具体描述
基本信息
书名：电子技能实训教程(高职高专电子信息专业系列教材)
定价：21.00元
作者：张永枫,李益民,熊保辉
出版社：清华大学出版社
出版日期：2009-10-01
ISBN：9787302207368
字数：
页码：
版次：1
装帧：平装
开本：16开
商品重量：0.359kg
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内容提要
本教材共分5篇。篇有4个实训项目，是电子实训的基础，讲述常用电子仪器电阻、电容、电感、二极管及三极管的使用常识，以及电子电路装接技术。第2篇有6个实训项目，是电路的基本训练内容。第3篇有l0个实训项目，是模拟电路的基本实训，以模拟集成器件应用为主，有集成运放、集成功放、集成稳压器件的应用。第4篇有l4个实训项目，是数字电路的基本实训，采用实用的数字集成器件，如TTL器件多采用74LS系列，淘汰了74××系列；MOS器件多用高速CMOS的74HC系列。第5篇有8个实训项目，是模拟与数字电路的综合实训，每个实训项目篇幅都比较大，完成1个实训项目的时间要长些；内容以集成器件应用为主，有集成运放、集成功放、集成稳压、集成A／D等器件的应用。
本教材实训项目的形式比较活泼新颖，内容扩展自由，重点和重点内容层次分明，有利于使用者阅读操作。本书适合作为高职高专院校电子信息类专业教材。
目录
篇 电子实训基础知识
实训项目1 常用电子仪器使用
实训项目2 电阻、电容、电感使用常识
实训项目3 二极管、三极管使用常识
实训项目4 电子电路装接工艺
第2篇 电路基本训练
实训项目5 戴维南定理与叠加定理
实训项目6 分流、分压与用表设计
实训项目7 日光灯装接与测试
实训项目8 RC微分、积分与耦合电路
实训项目9 IC串联谐振
实训项目10 感抗、容抗与IC滤波器
第3篇 模拟电子技术基本训练
实训项目11 固定偏置基本放大电路
实训项目12 分压偏置放大电路
实训项目13 集成运放负反馈放大电路
实训项目14 反相比例运算电路
实训项目15 集成功放应用电路
实训项目16 滞回电压比较
实训项目17 逻辑笔
实训项目18 正弦波振荡器
实训项目19 直流稳压电源
实训项目20 热释电红外探测器
第4篇 数字电子技术基本训练
实训项目21 与门功能与传输特性
实训项目22 IC测试仪使用与晶体振荡器
实训项目23 简单抢答器
实训项目24 组合逻辑设计
实训项目25 计数译码显示电路
实训项目26 编码／译码与数码显示
实训项目27 555定时器应用
实训项目28 方波产生与移位寄存
实训项目29 晶体振荡器与分频器
实训项目30 计数器级联
实训项目31 电子秒表
实训项目32 编程器与可编程器件应用
实训项目33 自行车里程计
实训项目34 流水广告灯
第5篇 模拟与数字电路综合训练
实训项目35 密码电子锁
实训项目36 直流数字电压表
实训项目37 电子钟
实训项目38 多模式彩灯
实训项目39 袖珍逻辑分析仪
实训项目40 数字频率计
实训项目41 七彩变色彩灯电路
实训项目42 多媒体功放
作者介绍
文摘
序言
