编辑推荐
针对性强;切合职业教育的培养目标,侧重技能传授,弱化理论,强化实践内容。
体例新颖:从人类常规的思维模式出发,对教材的内容编排进行全新的尝试,打破传统教材的编写框架;讲解的内容先由工程实例导入,然后展开理论描述,更符合老师的教学要求,也方便学生透彻地理解理论知识在工程中的运用。
注重人文:注重人文与科技的结合,在教材中适当增加人文方面的知识,激发学生的学习兴趣。
方便教学:以立体化精品教材为构建目标,部分课程配套实训教材;网上提供完备的电子教案、习题参考答案等教学资源,适合教学需要。
基于Multisin 11.0和PROTEUS 7.8
内容上突出应用性、强调技能培训、体现先进性
形式上项目驱动、任务引领
内容简介
《电子电路工程训练与设计仿真》采用全新体例编写。包括电子工艺基础知识、常用电子仪器仪表的使用、电子产品制作的调试与检验工艺、电子电路仿真工具、电子电路设计基础、电子电路设计实例6个项目共18个技能训练任务,在内容上注意了广泛性、科学性和实用性,从工程实际的角度,培养学生分析和解决实际问题的能力、工程实践能力和创新意识。除附有大量工程案例外,每章还附有选择题、填空题、问答题及仿真操作题等多种题型供读者练习。
作者简介
孙晓艳,无锡职业技术学院,副教授,作为双师型教师,对所从事的专业教学工作具有扎实的理论基础和丰富的工程实践能力。完成了多篇有关课程教改与实践以及科研论文多篇,并在自2003年至2012年学院各届教学年会上分别获优秀论文二等奖一篇、三等奖七篇。
内页插图
目录
项目1 电子工艺基础知识
项目2 常用电子仪器仪表的使用
项目3 电子产品制作调试与检验工艺
项目4 电子线路仿真
项目5 电子电路设计与实践基础
项目6 电子电路设计实例
前言/序言
电子技术是高等院校电类专业教学中的一门重要的、实践性很强的专业基础课,本书是为该课程的实践课编写的教材,旨在通过实践环节的锻炼,使学生巩固所学理论知识,提高实际动手能力、工程设计能力及应用创新能力。本书根据电子技术的发展及电子实训课程的改革要求,结合当前基础电子领域中的一些新技术和新方法编写而成,加强了EDA技术的应用。考虑到高等职业教育技能训练的特点,本书内容尽量与国家职业技能鉴定规范相结合,充分体现高职高专人才培养的特点,力求融传授知识、发展能力、提高素质为一体,以操作工艺为主线,对学生进行规范化的工程技能训练,以提高学生的综合素质,多角度、全方位地体现高职教育的教学特色。
本书在编写内容选用上遵循“突出应用性、强调技能培训、体现先进性”的原则,把握实用性、新颖性和可操作性的原则,注重提高学生的实际动手能力、综合应用能力和岗位适应能力,并培养学生的生产实践能力,因此采用了“项目驱动、任务引领”的形式,通过对典型项目的学习和实践制作,引导学生在“做中学”,在“教、学、做”一体化的训练中了解电子工艺基础知识、电子技术课程设计的方法,掌握常用电子仪器仪表的使用以及电子产品制作、调试与检验工艺,学会使用电子电路仿真软件Multisim11.0和PROTEUS7.8,提高电子电路故障分析与处理能力。
本书内容可按照32~48学时安排。推荐学时分配:项目1为4~6学时,项目2为8~10学时,项目3为4~6学时,项目4为4~8学时,项目5为2~4学时,项目6为10~14学时。教师可根据不同的使用专业灵活安排学时,课堂重点以具体任务导入,进行任务分析,并在任务相关知识点中介绍任务原理、任务操作技能、计算机仿真和测试方法等,通过任务的实施步骤将实践技能的训练与理论知识相融合,对学生的实践技能进行多层次的培养,充分提高学生系统开发的综合实践能力,使学生掌握电子电路分析、仿真、制作与调试等关键技术,能够对电子产品从设计、制作到安装、调试的全过程有完整而系统的认识,进而为以后从事电类专业工作奠定良好基础。在设计性任务中,给出具体技术要求和部分参考电路,以促使学生自主钻研,自行完成电路的设计、安装和调试的全过程。本书每个任务后附有任务小结和习题,与知识内容紧密配合,深度适当,可安排学生课后阅读和练习,以检验自己对任务相关知识的掌握程度。
本书由无锡职业技术学院孙晓艳担任主编,华旭奋、周洁担任副主编,戴新敏担任主审。作为无锡职业技术学院电子技术基础精品课程建设项目之一,本书的编写工作得到了学院领导的大力支持,在此表示衷心的感谢!同时感谢自动化21291班孙铎、李凯同学及控制学院的部分同学在本书编写过程中参与了部分典型案例仿真与制作工作,提供了宝贵的第一手材料。在编写本书的过程中,我们参考了许多资料,在此也向这些资料的作者致谢!
