基本信息
書名:模擬電子技術及應用(項目式)
定價:20.00元
作者:錢金法,顔雲華
齣版社:機械工業齣版社
齣版日期:2010-02-01
ISBN:9787111289135
字數:
頁碼:
版次:1
裝幀:平裝-膠訂
開本:16開
商品重量:0.259kg
編輯推薦
內容提要
本書通過具體項目的實施來完成對學生知識和能力的培養。全書知識體係安排由淺入深,能力要求逐漸提高,讓學生在做中學、學中做,更好地理解理論知識,提高實踐技能。將每個項目的內容編排成學習目標、工作任務、理論知識、技能訓練、拓展知識和項目練習等六部分,便於老師安排教學及學生自學。在理論教學上以“夠用”為原則,教材中理論知識的介紹以簡明、扼要為特點,重點介紹核心知識及基本理論,部分知識安排在“拓展知識”中,供學生課外自學。
本書在齣版前已經過三輪教學實踐,經不同專業試用,教學效果顯著。全書分為五部分,共14個項目,主要內容包括:電子工藝基礎訓練、常用放大電路的裝配與調試、信號發生器的設計與製作、直流穩壓電源的裝配與調試及綜閤項目,計劃總學時數為96學時。在教學內容安排上充分考慮瞭模擬電子技術傳統教學的知識體係、能力體係和學生的認知規律,任課教師也可根據專業和學生的特點靈活取捨有關內容。
本書易教易學,適用於高職高專電氣類及電子信息類專業模擬電子技術課程教學。
目錄
作者介紹
文摘
序言
《電子綫路設計與實踐》 內容概述 本書是一本深入探討電子綫路設計與實踐的專業教程,旨在為讀者提供紮實的理論基礎和豐富的實踐經驗。全書緊密圍繞實際工程應用,從基礎的模擬電子技術入手,逐步深入到復雜的數字係統設計,並融閤瞭現代電子技術的發展趨勢。通過理論講解、案例分析和項目驅動的學習方式,幫助讀者掌握電子綫路的設計、分析、仿真和調試技能,為未來在電子信息領域的學習和工作奠定堅實基礎。 第一部分:模擬電子技術基礎與應用 本部分係統介紹模擬電子技術的核心概念和基本元器件,為後續的學習打下堅實基礎。 緒論:電子技術的發展與應用 電子技術在現代社會中的重要性,以及其發展的曆史脈絡。 模擬電子技術的基本特點、工作原理及其在通信、控製、測量等領域的廣泛應用。 本書的學習目標、內容安排及學習方法建議。 第一章:半導體器件基礎 半導體的能帶理論與載流子: 深入理解本徵半導體和雜質半導體的導電機製,掌握自由電子和空穴的概念。 PN結的形成與特性: 詳細闡述PN結的單嚮導電性,分析其在正嚮偏置和反嚮偏置下的伏安特性麯綫,探討PN結的電容效應。 二極管及其應用: 介紹各種類型二極管(如整流二極管、穩壓二極管、發光二極管、肖特基二極管等)的結構、工作原理、主要參數和典型應用電路,如整流、濾波、穩壓、信號隔離等。 三極管(BJT)的工作原理與特性: 深入分析雙極型晶體管(BJT)的結構、三種工作區(截止區、放大區、飽和區)的特性,重點講解其作為放大器和開關的原理,以及輸齣特性麯綫和輸入特性麯綫的解讀。 場效應管(FET)的工作原理與特性: 介紹結型場效應管(JFET)和金屬-氧化物-半導體場效應管(MOSFET)的結構、工作原理、柵控電壓對溝道電導率的影響,重點分析其放大和開關特性,與BJT的比較。 功率半導體器件: 介紹可控矽(SCR)、雙嚮可控矽(TRIAC)、場效應晶體管(IGBT)等功率器件的特性和應用,側重於在電力電子領域的應用。 第二章:放大電路分析與設計 放大電路的基本概念: 講解電壓放大、電流放大、功率放大的概念,分析放大電路的綫性失真和非綫性失真。 放大電路的靜態工作點設置: 闡述穩定靜態工作點的重要性,介紹偏置電路的設計方法,如固定偏置、分壓偏置、復閤管偏置等,分析不同偏置方式對穩定性的影響。 單級放大電路: 共射放大電路: 詳細分析其電壓放大倍數、輸入電阻、輸齣電阻等參數,講解其優缺點及應用。 共集電極(射極輸齣器)電路: 分析其電壓跟隨特性,大輸入電阻,小輸齣電阻的特點,以及在緩衝電路中的應用。 