《现代电子技术应用指南》 前言 在信息技术日新月异的今天，电子技术作为现代科技的核心驱动力之一，其发展速度和应用范围之广令人瞩目。从日常的智能手机、家用电器，到尖端的航空航天、医疗诊断，再到日趋普及的物联网、人工智能，无不闪耀着电子技术的智慧之光。掌握扎实的电子技术基础，理解其内在原理，并能将其应用于实际问题的解决，已成为当下乃至未来人才培养的关键。 本书旨在为广大电子技术爱好者、在校学生以及行业从业人员提供一本全面、深入且实用的技术指导。我们深知，理论知识的枯燥与实践操作的缺失是许多学习者面临的瓶颈。因此，本书在内容编排上力求理论与实践相结合，既涵盖了电子技术的核心概念和基础理论，又着重于实际电路的搭建、调试与应用，引导读者在动手实践中深化理解，提升解决实际工程问题的能力。 本书的编写团队汇聚了在电子技术领域具有深厚理论功底和丰富实践经验的专家学者。我们秉持着“学以致用，学用相长”的原则，精心筛选了最具代表性和实用价值的电子技术知识点，并以清晰易懂的语言进行阐述。从基础的元器件特性到复杂的系统设计，本书力求覆盖电子技术发展的各个重要环节，帮助读者构建起一个系统、完整的知识体系。 我们希望通过本书，不仅能够帮助读者掌握电子技术的基本原理和操作技能，更能激发他们对电子科学的浓厚兴趣，培养其独立思考、勇于探索的创新精神。在快速发展的科技浪潮中，拥有一双善于发现问题、解决问题的“慧眼”，以及一双能够将其变为现实的“灵巧之手”，将是每一位未来技术人才的宝贵财富。 第一章 电子技术概述与发展趋势 本章将带领读者走进广阔的电子技术世界，首先概述电子技术的定义、发展历程及其在现代社会中的重要地位。我们将探讨电子技术如何从最初的真空管时代演进至如今的集成电路和微电子技术，以及半导体材料、信息论等基础理论的出现如何推动了电子技术的飞跃。 接着，我们将深入剖析当前电子技术发展的主要前沿领域，包括但不限于： 集成电路（IC）与超大规模集成电路（VLSI）： 介绍芯片的制造工艺、摩尔定律的演进，以及CPU、GPU、FPGA等不同类型集成电路的特点与应用。我们将重点关注先进的制程技术（如FinFET、GAAFET）以及未来在小型化、高性能化方面的发展潜力。 微处理器与嵌入式系统： 讲解微处理器的基本架构（如RISC-V、ARM），嵌入式系统的组成（CPU、内存、外设），以及其在物联网设备、智能家居、汽车电子等领域的广泛应用。我们将触及实时操作系统（RTOS）的概念以及嵌入式软件开发的流程。 通信技术： 涵盖有线通信（如光纤通信、以太网）和无线通信（如Wi-Fi、蓝牙、5G/6G）的基础原理。重点分析信号的编码、调制解调、传输方式，以及天线技术、射频链路设计等关键技术。 传感器与物联网（IoT）： 介绍各类传感器的种类、工作原理及其在数据采集中的作用（如温度、湿度、光照、压力、加速度传感器等）。我们将探讨物联网的架构、通信协议（如MQTT、CoAP）以及其在智慧城市、工业自动化、智慧农业等领域的应用场景。 人工智能（AI）与机器学习（ML）： 简要介绍AI和ML在电子系统中的应用，如图像识别、语音处理、智能控制等。我们将探讨硬件加速器（如TPU、NPU）的设计以及AI算法在电子产品中的落地。 电力电子技术： 讲解功率器件（如MOSFET、IGBT）、开关电源、逆变器、变频器等在能量转换与控制中的作用，及其在新能源（如太阳能、风能）、电动汽车、工业驱动等领域的关键性。 通过对这些前沿领域的介绍，读者将对电子技术的发展方向和未来机遇有一个宏观的认识，为后续深入学习打下坚实的基础。 第二章 电子元器件基础 本章将系统性地介绍构成电子电路最基本的“积木块”——电子元器件。我们将深入讲解各类元器件的物理原理、电气特性、型号规格、选择方法以及在电路中的作用。 2.1 电阻器 基本原理： 欧姆定律、电阻的定义与单位。 类型： 固定电阻（碳膜、金属膜、氧化膜）、可变电阻（电位器、滑动变阻器）、特殊电阻（压敏电阻、热敏电阻、光敏电阻）。 参数： 阻值、功率、精度、温度系数。 应用： 分压、限流、匹配、滤波等。 选型与识别： 如何阅读色环标识，理解功率降额使用。 2.2 电容器 基本原理： 电容的定义、单位、充放电过程。 