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內容簡介: |
本书以NI公司的Multisim Workbench、EVIS和rogel的测试仪器为平台,从仿真、虚拟仪器和实际测试仪器等三方面对模拟电子技术进行分析,并且提供了一些扩展性的设计内容,力图全面反映模拟电子设计技术的发展趋势。
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關於作者: |
何宾,著名的嵌入式技术和EDA技术专家,长期从事电子设计自动化方面的教学和科研工作,与全球多家知名的半导体厂商和EDA工具厂商大学计划保持紧密合作。目前已经出版嵌入式和EDA方面的著作近30部,内容涵盖电路仿真、电路设计、可编程逻辑器件、数字信号处理、单片机、嵌入式系统、片上可编程系统等。典型的代表作有《Xilinx FPGA设计权威指南》、《Altium Designer13.0电路设计、仿真与验证权威指南》、《Xilinx FPGA数字设计-从门级到行为级的双重描述》、《Xilinx FPGA数字信号处理权威指南-从HDL、模型到C的描述》、《模拟与数字系统协同设计权威指南-Cypress集成开发环境》、《STC单片机原理及应用》、《Altium Designer15.0电路仿真、设计、验证与工艺实现权威指南》、《STC单片机C语言程序设计》。
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目錄:
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目录
第 章构建模拟电子系统的基本知识1
1.1电阻1
1.1.1轴向引线型电阻1
1.1.2电阻网络4
1.1.3贴片式电阻元件的封装5
1.2电容6
1.2.1功能6
1.2.2有极性电容7
1.2.3无极性电容9
1.2.4聚苯乙烯电容9
1.2.5真实的电容值9
1.2.6电容的寄生效应10
1.2.7寄生电容13
1.2.8不同类型电容比较15
1.3面包板16
1.3.1面包板结构和功能16
1.3.2寄生电容18
第 章SPICE仿真工具20
2.1Multisim Live特性及其应用20
2.1.1登陆Multisim Live20
2.1.2Multisim Live设计流程21
2.2ADIsimPE仿真工具特性及应用30
2.2.1下载和安装ADIsimPE仿真工具30
2.2.2ADIsimPE仿真工具基本设计流程32
第 章测试仪器原理38
3.1数字示波器原理38
3.1.1信号的基本概念38
3.1.2示波器类型41
3.1.3数字示波器基本原理41
3.1.4性能参数42
3.1.4触发方式51
3.1.5X-Y模式58
3.2信号发生器原理58
3.2.1信号发生器功能58
3.2.2信号发生器的类型60
3.2.3工作原理60
3.3.4性能参数63
3.3线性直流电源原理70
3.3.1工作原理70
3.3.2工作模式71
3.3.2性能参数72
3.3.3扩展应用73
3.4数字万用表原理74
3.4.1工作原理75
3.4.2性能参数75
3.5频谱分析仪原理76
3.5.1信号的时域和频域表示76
3.5.2频谱分析仪的用途77
3.5.3频谱分析仪种类78
3.5.4性能参数84
3.6直流电子负载87
第 章信号时域和频率表示90
4.1实验目的90
4.2实验材料及仪器90
4.3MDO3054混合域示波器主要功能90
4.3.1常见按钮和菜单91
4.3.2前面板菜单按钮91
4.3.3频谱分析控件操作面板92
4.3.4其他控制92
4.3实验原理94
4.3.1设置任意函数发生器94
4.3.2正弦信号的时域分析95
4.3.3正弦信号的频域分析97
第 章二极管电路设计与验证103
5.1二极管IV曲线测量103
5.1.1实验目的103
5.1.2实验材料及仪器103
5.1.3电路设计原理103
5.1.4硬件测试电路104
5.1.5测试结果分析106
5.2半波整流电路设计和验证107
5.2.1实验目的107
5.2.2实验材料及仪器107
5.2.3电路设计原理107
5.2.4硬件测试电路108
5.2.5测试结果分析109
5.3全波整流电路设计和验证110
5.3.1实验目的110
5.3.2实验材料及仪器110
5.3.3电路设计原理111
5.3.4硬件测试电路112
5.3.5测试结果分析113
5.4桥式整流电路设计和验证113
5.4.1实验目的113
5.4.2实验材料及仪器114
5.4.3电路设计原理114
5.4.4硬件测试电路115
5.4.5测试结果分析116
5.5限幅电路设计和验证117
5.5.1实验目的117
5.5.2实验材料及仪器117
5.5.3电路设计原理118
5.5.4硬件测试电路119
5.5.5测试结果分析120
5.6交流耦合和直流恢复电路设计和验证122