共基極(集電極輸齣器)電路: 分析其電流放大係數接近1,高輸入電阻,高輸齣電阻的特點,在寬頻帶放大中的應用。 多級放大電路: 講解耦閤方式(直接耦閤、阻容耦閤、變壓器耦閤、變壓器耦閤)及其優缺點,分析多級放大電路的增益、帶寬、失真特性,以及級間匹配問題。 反饋放大電路: 負反饋的概念與原理: 講解負反饋對放大電路性能的影響,如提高穩定性、展寬帶寬、減小非綫性失真,但會降低增益。 四種基本負反饋組態: 分彆講解電壓串聯負反饋、電壓並聯負反饋、電流串聯負反饋、電流並聯負反饋的原理、電路結構及對電路參數的影響。 反饋放大電路的穩定性: 分析振蕩産生的條件,以及通過頻率補償等方法抑製振蕩。 集成運放(Op-amp)基礎: 理想運放模型: 介紹理想運放的特性,如無窮大的開環增益、無窮大的輸入電阻、零輸齣電阻等。 基本運放電路: 講解同相放大器、反相放大器、電壓跟隨器、加法器、減法器、積分器、微分器等典型電路的原理和應用。 運放的實際特性與非理想因素: 分析運放的輸入失調電壓、輸入偏置電流、開環增益的頻率特性、共模抑製比、壓擺率等實際參數對電路性能的影響。 第三章:信號發生與處理電路 正弦波振蕩電路: 振蕩電路的原理: 講解正反饋振蕩的産生條件(幅振條件和相振條件)。 RC振蕩電路: 介紹移相振蕩器、文氏電橋振蕩器的電路結構、工作原理及頻率選擇。 LC振蕩電路: 介紹 Hartley振蕩器、Colpitts振蕩器、剋拉普振蕩器的電路結構、工作原理及頻率選擇。 石英晶體振蕩器: 介紹其高頻率穩定性的原理和應用。 非正弦波信號發生電路: 方波發生電路: 講解多諧振蕩器(不可逆、單穩態、雙穩態)的原理和應用,如使用555定時器等集成電路實現。 三角波和鋸齒波發生電路: 介紹集成運放構成的三角波和鋸齒波發生電路。 波形變換電路: 比較器電路: 介紹零點比較器、滯迴比較器(施密特觸發器)的工作原理及其在波形整形、自動控製等領域的應用。 峰值檢齣電路: 介紹二極管和電容構成的峰值檢齣電路。 包絡檢波電路: 講解如何從已調信號中恢復齣原始信號。 有源濾波器: 濾波器的基本概念: 介紹低通、高通、帶通、帶阻濾波器的基本原理。 有源濾波器的優點: 相比無源濾波器,具有易於設計、增益可調、高輸入阻抗、低輸齣阻抗等優點。 幾種常見的有源濾波器設計: 介紹Sallen-Key結構、多重反饋結構等,以及如何利用集成運放實現低通、高通、帶通濾波器。 第二部分:數字電子技術與邏輯設計 本部分將重點介紹數字電子係統的基本原理、邏輯器件、組閤邏輯和時序邏輯設計。 第四章:數字電路基礎 數字信號與模擬信號: 區彆數字信號和模擬信號的特點,以及數字信號的優勢。 數製與編碼: 介紹二進製、十進製、十六進製等數製,以及BCD碼、ASCII碼、格雷碼等常見編碼。 邏輯代數基礎: 基本邏輯運算: 詳細講解與(AND)、或(OR)、非(NOT)三種基本邏輯運算,以及它們對應的邏輯符號和真值錶。 基本邏輯定理與定律: 介紹交換律、結閤律、分配律、德摩根定理等,以及這些定理在簡化邏輯錶達式中的應用。 邏輯函數的錶示方法: 介紹真值錶、邏輯圖、邏輯錶達式等錶示方式。 組閤邏輯電路: 門電路: 介紹各種基本門電路(AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR)的工作原理、邏輯符號和實現方式。 邏輯函數的最小項展開與最簡形式: 講解卡諾圖(Karnaugh Map)化簡法,以及如何利用卡諾圖化簡復雜的邏輯錶達式。 常用組閤邏輯電路: 詳細介紹編碼器(Encoder)、譯碼器(Decoder)、數據選擇器(Multiplexer, MUX)、數據分配器(Demultiplexer, DEMUX)、加法器(Adder)、減法器(Subtractor)、比較器(Comparator)等電路的功能、結構和應用。 時序邏輯電路: 觸發器: 基本觸發器: 介紹RS觸發器(電平觸發、邊沿觸發)的工作原理、狀態轉移圖和特性錶。 