类型： 固定电容器（陶瓷电容器、电解电容器、钽电容器、薄膜电容器）、可变电容器。 参数： 容量、耐压、容值精度、等效串联电阻（ESR）、损耗角正切。 应用： 滤波、耦合、退耦、储能、定时。 选型与识别： 极性电容的识别，不同材料电容的特性比较。 2.3 电感器 基本原理： 电感的定义、单位、自感与互感，电流变化产生的磁场。 类型： 空心电感、铁芯电感（叠片铁芯、铁氧体、环形）、固定电感、可变电感。 参数： 电感量、品质因数（Q值）、额定电流、饱和电流。 应用： 滤波、振荡、耦合、储能（在开关电源中）。 选型与识别： 磁饱和现象及其影响。 2.4 半导体器件 2.4.1 二极管： 基本原理： PN结的形成与单向导电性。 类型： 硅二极管、锗二极管、整流二极管、稳压二极管（齐纳管）、发光二极管（LED）、肖特基二极管。 参数： 正向压降、反向击穿电压、最大正向电流。 应用： 整流、稳压、信号指示、信号检测。 2.4.2 晶体管（三极管）： 基本原理： BJT（双极结型晶体管）和MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的工作原理。 BJT： NPN、PNP结构，基极、集电极、发射极，放大作用，开关作用。 MOSFET： N沟道、P沟道，栅极、漏极、源极，电压控制电流，低导通电阻。 参数： 电流增益（β）、跨导（gm）、阈值电压（Vt）、漏-源击穿电压（Vds(max)）。 应用： 放大电路、开关电路、逻辑门电路。 2.4.3 场效应管（FET）： JFET（结型场效应管）、MOSFET（NMOS、PMOS）。 原理与特性： 与BJT的比较，高输入阻抗。 应用： 模拟开关、前置放大器、驱动电路。 2.4.4 集成电路（IC）基础： 概念： 运算放大器（Op-amp）、逻辑门（AND, OR, NOT, XOR）、触发器、计数器等常用集成电路的功能介绍。 应用： 信号放大、信号处理、逻辑运算、时序控制。 2.5 其他元器件 继电器： 触点类型、线圈参数、吸合与释放电压。 连接器与线缆： USB、HDMI、RJ45等常用接口。 PCB（印制电路板）基础： 结构、走线规则、过孔。 通过本章的学习，读者将能够准确识别、理解和选择各种电子元器件，为后续电路设计与分析奠定坚实的基础。 第三章 模拟电路基础与设计 本章将深入探讨模拟电路的设计、分析与应用。模拟电路处理的是连续变化的信号，是许多基础电子系统不可或缺的部分。 3.1 直流电源与稳压电路 直流电源的构成： 变压器、整流、滤波、稳压。 整流电路： 半波整流、全波整流（桥式整流）的原理与计算。 滤波电路： 电容滤波、电感滤波、LC滤波的原理与设计。 稳压电路： 线性稳压器： 三端稳压器（如LM78XX系列、LM317系列）的工作原理、使用方法、效率与散热问题。 齐纳稳压管稳压电路： 基本原理与局限性。 开关稳压器简介： （在后面章节会更详细介绍，此处做概念引入）。 3.2 信号放大电路 放大器的基本概念： 增益、带宽、输入阻抗、输出阻抗。 单管放大电路： BJT单管放大电路： 共发射极放大电路（电压并联反馈）、共集电极放大电路（射极输出器）、共基极放大电路。静态工作点的设置与偏置方式。 MOSFET单管放大电路： 共源放大电路、共漏放大电路（源极输出器）、共栅放大电路。 多级放大电路： 级间耦合方式（阻容耦合、直接耦合、变压器耦合），提高增益。 集成运放（Op-amp）基础： 理想运放模型： 虚短、虚断。 基本运算电路： 反相比例器、同相比例器、加法器、减法器、积分电路、微分电路。 同相输入、反相输入、差分输入。 