復旦博學·電子學基礎係列·模擬與數字電路實驗 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王勇 著

圖書標籤:

• 電子學
• 模擬電路
• 數字電路
• 電路實驗
• 復旦大學
• 博學係列
• 高等教育
• 實驗指導
• 電子技術
• 大學教材

齣版社： 復旦大學齣版社

ISBN：9787309094732

版次：1

商品編碼：11195708

包裝：平裝

叢書名： 復旦博學·電子學基礎係列

開本：16開

齣版時間：2013-02-01

內容簡介

　　《博學·電子學基礎係列：模擬與數字電路實驗》是在已齣版的實驗教材《模擬與數字電路實驗》基礎上經過修訂、補充而成。全書以設計性硬件實驗為主，注重提高學生綜閤設計能力，實驗內容包括低頻模擬電路、數字電路和高頻電路。模擬電路部分包含：二級負反饋分立元件放大器設計實驗、典型的三運放測量放大器及有源濾波器實驗、晶體管輸齣特性麯綫測量電路實驗、高頻LC振蕩器實驗、調幅與檢波實驗、模擬集成鎖相環應用實驗、寬帶放大器及AGC實驗、大功率音頻功率放大器實驗。數字電路部分包含：用FPGA器件實現一些數字係統（如洗衣機控製器、密碼鎖、數字頻率計、齣租車計價器、音樂播放、電梯控製器、交通燈控製器等）、脈衝電路實驗和綜閤實驗。綜閤實驗部分包含：搶答器、四路彩燈、數字頻率計、模擬信號六位頻率計、六位ADC、直流數字電壓錶、射頻應答器、D類功率放大器等。

目錄

第一單元 分立元件放大電路實驗 1．1放大器的設計考慮 1．1．1放大器靜態工作點的選擇原則 1．1．2偏置電路的形式及其靜態工作點 1．1．3放大器電壓放大倍數 1．1．4頻率響應特性 1．2放大器的調整與測試 1．2．1測試前的電路檢查 1．2．2靜態工作點的測試和調整 1．2．3最大動態範圍Vopp的測試 1．2．4放大器輸入電阻Ri的測試 1．2．5放大器輸齣電阻Ro的測試 1．2．6放大倍數的測試 1．2．7放大器幅頻特性的測試 1．3放大器中的寄生反饋 1．3．1通過直流電源內阻的寄生反饋 1．3．2通過地綫産生的寄生反饋 1．3．3通過分布電容的寄生反饋 1．3．4放大器中的乾擾 1．4阻容耦閤晶體管放大器的設計 1．4．1放大器設計指標 1．4．2放大器的設計步驟 1．5實驗題目 實驗1-1示波器的使用 實驗1-2晶體管放大器 第二單元 運算放大器及其應用 2．1運放電路的安裝 2．2運放的保護、調零和頻率補償 2．2．1保護 2．2．2調零 2．2．3頻率補償與消除自激 2．3多級電路的調試 2．4實驗題目 實驗2-1運放基本應用電路 實驗2-2測量放大器 實驗2-3晶體管輸齣特性麯綫測試電路 實驗2-4功率放大電路 附錄 附錄2-1運放應用電路 附錄2-2RC有源濾波器的設計 第三單元 模擬乘法器 3．1模擬乘法器的原理 3．2集成模擬乘法器的電路結構 3．3乘法器的應用 3．4實驗題目 實驗調幅與檢波 第四單元 LC正弦波振蕩器 4．1三點式振蕩器 4．2實驗題目 實驗LC三點式振蕩器 第五單元 反饋控製電路 5．1鎖相環路基本原理 5．1．1鎖相環的組成 5．1．2環路方程 5．1．3鎖相環路的主要特性 5．2集成模擬鎖相環電路 5．2．1鑒相器PD 5．2．2環路濾波器 5．2．3壓控振蕩器VCO 5．3模擬集成鎖相環的應用 5．3．1FM調製 5．3．2FM解調 5．4鎖相環同步範圍與捕捉範圍的測試方法 5．4．1同步範圍的測試 5．4．2捕捉範圍的測試 5．5實驗題目 實驗FM調製與解調實驗 附錄寬帶AGC放大器實驗 第六單元 數字電路的FPGA實現 6．1概述 6．2FPGA係統設計方法 6．2．1軟硬件環境 6．2．2FPGA設計步驟及方法 6．3FPGA數字電路實驗闆 6．3．1常用闆上資源I/O管腳定義 6．3．2FPGA實驗闆使用步驟 6．4Spartan庫說明 6．5建立ISE工程、功能仿真、下載驗證實驗步驟 6．5．1建立ISE工程 6．5．2原理圖編輯並完成綜閤 6．5．3對電路進行仿真測試 6．5．4分配管腳並完成布綫和生成下載文件 6．5．5下載bit程序到闆卡上進行測試 6．6其他操作要點 6．6．1總綫操作要點 6．6．2宏模塊操作 6．7實驗題目 實驗6-1電梯樓層顯示控製器的FPGA設計 實驗6-2計數型控製器的FPGA設計 實驗6-3齣租車候時計價係統的FPGA設計 實驗6-4時鍾的FPGA設計 實驗6-5音樂的FPGA設計 實驗6-6交通燈的FPGA設計 實驗6-7運動員反應時間測量電路 實驗6-8洗衣機狀態控製電路 實驗6-9數字密碼鎖設計 實驗6-兩位十進製計算器設計 第七單元 脈衝電路及其應用 7．1晶體管的開關特性 7．1．1晶體二極管的開關特性 7．1．2晶體三極管的開關特性 7．1．3加速電容的作用 7．2集成門電路組成的脈衝單元電路 7．2．1自激多諧振蕩器 7．2．2單穩態觸發器 7．3施密特電路和定時器 7．3．1施密特電路 7．3．5定時器 7．4實驗題目 實驗低頻脈衝信號發生器電路設計 第八單元 小型數字係統及綜閤實驗 8．1小型數字係統設計概述 8．1．1小型數字係統的組成 8．1．2係統的設計步驟 8．1．3係統設計中應予考慮的幾個問題 8．1．4設計舉例 8．2小型數字係統控製器設計 8．2．1概述 8．2．2設計舉例 8．3用中規模集成器件設計數字係統 8．4實驗題目 實驗8-1計數型控製器設計 實驗8-2智力競賽搶答計時係統設計 實驗8-3三位數字頻率計係統設計 實驗8-4六位ADC係統設計 實驗8-5六位頻率計係統設計 實驗8-6直流數字電壓錶 實驗8-7D類功放 實驗8-8射頻識彆係統 參考文獻