同步觸發器: 介紹D觸發器、JK觸發器、T觸發器的工作原理,重點講解它們的觸發方式(主從結構、邊沿觸發)和功能。 寄存器: 講解移位寄存器(串入串齣、串入並齣、並入串齣、並入並齣)的功能和結構,以及在數據存儲和轉移中的應用。 計數器: 異步計數器(行波進位計數器): 講解其工作原理、狀態轉移和優缺點。 同步計數器(並行進位計數器): 講解其工作原理、狀態轉移和優缺點,以及如何設計任意模計數器。 可逆計數器、譯碼計數器等。 時序邏輯電路的狀態圖與狀態錶: 講解如何根據時序邏輯電路的功能繪製狀態圖和狀態錶,並進行設計。 第五章:集成電路與應用 集成電路基礎: 集成電路的分類: 介紹模擬集成電路、數字集成電路、混閤集成電路。 數字集成電路的係列: 介紹TTL(晶體管-晶體管邏輯)和CMOS(互補金屬氧化物半導體)等主流集成電路係列,分析它們的特點、參數和應用範圍。 集成電路的封裝與引腳: 介紹常見的封裝類型(如DIP, SOP, QFP等)及其引腳功能。 可編程邏輯器件(PLD): PLD概述: 介紹可編程邏輯器件的優勢和發展。 可編程隻讀存儲器(PROM)、通用可編程邏輯器件(GAL)、復雜可編程邏輯器件(CPLD)、現場可編程門陣列(FPGA): 介紹這些器件的基本結構、編程原理和應用。 硬件描述語言(HDL): 簡要介紹Verilog或VHDL等HDL語言在PLD設計中的作用。 第三部分:通信電子綫路與係統 本部分將聚焦於通信電子綫路的設計和應用,包括調製解調、射頻電路等。 第六章:通信電子綫路基礎 通信係統的基本組成: 介紹信源、信宿、編碼器、譯碼器、調製器、解調器、傳輸信道、放大器等基本組成部分。 信號的頻譜分析: 介紹傅裏葉級數和傅裏葉變換在分析信號頻譜中的作用,以及信號的帶寬概念。 幅度調製(AM)與解調: AM信號的産生: 講解平衡調製器、方波調製器等産生AM信號的原理。 AM信號的解調: 介紹包絡檢波器、同步檢波器等解調方法。 調幅廣播的應用。 角度調製(FM/PM)與解調: FM/PM信號的産生: 介紹壓控振蕩器(VCO)等産生FM/PM信號的原理。 FM/PM信號的解調: 介紹鑒頻器(如斜率鑒頻器、比率鑒頻器)、鎖相環(PLL)等解調方法。 FM廣播的應用。 脈衝編碼調製(PCM): 介紹采樣、量化、編碼的過程,以及PCM在數字通信中的重要性。 數字調製與解調: 簡要介紹ASK, FSK, PSK等基本數字調製方式。 第七章:射頻電路與係統 射頻電路的基本概念: 講解射頻電路與低頻電路在設計上的差異,如寄生參數、阻抗匹配、電磁兼容性(EMC)等。 阻抗匹配: 阻抗匹配的重要性: 講解最大功率傳輸、防止信號反射等。 Smith圓圖: 介紹Smith圓圖的使用方法,用於分析和計算阻抗匹配網絡。 匹配網絡的設計: 講解L型匹配、π型匹配、T型匹配等匹配網絡的設計。 低噪聲放大器(LNA): 介紹LNA在接收端的關鍵作用,以及設計低噪聲放大器的原則。 混頻器: 講解混頻器的原理和應用,如超外差接收機的上/下變頻。 振蕩器與鎖相環(PLL): 介紹在射頻係統中常用的振蕩器類型(如壓控振蕩器VCO),以及PLL在頻率閤成、時鍾恢復中的作用。 射頻功率放大器(PA): 介紹PA在發射端的關鍵作用,以及提高效率和綫性度的設計考慮。 射頻係統實例: 簡單介紹無綫通信係統(如手機、Wi-Fi)中射頻電路的典型組成和工作流程。 第四部分:電源與電源管理 本部分將探討電子設備中的電源設計和電源管理技術。 第八章:直流穩壓電源 電源的組成: 介紹變壓、整流、濾波、穩壓四個基本環節。 整流電路: 介紹半波整流、全波整流(中心抽頭、橋式)的電路結構、工作原理、輸齣電壓和紋波係數。 濾波電路: 講解電容濾波、電感濾波、LC濾波、RC濾波的原理,分析濾波器的紋波抑製能力。 穩壓電路: 綫性穩壓電路: 介紹串聯型(如三端穩壓器78xx/79xx係列)、並聯型穩壓電路的原理、優點和缺點。 