共模抑制比（CMRR）、开环增益。 应用： 信号调理、滤波器设计（有源滤波器）、振荡器。 3.3 信号的滤波与调理 滤波器分类： 低通、高通、带通、带阻滤波器。 无源滤波器： RC、RL、LC滤波器，一阶、二阶滤波器的设计。 有源滤波器： 基于运放的滤波器设计，Butterworth、Chebyshev等逼近逼近。 信号调理： 放大、衰减、偏移、隔离等。 3.4 振荡器 振荡器原理： 正弦振荡器（RC振荡器、LC振荡器，如哈特莱振荡器、科尔皮兹振荡器）、非正弦振荡器（方波、三角波振荡器，如多谐振荡器）。 晶体振荡器： 石英晶体的特性，高精度、高稳定性。 振荡器的稳定性： 频率稳定度、幅度稳定性。 3.5 信号的产生与处理 波形发生器： 产生各种标准波形（正弦波、方波、三角波、锯齿波）。 调制与解调基础： （初步介绍，详细在通信章节）。 模拟开关与多路选择器。 通过本章的学习，读者将能够设计和分析简单的模拟信号处理电路，并理解模拟电路在信号的放大、滤波、整形等方面的作用。 第四章 数字电路基础与设计 本章将引导读者进入数字电路的奇妙世界。数字电路处理的是离散的0和1信号，是现代电子系统的核心基础，尤其是在计算机、通信和控制系统中。 4.1 二进制数与逻辑门 二进制数系统： 二进制、八进制、十六进制与十进制的相互转换。 逻辑代数： 布尔表达式、基本逻辑门（AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR）的符号、真值表和逻辑功能。 逻辑门的集成实现： TTL（双极型晶体管逻辑）和CMOS（互补金属氧化物半导体）系列集成电路介绍。 4.2 组合逻辑电路 组合逻辑电路的特点： 输出仅由当前输入决定，无记忆功能。 基本组合逻辑电路： 编码器（Encoder）： 如优先编码器。 译码器（Decoder）： 如3-8译码器。 数据选择器（Multiplexer/MUX）： 将多个输入通道选择一个输出。 数据分配器（Demultiplexer/DEMUX）： 将一个输入通道分配给多个输出。 加法器/减法器： 半加器、全加器、二进制加法器。 比较器。 卡诺图（Karnaugh Map）化简法： 简化布尔表达式，优化电路设计。 时序逻辑电路中的应用。 4.3 时序逻辑电路 时序逻辑电路的特点： 输出不仅取决于当前输入，还取决于电路的“状态”（历史信息），具有记忆功能。 触发器（Flip-Flop）： 基本触发器： SR触发器、JK触发器、D触发器、T触发器。 时钟信号： 同步与异步触发器。 边沿触发与电平触发。 寄存器（Register）： 数据存储单元，如移位寄存器。 计数器（Counter）： 加法计数器、减法计数器、可逆计数器。 同步计数器与异步计数器。 约翰逊计数器、瑞克码计数器。 状态机（State Machine）设计： 有限状态机（FSM）的概念，Mealy模型与Moore模型。 4.4 可编程逻辑器件（PLD） PLD概述： CPLD（复杂可编程逻辑器件）和FPGA（现场可编程门阵列）的概念。 Verilog/VHDL硬件描述语言（HDL）： 介绍HDL在描述数字逻辑和系统设计中的作用。 FPGA开发流程简介： 综合、布局布线、仿真。 应用： ASIC原型设计、高速信号处理、定制化数字逻辑实现。 4.5 数字系统设计基础 状态机的实现： 使用触发器和组合逻辑实现。 简单的数字系统设计实例： 如交通灯控制器、自动售货机控制逻辑。 通过本章的学习，读者将能够理解数字电路的基本原理，掌握组合逻辑和时序逻辑的设计方法，并初步接触现代数字系统设计的工具和流程。 