书的第一章、第四章和第二章中的2.7至2.8节由苏斌编写,第二章中的2.1至2.6节和第三章由李桂梅编写。在编写过程中,太原理工大学讲授电子技术课程的教师们为本书提出了许多宝贵的建议,并给予了极大的关心和支持,在此谨向他们表示衷心的感谢。此外,在编写过程中,编者还参考了许多优秀的实验教材,在此向这些参考书的作者们表示诚挚的谢意。
由于我们水平有限,书中错漏之处难免,恳请使用本教材的教师和读者批评指正。
模拟电子技术在现代工业与信息社会中的应用探微 引言 在信息时代的浪潮中,电子技术扮演着不可或缺的角色,而模拟电子技术作为其 foundational element,至今仍在众多尖端领域发挥着至关重要的作用。从我们日常使用的通讯设备、音频播放器,到精密复杂的医疗仪器、工业自动化控制系统,亦或是航天航空领域的关键设备,无不闪耀着模拟电路设计的智慧结晶。本书旨在深入探讨模拟电子技术在现代工业与信息社会各个层面的实际应用,通过剖析经典案例和前沿技术,展现模拟电路设计的强大生命力及其解决现实问题的不竭潜力。我们并非从零开始介绍模拟电路的基本原理,而是聚焦于那些真正驱动现代科技进步的应用场景,带领读者领略模拟世界的精妙与实用。 第一章:通信系统中的模拟信号处理 通信系统是模拟电子技术最核心的应用领域之一。在信息传输的源头,无论是声音、图像还是其他传感器采集到的原始信号,都往往是以模拟形式存在的。模拟电子电路在通信系统中承担着至关重要的任务,包括信号的放大、滤波、调制、解调以及阻抗匹配等。 高保真音频系统: 在追求极致音质的Hi-Fi音响设备中,模拟电路的设计直接关系到声音的还原度和细节表现。前置放大器、功率放大器等核心组件,需要采用精密的模拟电路设计来放大微弱的信号,同时最大限度地减少噪声和失真。例如,运算放大器的非线性失真(如谐波失真)和频率响应的平坦度,都是模拟电路工程师关注的重点。电容、电感等无源元件的品质,以及电路布局的优化,同样对音质产生深远影响。在专业录音棚中,模拟调音台和信号处理器更是不可替代的工具,它们凭借纯粹的模拟信号处理,提供了独特的温暖音色和丰富动态。 射频(RF)通信: 手机、Wi-Fi、蓝牙等无线通信技术,其核心在于射频信号的产生、传输和接收。射频电路是模拟电子技术中最具挑战性的领域之一。在发射端,模拟电路负责将基带信号(如语音或数据)加载到高频载波上(调制),并在放大后高效地辐射出去。在接收端,电路则负责捕获微弱的射频信号,进行放大(低噪声放大器LNA)、滤波以抑制干扰,然后将其解调回基带信号。阻抗匹配在RF电路中至关重要,以确保最大功率传输和最小信号反射。例如,对于手机而言,从天线接收到的信号非常微弱,需要低噪声放大器(LNA)进行预放大,同时其自身噪声要尽可能低,以免淹没原始信号。滤波器的设计也至关重要,需要精确地允许目标频段通过,同时有效地抑制邻近频段的干扰。 卫星通信与雷达系统: 这些应用对信号的精度和可靠性提出了更高的要求。在卫星通信中,模拟电路用于处理微弱的下行信号,以及将指令信号精确地发送到卫星。雷达系统则依赖于复杂的模拟电路来产生高功率的脉冲信号,接收并处理回波信号,实现目标探测、跟踪和测距。