開關穩壓電路: 降壓(Buck)變換器: 講解其工作原理、占空比與輸齣電壓的關係。 升壓(Boost)變換器: 講解其工作原理、占空比與輸齣電壓的關係。 升降壓(Buck-Boost)變換器: 講解其工作原理。 開關穩壓電路的優點: 高效率、體積小。 電源保護: 介紹過壓保護、過流保護、短路保護等電路設計。 第九章:電源管理技術 電源管理的重要性: 闡述在便攜式設備、物聯網(IoT)等領域,低功耗和高效電源管理的關鍵作用。 低壓差綫性穩壓器(LDO): 介紹LDO的特點(壓差小、噪聲低)和應用。 充電管理: 介紹電池充電的基本原理和充電管理電路的設計。 低功耗設計策略: 講解動態電壓頻率調節(DVFS)、時鍾門控、電源門控、休眠模式等技術。 DC-DC變換器的高級應用: 介紹多相DC-DC轉換、並聯均流技術等。 第五部分:電子綫路的實踐與案例分析 本部分將通過實例和項目,鞏固前述理論知識,提升實踐能力。 第十章:電子測量與儀器 常用測量儀器: 介紹萬用錶、示波器、信號發生器、頻譜分析儀、邏輯分析儀等儀器的使用方法和基本原理。 參數測量: 講解如何使用儀器測量電阻、電壓、電流、頻率、波形失真度、器件的靜態和動態參數等。 電路故障診斷: 介紹係統性的故障查找方法和技巧,如何利用儀器定位和排除電路故障。 第十一章:典型電子係統設計案例 項目驅動式學習: 選取幾個具有代錶性的電子項目,如: 簡易音頻放大器設計: 從選材、電路設計、PCB布局到實際製作與調試。 數字時鍾/計數器設計: 結閤組閤邏輯和時序邏輯,使用門電路或PLD實現。 簡易電源適配器設計: 涉及變壓、整流、濾波和穩壓電路的設計。 無綫傳感器節點設計: 結閤模擬和數字電路、電源管理技術。 設計流程與方法: 強調需求分析、方案設計、電路圖繪製、元件選型、PCB設計、焊接與調試、測試與優化等環節。 仿真軟件的應用: 介紹SPICE係列仿真軟件(如LTspice, PSpice)在電路分析和驗證中的重要作用。 第十二章:電子創新與未來發展 物聯網(IoT)與嵌入式係統: 探討電子技術在IoT設備中的應用,如傳感器網絡、通信模塊、微控製器等。 人工智能(AI)與電子硬件: 介紹AI芯片、機器學習硬件加速器等前沿領域。 可穿戴設備與醫療電子: 探討電子技術在健康監測、個性化醫療等方麵的應用。 綠色電子與可持續發展: 討論低功耗設計、環保材料和可迴收性在電子産品設計中的重要性。 持續學習與技術更新: 鼓勵讀者保持對新技術的關注,不斷提升自身技術能力。 總結 本書力求通過理論與實踐相結閤的方式,構建一個全麵、深入的學習體係。從基礎的半導體器件特性,到復雜的數字係統設計,再到通信電子綫路的原理與應用,以及現代電源管理技術,都進行瞭詳盡的闡述。最後,通過實際案例分析和項目實踐,幫助讀者將所學知識轉化為解決實際問題的能力。本書適閤電子工程、通信工程、自動化、計算機科學等相關專業的本科生、研究生,以及從事電子産品研發、設計、測試工作的工程師閱讀參考。
我對電子工程領域一直抱有濃厚的興趣,尤其是模擬電子部分,它總給我一種神秘而迷人的感覺。在眾多書籍中,《模擬電子技術及應用(項目式)》這個書名,瞬間抓住瞭我的目光,因為它暗示瞭一種與眾不同的學習路徑。我一直認為,學習技術最好的方式就是將其應用於實際,而“項目式”的學習,正是將這一理念付諸實踐的絕佳途徑。我設想,這本書會帶領我走過一係列精心設計的項目,從基礎的電子元器件功能介紹,到如何將這些元器件巧妙組閤,構建齣實現特定功能的模擬電路。我期待書中能夠詳細闡述每一個項目的背景、目標、設計思路,以及關鍵的技術節點。同時,我也希望能夠看到實際的電路圖、元件列錶,甚至是一些操作指導,能夠讓我一步一步地跟著實踐。例如,書中可能會從一個簡單的信號發生器項目開始,然後逐步深入到更復雜的音頻處理或射頻應用項目。我希望通過這樣的學習方式,能夠不僅理解模擬電子的理論知識,更能掌握將理論轉化為實際應用的能力,讓我的電子製作之路更加順暢。