第五章 现代电子系统设计与实践 本章将引导读者将前两章所学的模拟与数字电路知识融会贯通，并结合现代电子技术的发展，进行实际的系统设计与实现。我们将更侧重于如何将理论知识转化为可工作的电路，并解决实际工程中的问题。 5.1 嵌入式系统概览 嵌入式系统的组成： 微控制器（MCU）、微处理器（MPU）、FPGA、DSP等处理器核心，内存（RAM, ROM, Flash），外设接口（GPIO, UART, SPI, I2C, ADC, DAC），电源管理。 主流嵌入式处理器架构： ARM Cortex-M系列（用于MCU），ARM Cortex-A系列（用于MPU）。 嵌入式开发环境： IDE（集成开发环境）、交叉编译器、调试器。 实时操作系统（RTOS）简介： FreeRTOS, RT-Thread等。 5.2 电源管理与低功耗设计 开关电源（SMPS）原理： buck（降压）、boost（升压）、buck-boost（升降压）转换器的工作原理。 LDO（低压差线性稳压器）的应用与局限。 电池管理： 充电、放电、保护电路。 低功耗设计策略： 睡眠模式、动态电压频率调整（DVFS）、功耗优化技术。 电源效率与散热设计。 5.3 PCB设计与制作 PCB设计软件介绍： Altium Designer, Eagle, KiCad等。 原理图设计： 元器件库、连接关系。 PCB布局（Layout）： 元器件摆放、走线规则、电源和地线设计、信号完整性考虑。 叠层设计： 单层、双层、多层PCB。 PCB制作工艺： 蚀刻、钻孔、电镀、阻焊、丝印。 SMT（表面贴装技术）与DIP（双列直插封装）的焊接。 5.4 传感器接口与信号采集 传感器选型： 根据测量对象、精度、环境要求选择合适的传感器。 模拟信号采集： ADC（模数转换器）的原理、分辨率、采样率、类型（SAR, Sigma-Delta）。 数字信号采集： SPI, I2C等接口协议。 信号处理： 放大、滤波、校准。 实际应用案例： 温湿度监测、光照强度测量、加速度测量。 5.5 通信接口与协议 串行通信接口： UART（通用异步收发器）、SPI（串行外设接口）、I2C（集成电路总线）。 原理、时序、应用场景。 并行通信接口： （简单提及）。 无线通信接口： Bluetooth, Wi-Fi, Zigbee的基础概念与应用。 网络通信： Ethernet, TCP/IP协议栈基础（概念介绍）。 5.6 调试与测试技术 示波器（Oscilloscope）使用： 波形观察、参数测量、触发设置。 万用表（Multimeter）使用： 电压、电流、电阻、二极管等测量。 逻辑分析仪（Logic Analyzer）使用： 数字信号时序分析。 信号发生器（Signal Generator）使用： 产生测试信号。 调试技巧： 排除电路故障的系统方法。 仿真工具： Multisim, Proteus, LTspice等。 5.7 典型电子系统设计实例 实例一： 基于Arduino/STM32的智能小车系统。 硬件组成：MCU、电机驱动、传感器（超声波、红外）、电源。 软件设计：运动控制、障碍物检测、路径规划。 实例二： 简易数据采集与显示系统。 硬件组成：传感器、ADC、MCU、LCD显示屏。 软件设计：数据读取、处理、显示。 实例三： 简单的无线通信项目（如通过蓝牙传输传感器数据）。 硬件组成：MCU、蓝牙模块、传感器。 软件设计：数据打包、传输、接收、解析。 通过本章的学习，读者将能够掌握将理论知识应用于实际项目设计的基本流程，熟悉常用的电子设计工具和调试方法，并能够独立完成一些基础的电子系统设计任务。 第六章 实践项目指导与进阶 本章将提供一系列精心设计的实践项目，并指导读者如何循序渐进地完成它们。