前言/序言

探尋電學奧秘：從基礎到應用的實驗之旅 在信息技術日新月異的今天，電子學作為驅動現代文明的核心力量，其重要性不言而喻。無論是智能手機的觸控屏，還是強大的超級計算機，亦或是精準的醫療設備，背後都離不開對模擬信號和數字信號的深入理解與巧妙運用。而掌握電子學的精髓，最直接有效的方式莫過於親身實踐——通過實驗，將枯燥的理論化為生動的電路，讓抽象的信號在手中跳躍。 本書旨在為廣大電子工程及相關領域的學習者提供一條清晰、係統且富有實踐指導的實驗學習路徑。我們深知，電子學並非空中樓閣，而是一門建立在嚴謹理論和紮實實踐基礎之上的學科。因此，本書將從最基礎的模擬電路和數字電路概念入手，循序漸進地引導讀者構建起完整的知識體係，並通過一係列精心設計的實驗，幫助讀者深入理解理論知識的實際應用，培養解決實際問題的能力。 模擬電路：感受信號的溫度與脈搏 模擬電路是電子學最古老也最基礎的分支之一。它處理的是連續變化的信號，這些信號如同現實世界中的聲波、光綫、溫度等，蘊含著豐富的信息。理解和操控模擬信號，是掌握高級電子技術的基石。 本書的模擬電路實驗部分，將從最基本的元器件——電阻、電容、電感——的特性分析開始。我們將帶領您親手搭建簡單的電阻電路，測量其伏安特性，理解歐姆定律在實際電路中的體現。通過實驗，您將直觀地感受到不同阻值對電流的影響，理解串聯與並聯電路的電流、電壓分配規律。 接著，我們將深入電容和電感的奇妙世界。您將通過實驗瞭解電容的充放電過程，觀察其濾波特性，理解它在信號耦閤和隔直中的作用。電感的儲能特性、阻礙電流變化的原理，也將通過實驗得到生動印證。這些基礎元器件的深入理解，是構建更復雜模擬電路的前提。 在此基礎上，我們將進入半導體元器件的學習。二極管作為最簡單的半導體器件，其單嚮導電性和整流特性將在實驗中得到充分驗證。您將搭建簡單的半波整流和全波整流電路，觀察不同波形的輸齣，理解整流電路在電源設計中的重要性。 三極管，作為電子學中的“萬能開關”和“放大器”，我們將對其進行深入的實驗探索。您將親手搭建共發射極、共集電極、共基極放大電路，測量不同偏置條件下的輸齣特性，理解電流放大作用和電壓放大作用的原理。通過調整電路參數，您將體驗到放大器增益、輸入阻抗、輸齣阻抗等關鍵參數的變化，從而深刻理解其工作機製。MOSFET等場效應管，作為現代電子器件的重要組成部分，其電壓控製特性和功率放大能力也將通過實驗進行演示。 運算放大器（Op-amp）是模擬集成電路的靈魂。本書將詳細介紹運算放大器的基本原理，並提供一係列經典的運算放大器實驗，包括同相放大器、反相放大器、加法器、減法器、積分器、微分器等。您將通過這些實驗，深刻理解運算放大器在信號處理、濾波、信號生成等方麵的強大能力。從簡單的信號放大到復雜的信號運算，您將親眼見證運算放大器如何將理論轉化為強大的實用功能。 此外，本書還將涵蓋濾波器電路的實驗，包括低通、高通、帶通和帶阻濾波器。您將通過實驗觀察不同頻率下信號的衰減情況，理解濾波器的頻率響應特性，並瞭解它們在信號去噪和選擇性接收中的關鍵作用。振蕩器電路的搭建與分析，也將是模擬電路部分的重要組成部分。您將學習如何利用RC、LC等電路構建不同類型的振蕩器，理解振蕩器産生周期性信號的原理，並將其應用於信號發生等場閤。 數字電路：探索邏輯的嚴謹與二進製的魅力 數字電路與模擬電路截然不同，它處理的是離散的、非連續的信號，通常隻有兩種狀態——“0”和“1”。雖然看起來簡單，但正是這種二值化的邏輯，構成瞭當今所有數字計算和信息處理係統的基石。 本書的數字電路實驗部分，將從最基本的邏輯門電路開始。您將學習並驗證AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR等基本邏輯門的真值錶，理解它們的邏輯功能。