5.6.1实验目的122
5.6.2实验材料及仪器122
5.6.3电路设计原理122
5.6.4硬件测试电路124
5.6.5测试结果分析125
5.7可变衰减器设计和验证126
5.7.1实验目的126
5.7.2实验材料及仪器126
5.7.3电路设计原理126
5.7.4硬件测试电路128
5.7.5测试结果分析129
第 章 双极结型晶体管电路设计与验证131
6.1BJT用作二极管131
6.1.1实验目的131
6.1.2实验材料及仪器131
6.1.3电路设计原理131
6.1.4硬件测试电路133
6.1.5测试结果分析134
6.2BJT输出特性曲线测量135
6.2.1实验目的135
6.2.2实验材料及仪器136
6.2.3电路设计原理136
6.2.4阶梯波生成方法138
6.2.5硬件测试电路140
6.2.6测试结果分析142
6.3BJT共射极放大电路设计和验证145
6.3.1实验目的145
6.3.2实验材料及仪器145
6.3.3电路设计原理145
6.3.4硬件测试电路146
6.3.5测试结果分析148
6.4BJT镜像电流源设计和验证148
6.4.1实验目的149
6.4.2实验材料及仪器149
6.4.3电路设计原理149
6.4.4硬件测试电路150
6.6.4测试结果分析151
6.5基极电流补偿镜像电流源152
6.5.1实验目的152
6.5.2实验材料及仪器152
6.5.3电路设计原理152
6.5.4硬件测试电路153
6.5.5测试结果分析155
6.6零增益放大器设计和验证156
6.6.1实验目的156
6.6.2实验材料及仪器156
6.6.3电路设计原理156
6.6.4硬件测试电路158
6.6.5测试结果分析159
6.7稳压电流源设计和验证160
6.7.1实验目的161
6.7.2实验材料及仪器161
6.7.3电路设计原理161
6.7.4硬件测试电路162
6.7.5测试结果分析163
6.8并联整流器设计和验证164
6.8.1实验目的164
6.8.2实验材料及仪器164
6.8.3电路设计原理164
6.8.4硬件测试电路166
6.8.5测试结果分析167
6.9射极跟随器设计和验证169
6.9.1实验目的169
6.9.2实验材料及仪器169
6.9.3电路设计原理169
6.9.4硬件测试电路170
6.9.5测试结果分析171
6.10差模输入差分放大器电路设计和验证172
6.10.1实验目的172
6.10.2实验材料及仪器173
6.10.3电路设计原理173
6.10.4硬件测试电路175
6.10.5测试结果分析177
6.11共模输入差分放大器电路设计和验证178
6.11.1实验目的178
6.11.2实验材料及仪器178
6.11.3电路设计原理179
6.11.4硬件测试电路179
6.11.5测试结果分析181
第 章 金属氧化物场效应晶体管电路设计与验证182
7.1MOS用作二极管电路测试182
7.1.1实验目的182
7.1.2实验材料及仪器182
7.1.3电路设计原理182
7.1.4硬件测试电路184
7.1.5测试结果分析185
7.2MOS输出曲线测量186
7.2.1实验目的187
7.2.2实验材料及仪器187
7.2.3电路设计原理187
7.2.4硬件测试电路188
7.2.4测试结果分析190
7.3MOS转移特性曲线测量192
7.3.1实验目的192
7.3.2实验材料及仪器192
7.3.3电路设计原理193
7.3.4硬件测试电路195
7.3.5测试结果分析196
7.4MOS共源极放大电路设计和验证200
7.4.1实验目的201
7.4.2实验材料及仪器201
7.4.3电路设计原理201
7.4.4硬件测试电路202
7.4.5测试结果分析203
7.5MOS镜像电流源电路设计和验证204
7.5.1实验目的205
7.5.2实验材料及仪器205
7.5.3电路设计原理205
7.5.4硬件测试电路206
7.5.5测试结果分析207
7.6零增益放大器电路设计和验证208
7.6.1实验目的208
7.6.2实验材料及仪器208
7.6.3电路设计原理209
7.6.4硬件测试电路210
7.6.5测试结果分析211
7.7源极跟随器电路设计和验证212
7.7.1实验目的212
7.7.2实验材料及仪器213
7.7.3电路设计原理213
7.7.4硬件测试电路214
7.7.5测试结果分析215
7.8差模输入差分放大器电路设计和验证216
7.8.1实验目的216
7.8.2实验材料及仪器216
7.8.3电路设计原理217
7.8.4硬件测试电路218
7.8.5测试结果分析219
7.9共模输入差分放大器电路设计和验证220
7.9.1实验目的220
7.9.2实验材料及仪器221
7.9.3电路设计原理221
7.9.4硬件测试电路221
7.9.5测试结果分析223
第 章集成运算放大器电路设计与验证224