现代电子技术应用与实践 本书旨在为读者提供一个全面而深入的现代电子技术学习平台,聚焦于电子产品设计、开发与实际应用的全过程。我们将从基础理论入手,循序渐进地引导读者掌握核心概念,并通过大量的案例分析和实践项目,提升读者的动手能力和解决实际问题的能力。本书内容广泛,涵盖了从数字逻辑到嵌入式系统,从传感器技术到通信原理等多个电子技术领域的重要知识点,并紧密结合当前电子行业的发展趋势和市场需求,为读者未来的职业发展打下坚实的基础。 第一部分:电子技术基础与核心理论 本部分将为读者构建坚实的电子技术理论基础,确保读者能够理解和掌握电子元器件的工作原理、电路分析方法以及基本的电子系统构成。 1.1 模拟电子电路基础: 半导体器件原理: 深入剖析 PN 结的形成与导电机制,详细介绍二极管、三极管(BJT)和场效应管(FET)的结构、特性和工作区域。我们将通过图示和数学模型,清晰地展示这些基本器件如何实现信号的放大、开关和调制等功能。 放大电路: 讲解不同类型的单级和多级放大电路,包括共发射极放大器、共集电极放大器、共基极放大器以及差分放大器等。重点分析放大电路的增益、输入阻抗、输出阻抗、频率响应和稳定性等关键参数,并指导读者如何根据具体需求设计和优化放大电路。 反馈电路: 阐述负反馈和正反馈的概念及其对放大电路性能的影响。分析串联反馈、并联反馈、电压串联反馈、电流串联反馈等反馈组态,以及如何利用反馈电路提高放大器的稳定性、线性度和带宽。 振荡器电路: 介绍产生周期性电信号的振荡器原理,包括 RC 振荡器、LC 振荡器和晶体振荡器等。讲解不同振荡器电路的结构、工作条件和频率选择方法,并探讨振荡器的频率稳定性和波形失真问题。 信号处理电路: 涵盖滤波器(低通、高通、带通、带阻)、比较器、积分器、微分器等基本信号处理电路的设计与应用。分析这些电路在信号滤波、波形整形、信号测量等方面的作用。 1.2 数字电子电路基础: 逻辑门电路: 详细介绍基本逻辑门(与门、或门、非门)和复合逻辑门(与非门、或非门、异或门、同或门)的逻辑功能、真值表和电路实现。 组合逻辑电路: 讲解如何使用逻辑门构建复杂的组合逻辑电路,包括编码器、译码器、多路选择器、数据分配器、加法器、减法器等。我们将引入卡诺图和布尔代数化简方法,指导读者进行逻辑电路的优化设计。 时序逻辑电路: 介绍触发器(SR、JK、D、T)的工作原理和状态转移特性。讲解寄存器、计数器(异步、同步)、移位寄存器等时序逻辑电路的功能和设计方法。 数模与模数转换: 阐述数字信号与模拟信号之间的转换原理。介绍数模转换器(DAC)和模数转换器(ADC)的基本结构、工作方式和关键参数,并分析其在数据采集和信号处理中的应用。 1.3 电路分析与测量技术: 电路分析基本定律: 复习欧姆定律、基尔霍夫电压定律(KVL)和电流定律(KCL),以及戴维宁定理、诺顿定理、叠加定理等电路分析方法。 交流电路分析: 介绍复数表示法、阻抗和导纳的概念,以及RLC串联和并联电路的相量分析。 瞬态响应分析: 讲解电容和电感在电路中的瞬态响应,包括一阶和二阶电路的暂态过程。 常用测量仪器: 详细介绍示波器、万用表、信号发生器、频谱分析仪等常用电子测量仪器的原理、使用方法和注意事项。通过实际操作指导,帮助读者掌握电路的测量和调试技巧。 第二部分:现代电子技术应用与设计 本部分将带领读者将理论知识应用于实际设计中,重点关注当前热门的电子技术领域,并通过具体案例和项目实践,培养读者的工程设计能力。 2.1 微处理器与嵌入式系统: 微处理器架构与指令集: 介绍微处理器的基本工作原理,包括 CPU、内存、I/O 接口等组成部分。讲解不同指令集架构(如 ARM、RISC-V)的特点和应用。 嵌入式系统开发: 深入讲解嵌入式系统的软硬件协同设计。包括微控制器(MCU)的选择与编程、外设接口(GPIO、UART、SPI、I2C)的使用、中断处理、实时操作系统(RTOS)的基本概念和应用。 