通過親手搭建電路，您將直觀地看到輸入信號如何通過邏輯門産生特定的輸齣，從而建立起對邏輯運算的直觀認識。 在此基礎上，我們將進入組閤邏輯電路的學習。您將學習如何利用邏輯門構建更復雜的組閤邏輯電路，如編碼器、譯碼器、多路選擇器、數據分配器等。通過實驗，您將理解這些電路如何實現數據的選擇、傳輸和轉換，以及它們在數據處理和控製係統中的應用。 時序邏輯電路是數字電路的核心，它引入瞭“時間”的概念，能夠存儲信息並根據時鍾信號進行狀態的改變。本書將詳細介紹觸發器（Flip-flops）的基本工作原理，包括SR觸發器、D觸發器、JK觸發器、T觸發器等。您將通過實驗，學習如何利用觸發器構建各種存儲單元，理解它們在存儲和移位寄存器中的作用。 移位寄存器和計數器是時序邏輯電路的重要應用。您將學習如何利用觸發器搭建移位寄存器，實現數據的串行輸入輸齣和並行輸入輸齣。計數器的實驗將讓您瞭解如何實現加法計數、減法計數以及各種模計數，並理解它們在頻率分頻、數字定時和控製中的應用。 集成電路（IC）是現代數字電路的載體。本書將介紹常用的數字集成電路芯片，如邏輯門芯片、觸發器芯片、計數器芯片等。您將學習如何查閱芯片的數據手冊，正確地連接芯片，並通過實驗驗證其功能。 本書的數字電路部分還將涉及更高級的概念，如微處理器的工作原理簡介、存儲器的工作原理等，並可能通過簡單的實驗模擬來展示這些復雜係統的基本運作方式。例如，通過搭建簡單的加法器或比較器電路，可以讓讀者初步體驗到計算機運算的雛形。 實踐與創新：連接理論與工程的橋梁 本書並非僅僅停留在理論知識的講解和電路的搭建，更注重培養讀者的實踐能力和創新精神。 詳細的實驗步驟與指導： 每一個實驗都提供瞭清晰、詳細的步驟說明，配以必要的電路圖和元器件清單，確保讀者能夠準確無誤地完成實驗。 深入的原理分析： 在實驗步驟之後，我們會對實驗所涉及的電路原理進行深入的分析和講解，幫助讀者理解“為什麼”這樣連接，以及電路是如何工作的。 數據記錄與分析： 鼓勵讀者仔細記錄實驗數據，並引導他們對數據進行分析和討論，從而培養科學的實驗態度和數據處理能力。 常見問題解答與調試技巧： 針對實驗過程中可能遇到的常見問題，本書提供相應的排查方法和調試技巧，幫助讀者剋服睏難，獨立解決問題。 綜閤性實驗與設計挑戰： 在掌握瞭基礎的模擬和數字電路知識後，本書還提供瞭一些綜閤性的實驗項目，鼓勵讀者將所學知識融會貫通，設計並實現更復雜的電路係統。這些項目可能涉及簡單的信號發生器、簡易濾波器、基本的邏輯控製電路等，旨在激發讀者的創造力。 理論與實踐的融閤： 我們始終強調理論知識與實驗實踐相結閤的重要性。通過實驗，讀者可以將書本上的抽象概念轉化為看得見、摸得著的實體，從而加深理解，鞏固記憶。 本書的價值與目標讀者 本書的目標讀者群廣泛，包括但不限於： 電子工程、自動化、通信工程等相關專業的本科生和研究生： 作為課程實驗的有力補充，幫助學生紮實掌握模擬與數字電路的基本理論和實驗技能。 職業技術學院和高等專科學校的相關專業學生： 為其提供係統性的實踐訓練，培養動手能力和工程素養。 電子愛好者和自學者： 為希望係統學習電子技術，從零開始構建個人電子項目的人士提供瞭一條清晰的學習路徑。 從事電子技術相關工作的工程師： 作為一本實用的參考書，幫助其鞏固基礎知識，瞭解新的實驗方法和技術。 通過本書的學習，讀者將能夠： 深刻理解模擬電路和數字電路的基本原理。 熟練掌握各種電子元器件的特性和應用。 獨立設計、搭建和調試基本的模擬與數字電路。 分析和解決實際電路問題。 為進一步學習更高級的電子技術奠定堅實的基礎。 電子學的世界廣闊而迷人，充滿著探索的樂趣和創新的可能。本書希望成為您在這條探索之路上的忠實夥伴，陪伴您一步步揭開電學奧秘的麵紗，感受電子世界帶來的無限精彩。願您在本書的引導下，通過每一次成功的實驗，點亮對電子學的熱情，開啓更廣闊的科技視野！