8.1同相放大器电路设计和验证224
8.1.1实验目的224
8.1.2实验材料及仪器224
8.1.3电路设计原理224
8.1.4硬件测试电路226
8.1.5测试结果分析227
8.2反相放大器电路设计和验证227
8.2.1实验目的228
8.2.2实验材料及仪器228
8.2.3电路设计原理228
8.2.4硬件测试电路229
8.2.5测试结果分析230
8.3电压跟随器电路设计和验证231
8.3.1实验目的231
8.3.2实验材料及仪器231
8.3.3电路设计原理232
8.3.4硬件测试电路233
8.3.5测试结果分析234
8.4加法器电路设计和验证234
8.4.1实验目的234
8.4.2实验材料及仪器235
8.4.3电路设计原理235
8.4.4硬件测试电路236
8.4.5测试结果分析237
8.5积分器电路设计和验证238
8.5.1实验目的238
8.5.2实验材料及仪器238
8.5.3电路设计原理239
8.5.4硬件测试电路240
8.5.5测试结果分析241
8.6微分器电路设计和验证242
8.6.1实验目的242
8.6.2实验材料及仪器242
8.6.3电路设计原理242
8.6.4硬件测试电路243
8.6.5测试结果分析244
8.7半波整流器电路设计和验证245
8.7.1实验目的245
8.7.2实验材料及仪器245
8.7.3电路设计原理246
8.7.4硬件测试电路247
8.7.5测试结果分析248
8.8全波整流器电路设计和验证249
8.8.1实验目的249
8.8.2实验材料及仪器249
8.8.3电路设计原理249
8.8.4硬件测试电路251
8.8.5测试结果分析252
8.9单电源同相放大器电路设计和验证253
8.9.1实验目的253
8.9.2实验材料及仪器253
8.9.3电路设计原理253
8.9.4硬件测试电路254
8.9.5测试结果分析
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前 言
本书是《模拟电子系统设计指南从半导体、分立元件到ADI集成电路的分析与实现》一书的配套实践用书,模拟电子系统的设计能力取决于对相关理论知识的理解深度和广度,对理论知识的理解仅仅从书本上学习是远远不够的,需要通过大量的SPICE电路软件仿真以及构建和测试实际硬件电路来积累设计经验。
在编写本书的过程中,作者的学生参与了大量模拟硬件电路的构建、测试和验证工作,而他们在大学刚开始学习模电的时候,感觉特别抽象,理解起来很困难,导致他们不知道学习模拟电子技术这门课程的目的所在,当然这也是在国内大学老师和学生的通病。在我编写这本书的六个月时间内,通过给学生布置书上所提供的这些设计题目,并引导他们有针对性地从实践中重新学习模拟电子技术知识,而不是象原来一样仅仅是从书本上学习。
在他们完成我所布置的这些设计题目的过程中,首先要参考我编写的《模拟电子系统设计指南从半导体、分立元件到ADI集成电路的分析与实现》(理论篇)中相关的模拟电路理论知识,然后使用SPICE对要搭建的模拟硬件电路从不同的角度进行初步可行性验证,最后在面包板万能板上构建实际的硬件电路,并通过测试仪器从时域(包含X-Y)和频域两个不同的角度研究信号与模拟电子系统各个单元之间的内在关系。经过这个训练过程,他们从以前感觉模电是最难学、最不喜欢学的课程,如今转变为对模电内在所表现出的深层次魅力产生了浓厚兴趣。并且,现在他们可以从整体上将所学习的各门相关专业课程知识点有机联系在一起。由此可见实践实验在模拟电子课程的教与学中的重要作用。
全书分为14章,以二极管、BJT、MOSFET、集成运算放大器、功率放大器、电源管理器为主线,将模拟电子课程中需要掌握的重要知识点通过实验进行了系统化融合。作者的学生王中正负责本书第5~第10章实验内容的设计和验证,唐思怡负责本书第11章~第14章实验内容的设计和验证。此外,汤宗美负责本书教学课件的制作。作者承担对全书的文字整理、实验结构的确认以及审阅工作。
在编写本书的过程中,ADI大学计划提供了芯片和经费资助;NI大学计划提供了正版Multisim Designer 14.0工具的授权,以及Elvis平台;TEKTRONIX(泰克)公司大学计划提供了程控电源、信号发生器、混合域示波器、数字万用表以及经费资助。正是由于这些公司的鼎力支持和帮助,才使得我能够高质量地完成本书的编写工作,在此向他们的支持表示衷心的感谢。通过本书的编写,使得教育界和产业界能够更紧密地进行合作,并且可以全方位地帮助教育界的老师将最新的模拟电子设计软件工具和硬件平台介绍给广大学生,同时也为产业界培养更多能够从事相关工作的工程技术人员,这是一种双赢的合作。
最后,感谢电子工业出版社各位编辑对本书出版给予的帮助和支持,由于作者水平有限,书中难免出现不足之处,请读者不吝指出,帮助作者进一步地完善本书的内容。
著者
2017年4月于北京
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