我们将强调项目的设计思路、实现步骤、调试技巧以及可能的扩展方向。 6.1 项目选择与目标设定 项目难度划分： 入门级、进阶级、高级级。 如何选择适合自己的项目： 兴趣、可用资源、学习目标。 项目目标设定： 清晰、具体、可衡量。 6.2 入门级项目：LED闪烁器与简易报警器 LED闪烁器： 使用555定时器IC： 讲解其多谐振荡器模式，控制LED闪烁频率。 使用微控制器： 编程控制LED的开关，实现更灵活的闪烁模式。 实践要点： 电路连接、元器件选择、代码编写与烧录。 简易报警器： 光敏报警器： 利用光敏电阻和蜂鸣器，当光线变化时触发报警。 触碰报警器： 利用开关或传感器检测物理接触。 实践要点： 传感器信号处理、阈值设定、驱动蜂鸣器。 6.3 进阶级项目：温湿度监测与数据记录系统 核心组件： DHT11/DHT22温湿度传感器、ESP8266/ESP32 Wi-Fi模块（或Arduino+蓝牙模块）。 设计思路： 读取传感器数据。 通过Wi-Fi（或蓝牙）将数据发送到本地服务器或云平台（如Thingspeak）。 （可选）本地存储数据到SD卡。 实践要点： 温湿度传感器的数据读取协议。 Wi-Fi/蓝牙模块的AT指令或SDK开发。 MQTT协议在物联网通信中的应用。 数据可视化。 6.4 进阶级项目：基于STM32的DIY示波器/信号发生器 核心组件： STM32微控制器（具有ADC和DAC功能）、OLED显示屏、按键、可能的ADC扩展模块。 设计思路： DIY示波器： 利用STM32的ADC高速采样输入信号，并在OLED上显示波形。 DIY信号发生器： 利用STM32的DAC生成不同波形（正弦、方波、三角波），并可通过按键控制频率和幅度。 实践要点： STM32的ADC/DAC配置与优化。 采样定理（Nyquist–Shannon sampling theorem）。 图形绘制算法。 用户界面设计。 6.5 高级项目：简易语音识别或图像识别系统 核心组件： 具备一定计算能力的微处理器（如Raspberry Pi）或FPGA、麦克风阵列、摄像头。 设计思路： 语音识别： 预训练的语音识别模型，通过麦克风采集声音，进行识别并执行指令。 图像识别： 部署预训练的物体识别模型（如YOLO），通过摄像头识别特定物体。 实践要点： 嵌入式AI框架（如TensorFlow Lite, PyTorch Mobile）。 模型部署与优化。 硬件加速器的使用。 （可选）Linux环境下的开发。 6.6 项目的创新与扩展 功能增强： 在现有项目基础上添加新功能。 集成化： 将多个小项目集成到一个更大的系统中。 用户体验优化： 提升人机交互界面，增加智能化特性。 算法优化： 改进信号处理或控制算法，提高性能。 6.7 故障排除与优化技巧 常见硬件故障： 连接错误、器件损坏、焊接不良。 常见软件故障： 逻辑错误、内存溢出、死锁。 系统性能瓶颈分析： 找出限制系统性能的环节（如ADC采样率、CPU处理速度、通信带宽）。 代码优化： 提高代码效率，减少资源占用。 通过本章的项目实践，读者将能够将所学知识系统地应用到实际工程中，掌握从构思到实现的全过程，并培养解决复杂工程问题的能力。 附录 常用电子元器件手册查阅指南 电子电路符号速查表 国际单位制前缀表 常用焊接技巧与安全指南 推荐学习资源与在线社区 结束语 电子技术是一个充满活力和创造力的领域。本书的编写旨在为您打开一扇通往这个世界的窗户，提供您所需的工具和知识。我们鼓励您在学习过程中保持好奇心，勇于实践，不怕失败，不断探索。愿您在电子技术的探索之路上，收获知识，成就创造，点亮未来！