例如,多普勒效应的测量就依赖于对接收到的回波信号进行精确的频率分析,这需要高度精密的模拟滤波器和解调电路。 第二章:传感器与测量仪器中的模拟信号调理 在现代工业自动化、环境监测、医疗诊断等领域,传感器是获取物理世界信息的“眼睛”和“耳朵”。这些传感器产生的信号往往是微弱的、噪声较高的模拟信号,需要经过精心设计的模拟电路进行调理,才能被后续的数字系统准确地读取和处理。 精密测量仪器: oscilloscopes (示波器), spectrum analyzers (频谱分析仪), multimeters (万用表) 等是电子工程师和科研人员的必备工具。这些仪器的核心是模拟信号放大、衰减、滤波和显示电路。例如,示波器中的输入放大器需要具备极高的带宽和精确的增益控制,以真实地再现输入信号的波形。频谱分析仪则利用模拟滤波器和混频器,将输入的射频信号分解成不同频率分量的强度,从而进行频谱分析。 工业过程控制: 在化工厂、发电厂等复杂环境中,温度、压力、流量、液位等物理参数需要被实时监测和控制。各种类型的传感器(热电偶、压阻式传感器、霍尔传感器等)输出的模拟信号,需要经过模拟信号调理电路(如放大器、滤波器、变送器)的转换和处理,才能输入到PLC(可编程逻辑控制器)或其他控制系统中。例如,一个热电偶产生的毫伏级电压信号,需要被一个精密运算放大器放大到毫伏甚至伏特级别,并可能需要进行冷端补偿,然后才能被ADC(模数转换器)读取。 医疗诊断设备: ECG (心电图) 机、EEG (脑电图) 机、血压计、血氧仪等医疗设备,都需要对人体产生的微弱生物电信号进行高精度、低噪声的采集和放大。模拟电路在其中扮演着至关重要的角色,如生物电信号的放大、滤波(去除工频干扰和肌电干扰)、基线漂移的抑制等。例如,ECG信号的幅度非常小,只有几毫伏,且易受各种噪声干扰,因此需要多级高增益、低噪声的差分放大电路,并配合特殊的滤波技术来提取有用的心电波形。 第三章:音频处理与效果器中的模拟电路艺术 尽管数字音频技术日新月异,但模拟音频电路在追求纯粹音色、丰富动态和独特温暖感方面,依然拥有不可替代的地位。从经典的吉他音箱到专业的母带处理设备,模拟电路的设计是创造标志性声音的关键。 吉他放大器与效果器: 许多经典吉他音箱(如Marshall, Fender)以其独特的过载(overdrive)和失真(distortion)音色而闻名,这完全归功于其精心设计的模拟电路。真空管放大器、晶体管电路中的非线性特性,能够产生丰富且富有音乐感的谐波,这是数字模拟无法完全复制的。各种模拟效果器,如延时(delay)、混响(reverb)、合唱(chorus)等,通过复杂的模拟电路组合,实现了对音频信号的各种变换,塑造了无数经典乐曲的音色。例如,模拟延时效果器通过模拟磁带的延迟原理,能够产生温暖、自然的重复音效。 混音台与母带处理: 在音乐制作领域,高端的模拟混音台依然受到青睐,尤其是在录音和母带处理环节。它们提供精确的信号衰减、均衡(EQ)和动态范围控制,并通过其独特的模拟“色泽”为声音增添温暖和厚度。模拟压缩器(compressor)和限制器(limiter)利用模拟电路的动态特性,能够以一种更加平滑、更具音乐感的方式控制音频的动态范围,赋予声音更强的冲击力和空间感。 