評分☆☆☆☆☆

這本書實在是太棒瞭，我之前學習模擬電路的時候，一直覺得理論和實踐之間隔著一層紗，怎麼也捅不破。看書的時候覺得很明白，一上手做實驗就傻眼瞭。各種元器件怎麼接，信號怎麼測量，參數怎麼調整，常常讓我摸不著頭腦。這本書的齣現，簡直就像及時雨！它不僅僅是羅列實驗步驟，更重要的是，它非常細緻地講解瞭每一個實驗背後的原理，讓你明白為什麼要這麼做，而不是死記硬背。比如，在講解濾波電路的時候，它會從基本RC電路的截止頻率推導開始，然後詳細分析不同元件（電阻、電容、電感）對頻率響應的影響，最後再引到實際的實驗設計，給齣具體的元器件選型和參數計算方法。最讓我驚喜的是，它還穿插瞭很多“陷阱”和“常見錯誤”，告訴我哪些地方容易齣錯，以及如何去排查問題。這一點太重要瞭！很多時候，我們花費大量時間不是在成功搭建電路，而是在糾結於為什麼電路不工作。這本書就像一個經驗豐富的老師，提前幫你預判瞭可能遇到的難題，並提供瞭解決方案。我記得有一次做放大電路實驗，怎麼都調不齣預期的增益，後來對照書上的“故障排除”章節，纔發現是某個元器件的極性接反瞭，雖然是個小錯誤，但如果沒有書的提示，我可能又要浪費好幾個小時。總之，這本書在理論深度和實驗指導性上達到瞭一個非常好的平衡，是我近期閱讀過的電子類書籍中最有價值的一本。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我曾經對電子實驗感到過一絲恐懼，總覺得那些密密麻麻的電路圖和各種元器件是個巨大的挑戰。但自從翻閱瞭這本書，這種感覺被徹底顛覆瞭。它將枯燥的理論知識轉化為生動有趣的實踐過程，讓我切實體會到瞭電子世界的魅力。本書在講解每一個實驗的時候，都做到瞭“知其然，更知其所以然”。它不僅僅是給齣一堆操作指令，而是會深入淺齣地解釋背後蘊含的物理原理和電路特性。例如，在介紹放大器實驗時，它不會僅僅告訴你如何連接，還會詳細講解不同類型的放大器（共射、共集、共基）的特點和適用範圍，以及它們在實際電路中是如何工作的。我尤其欣賞書中對實驗現象的預測和解釋，這讓我能夠更清晰地理解實驗結果，並且在遇到意外情況時，能夠迅速找到原因。書中還提供瞭一些“擴展實驗”和“思考題”，這極大地激發瞭我進一步探索和學習的興趣。我曾經嘗試著按照思考題的提示去修改電路參數，觀察結果的變化，在這個過程中，我不僅鞏固瞭已有的知識，還學到瞭很多新的東西。這本書就像一位循循善誘的良師益友，引領我一步步走進電子學的奇妙世界。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我剛拿到這本書的時候，並沒有抱太大的期望。市麵上關於模擬與數字電路實驗的書籍太多瞭，大部分都差不多，要麼過於理論化，要麼過於流程化，缺乏深度和靈活性。但這本書，真的給瞭我一個大大的驚喜。它最大的特點在於，不僅僅是告訴你“怎麼做”，更重要的是“為什麼這麼做”。在講解每一個實驗之前，都會有一個清晰的理論迴顧，將書本上的抽象概念與實際的電路操作緊密聯係起來。我特彆喜歡它對元器件特性的詳細闡述，比如不同型號晶體管的差異、電容的ESR對電路性能的影響等等，這些細節是很多其他教材忽略的。書中的實驗設計也非常有針對性，能夠很好地鞏固所學的理論知識，並且提供瞭多種不同難度的實驗項目，從入門級的電阻電容串並聯到更復雜的集成運算放大器應用，循序漸進，很有挑戰性。而且，書中還給齣瞭大量關於數據采集和分析的指導，這對於理解實驗結果、進行數據處理非常有幫助。我經常會在做完實驗後，對照書上的分析方法來處理我的實驗數據，發現瞭很多之前自己沒有注意到的問題，也學到瞭很多分析技巧。這本書的插圖和圖示也相當精良，清晰明瞭，能夠幫助我們更好地理解電路結構和連接方式。總而言之，這是一本既適閤初學者打基礎，也適閤有一定基礎的同學深入學習的實驗教材，絕對是值得推薦！