传感器与驱动: 介绍各类常用传感器的原理和接口技术,如温度传感器、湿度传感器、光敏传感器、加速度传感器、距离传感器等。学习如何编写驱动程序,使嵌入式系统能够准确地采集和处理传感器数据。 人机交互设计: 讲解如何设计用户友好的交互界面,包括 LCD 显示屏、LED 指示灯、按键、触摸屏等输入/输出设备的接口和驱动。 2.2 通信技术基础与应用: 通信系统模型: 介绍通信系统的基本组成部分,包括信源、信宿、调制解调器、信道和噪声。 信号调制与解调: 讲解模拟调制(AM、FM、PM)和数字调制(ASK、FSK、PSK、QAM)的基本原理和实现。 通信协议: 介绍常用的通信协议,如串口通信(RS-232、RS-485)、USB、以太网等,并讲解其在数据传输中的应用。 无线通信技术: 介绍蓝牙、Wi-Fi、LoRa 等无线通信技术的原理、特点和应用场景。 物联网(IoT)通信: 讲解 IoT 设备的通信架构,以及 MQTT、CoAP 等轻量级通信协议在 IoT 平台中的应用。 2.3 电源管理与功率电子: 线性电源与开关电源: 深入分析线性稳压器和开关电源(Buck、Boost、Buck-Boost)的工作原理、效率和纹波特性。 功率器件: 介绍功率二极管、功率三极管、MOSFET、IGBT 等功率器件的特性和选型。 功率转换电路: 讲解 AC-DC、DC-AC、DC-DC 等功率转换电路的设计和应用,重点关注高效率和高功率密度设计。 电池管理系统(BMS): 介绍锂电池的充放电管理、过充过放保护、温度监控等 BMS 的核心功能。 2.4 PCB 设计与制造: PCB 设计流程: 详细介绍原理图绘制、PCB 布局、布线、过孔设计、电源地平面设计等 PCB 设计流程。 PCB 设计软件: 介绍主流的 PCB 设计软件(如 Altium Designer, KiCad, Eagle)的使用方法和技巧。 信号完整性与电源完整性: 讲解高频信号传输中的信号完整性问题,以及电源分配网络(PDN)的设计和优化。 PCB 制造与焊接: 简述 PCB 的制造工艺和贴片、插件等焊接技术。 第三部分:项目实践与创新设计 本部分将通过一系列贴近实际的工程项目,引导读者将所学知识融会贯通,并激发读者的创新设计思维。 3.1 智能家居系统设计: 项目概述: 设计一套基于微控制器的智能家居系统,实现灯光控制、温湿度监测、环境参数采集等功能。 技术要点: 传感器数据采集、无线通信模块(如 Wi-Fi 或 Zigbee)的应用、上位机或手机 App 的远程控制。 实践环节: 硬件选型、电路设计、嵌入式软件开发、系统集成与调试。 3.2 便携式数据采集与记录仪: 项目概述: 设计一款能够实时采集多路模拟信号并存储的便携式数据记录仪。 技术要点: 高精度 ADC 芯片的应用、SD 卡存储接口、实时时钟(RTC)的应用、低功耗设计。 实践环节: 信号调理电路设计、模数转换配置、文件系统应用、低功耗模式的实现。 3.3 DIY 数字示波器或信号发生器: 项目概述: 利用开源硬件和软件,搭建一个功能简化的数字示波器或信号发生器。 技术要点: 高速 ADC/DAC 芯片的选择、FPGA 或 STM32 等主控器的应用、人机交互界面的设计。 实践环节: 信号采集与显示算法的实现、用户界面开发、外设接口的驱动编写。 3.4 基于单片机的智能机器人: 项目概述: 设计一款具有避障、循迹、遥控功能的智能小车机器人。 技术要点: 直流电机驱动、超声波或红外避障传感器、红外循迹传感器、无线通信模块(如蓝牙或 2.4G 射频)。 实践环节: 电机控制算法、传感器数据融合、运动控制策略的实现。 本书将紧密结合行业发展动态,引入最新的电子技术和设计理念,鼓励读者在实践中不断探索和创新。通过理论学习与实践项目的有机结合,本书旨在培养具备扎实理论功底、卓越工程实践能力和创新精神的现代电子技术人才。