第四章:电源管理与保护电路中的模拟智慧 在任何电子设备中,稳定可靠的电源供应是其正常运行的基石。模拟电路在电源管理和保护方面发挥着至关重要的作用,确保能量的高效转换和设备的安全性。 线性稳压器与开关电源: 线性稳压器(如LDO)虽然效率较低,但在对输出电压精度和噪声要求极高的场合(如音频设备、传感器激励源)依然是首选。其设计涉及到反馈环路、误差放大器等模拟电路。开关电源(SMPS)则通过高频开关和储能元件(电感、电容)实现高效率的电压转换,其控制环路同样是复杂的模拟电路设计。 电池充电与管理: 智能手机、笔记本电脑、电动汽车等设备中的电池管理系统(BMS),需要精密的模拟电路来监测电池的电压、电流、温度,并根据这些参数控制充电过程,防止过充、过放,从而延长电池寿命并确保安全。 过压/过流保护: 当设备连接到不稳定的电源或者发生内部故障时,模拟保护电路能够迅速响应,切断电源或限制电流,从而保护敏感的电子元件免受损坏。例如,熔断器、PTC(正温度系数)热敏电阻等,都是基于简单模拟物理效应的保护元件。更复杂的过压保护芯片则集成了一系列模拟电路,能够精确地监测输入电压,并在超出安全阈值时触发保护机制。 第五章:嵌入式系统中的模拟接口与信号转换 虽然现代嵌入式系统多以数字为主导,但与现实世界的交互仍然离不开模拟信号。模拟电路在嵌入式系统中扮演着“桥梁”的角色,将外部模拟世界的信息转化为数字系统能够理解的格式,或者反之。 ADC与DAC的应用: Analog-to-Digital Converters (ADC) 和 Digital-to-Analog Converters (DAC) 是嵌入式系统中实现数模、模数转换的关键组件。在数据采集系统中,ADC负责将传感器采集到的模拟信号转换为数字量,供微处理器处理。例如,一个温湿度传感器输出模拟电压信号,经过ADC转换后,微控制器才能读取并进行温度或湿度的计算。在音频播放器、电机驱动等应用中,DAC则将数字信号转换为模拟信号,驱动扬声器或控制电机。 传感器接口电路: 嵌入式系统经常需要直接驱动或读取各种模拟传感器,如光敏电阻、霍尔传感器、压电传感器等。接口电路需要提供合适的激励信号(如果需要),并对传感器输出的微弱信号进行放大、滤波和偏置,使其能够被ADC准确地采集。 模拟信号的混合处理: 在一些复杂的嵌入式应用中,可能需要在同一个系统中同时处理模拟和数字信号。这需要精心设计的模拟前端(AFE)来完成信号的采集、调理和转换,然后才能将数据传递给数字后端进行处理。例如,智能家居中的音频处理模块,既需要模拟麦克风接口,也需要数字信号处理器来完成降噪、语音识别等功能。 结论 模拟电子技术以其对连续信号的精确控制和对物理世界的直接交互能力,在现代科技发展的脉络中占据着不可替代的地位。本书通过对通信、测量、音频、电源以及嵌入式系统等多个领域的深入探讨,展现了模拟电路设计的广度和深度,以及其在解决实际问题中的强大能力。理解和掌握模拟电子技术,不仅是深入理解现代电子设备的基石,更是推动未来科技创新不可或缺的驱动力。我们希望本书能够为读者打开一扇深入了解模拟世界应用的窗口,激发大家对模拟电子技术的进一步探索与实践。