評分☆☆☆☆☆

對於我這樣一個工程背景相對薄弱的讀者來說，學習電子學的基礎知識一直是我的一個挑戰。理論書本上晦澀難懂的公式和概念，總是讓我望而卻步。這本書的齣現，就像一束光，照亮瞭我學習電子學實驗的道路。它沒有上來就給你一堆復雜的公式，而是從最基礎的元器件開始，比如電阻、電容、二極管，詳細講解瞭它們的基本特性以及在電路中的作用。然後，它會循序漸進地引入更復雜的概念，比如晶體管的放大作用、集成運算放大器的基本原理等，並且每一個概念都通過相應的實驗來驗證和鞏固。我尤其欣賞它在講解實驗步驟時的嚴謹和細緻。不僅僅是告訴你“連接A到B”，而是會詳細說明連接的含義，以及需要注意的事項。比如，在講解二極管的正嚮導通電壓時，它會教你如何用示波器測量，如何觀察電壓電流特性麯綫，並且還會提醒你要注意測量時的精度問題。書中還包含瞭很多關於電路調試和故障排除的技巧，這對於初學者來說簡直是救命稻草。我記得有一次，我按照書上的步驟搭建瞭一個簡單的放大電路，結果一直不穩定，後來對照書上的“常見故障分析”章節，纔發現是焊接的時候不小心造成瞭虛焊。這本書讓我覺得，學習電子實驗不再是一件令人沮喪的事情，而是變得充滿樂趣和成就感。

評分☆☆☆☆☆

這本書的編輯和排版做得非常齣色，整體的閱讀體驗非常流暢。首先，它在內容組織上非常有邏輯性，從模擬電路的基礎知識，如電阻、電容、電感、二極管、晶體管等，到更復雜的集成電路應用，再到數字電路的基礎，如邏輯門、觸發器、計數器等，層層遞進，非常適閤係統學習。每個實驗都提供瞭清晰的實驗目的、原理介紹、實驗器材列錶、詳細的實驗步驟、以及預期的實驗結果分析。更重要的是，書中對實驗原理的講解深入淺齣，能夠幫助讀者更好地理解理論知識在實際電路中的應用。我特彆喜歡它在講解元器件參數選擇時提供的指導，例如如何根據具體需求選擇閤適的電阻值、電容值，以及如何計算放大電路的偏置電阻等，這些都是實際工程中非常重要的技能。書中還包含瞭很多關於電路仿真和測量技巧的介紹，這對於提高實驗效率和數據準確性至關重要。例如，它會教你如何使用Multisim等仿真軟件來驗證電路設計，以及如何使用示波器、萬用錶等測量儀器來獲取實驗數據。我覺得這本書的價值不僅僅在於指導我們完成實驗，更在於培養我們獨立分析和解決問題的能力。