用户评价

评分

我之前是学习数字电路的,一直觉得模拟电路是我的一个短板。偶然得知了这本《模拟电子技术应用实践》,想着或许能从实践的角度来弥补我的不足。这本书的风格确实比较独特,它不像我之前看的那些理论性非常强的教科书,而是更侧重于“应用”和“实践”这两个方面。我注意到书中有大量的实验电路和设计实例,而且作者在讲解每一个电路时,都会详细说明其工作原理、设计思路以及在实际应用中可能遇到的问题和解决方案。我尤其对书中关于“噪声抑制”和“功率放大”这两个章节印象深刻,作者给出了很多非常实用的技巧,这些技巧往往是我们在书本上很难学到的。总的来说,这本书给我的感觉是“乾货满满”,它不只是告诉你“是什么”,更是告诉你“怎么做”,并且在“怎么做”的过程中,还会告诉你“为什么这么做”以及“这样做会遇到什么问题”。虽然我还没有完全读完,但已经觉得受益匪浅。

评分

坦白说,我之前对模拟电子技术一直感到有些力不从心,总觉得理论知识和实际动手能力之间存在一道鸿沟。这本《模拟电子技术应用实践》的出现,似乎为我搭建了一座桥梁。它的叙述方式非常平实,没有那些过于晦涩的术语,更多的是用一种循序渐进的方式,将复杂的概念分解开来。我印象最深刻的是它在介绍各种集成运放应用时,不仅仅是列出电路图,还会非常详细地讲解不同参数对电路性能的影响,以及如何在实际项目中进行元器件的选择和优化。更让我惊喜的是,书中还穿插了很多“实战技巧”,比如如何进行PCB布局以减少干扰,如何选择合适的电源,这些都是经验性的知识,在普通的教材里很难见到。我感觉这本书更像是一位经验丰富的工程师在分享他的工作心得,它不仅仅教授知识,更传递一种解决问题的思路和方法。虽然我可能还需要一段时间才能完全掌握其中的内容,但它已经极大地激发了我学习和实践的兴趣。

评分

这本书的封面设计相当朴实,一看就是一本严谨的学术教材,那种老派的风格我一直都很喜欢。刚翻开的时候,我被它密集的公式和图表给镇住了,这绝对不是那种可以轻松浏览的书籍。我尝试着阅读了其中的几个章节,比如关于三极管放大电路的部分,作者的讲解非常细致,从基本原理到各种实际应用场景都进行了深入剖析,感觉就像一位经验丰富的老师在手把手地教你。而且,它还提供了大量的实践案例,很多都是我之前在实验室里遇到过但又没能完全理解的问题,这本书似乎为我提供了一个全新的视角去解决它们。我特别注意到书中对各种元器件的参数选择和电路设计方法的论述,这对于我们这些需要在实际项目中做出决策的人来说,简直是宝藏。虽然我还没有完全消化所有内容,但仅从其严谨的逻辑和丰富的细节来看,这本书的学术价值和实用性都毋庸置疑。它对于培养扎实的理论基础和解决实际工程问题的能力,绝对有着不可替代的作用。

评分

这本《模拟电子技术应用实践》给我的第一印象是内容非常“厚实”,拿在手里沉甸甸的,翻开来更是密密麻麻的文字和图示。我一直对模拟电路有些畏难情绪,觉得它不像数字电路那样直观,但这本书的内容编排似乎有意地降低了这种门槛。它在介绍理论概念的同时,非常巧妙地融入了大量的工程实践案例。举个例子,在讲解滤波器设计的时候,它并没有止步于理论公式,而是详细介绍了不同类型滤波器的优缺点,以及在实际应用中需要注意的各种细节,比如噪声的抑制和带宽的限制。我特别喜欢它在“故障排除”这一块的内容,这部分绝对是经验的精华。很多时候,我们搭建好电路之后,遇到的问题往往不在教材的理论范围之内,而这本书恰恰提供了很多实用的指导,教会我们如何一步步地分析问题,找到症结所在。虽然我目前还没有机会将书中的内容完全实践一遍,但光是阅读这些案例,就让我对模拟电路的设计和调试有了更深的理解和信心。

评分

我最近开始接触模拟电路设计,一直想找一本能够快速上手、又不会过于肤浅的书。偶然间看到这本《模拟电子技术应用实践》,名字就挺吸引人的,感觉它不只是纸上谈兵,而是更侧重于实际操作。我随便翻了翻,发现里面的内容确实比我之前看过的教材要接地气很多。它不像有些书那样上来就讲一大堆理论,而是结合了很多具体的应用例子,比如如何设计一个音频放大器,或者如何解决信号干扰的问题。而且,书中的插图和电路图都画得很清晰,我甚至觉得可以直接照着书里的例子去搭建电路。我最看重的是它在“实践”这个词上下了功夫,有很多章节都是在讲如何调试电路,如何分析故障,这些对于我们做工程的人来说实在是太重要了。虽然我还没有深入学习,但它给我一种“学了就能用”的感觉,这让我对后续的学习充满了期待。我个人认为,对于那些想要快速提升模拟电路设计和调试能力的朋友来说,这本书绝对值得一看。

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