具体描述
内容简介
《Multisim 12电子线路设计与实验》是为配合《电路基础》、《电工学》(电工技术和电子技术)、《电路分析》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《电子测量》、《电子线路设计》、《电子系统设计》等课程教学和电子设计制作竞赛而编写的课程实验、设计、综合实训指导书和参考书。
《Multisim 12电子线路设计与实验》主要内容包括:Multisim 12电子电路仿真软件简介,Multisim 12在电路分析基础、模拟电子技术、数字电子技术、通信电子线路、电子电路综合设计中的应用等6个章节。
《Multisim 12电子线路设计与实验》以培养学生的动手能力、工程综合能力、创新意识和能力为目的,强调工程设计和实践,注重方法和思想的讨论,设计安排了一些科目的仿真设计实验内容,展示了电子设计的过程,可根据专业和教学进程的需要作适当地选择。
《Multisim 12电子线路设计与实验》可作为高等院校电类、机电类、计算机类等专业的专业基础教材,也可供学生自学或有关的工程技术人员学习和参考。
内页插图
目录
第1章 Multisim 12简介与基本应用
1.1 Muhisim12概述
1.2 Muhisim12软件基本界面
1.3 Muhisim12右键菜单功能
1.4 建立电路基本操作
1.5 元件库与元件
1.6 虚拟仪器仪表的使用
1.7 仿真分析方法
第2章 Multisim 12在电路分析基础中的应用
2.1 直流电路仿真
2.2 动态电路分析仿真
2.3 正弦稳态交流电路仿真
2.4 谐振电路仿真
2.5 三相交流电路仿真
2.6 含有运算放大器的电阻电路仿真
第3章 Multisim 12在模拟电子技术中的应用
3.1 二极管电路仿真
3.2 基本放大电路仿真
3.3 差分放大电路仿真
3.4 负反馈放大电路仿真
3.5 集成运放信号运算和处理电路仿真
3.6 互补对称(0CL)功率放大电路仿真
3.7 信号产生和转换电路仿真
3.8 可调式三端集成直流稳压电源电路仿真
第4章 Multisim 12在数字电子技术中的应用
4.1 逻辑代数基础仿真
4.2 组合逻辑电路仿真
4.3 触发器仿真
4.4 时序逻辑电路仿真
4.5 脉冲波形的产生与整形电路仿真
4.6 数/模与模/数转换电路仿真
第5章 Multisim 12在通信电子线路中的应用
5.1 高频小信号谐振放大电路仿真
5.2 谐振功率放大电路仿真
5.3 改进型电容三点式正弦波振荡器仿真
5.4 振幅调制电路仿真
5.5 振幅解调电路仿真
第6章 Multisim 12电子线路综合设计
6.1 小信号共射阻容耦合放大电路仿真设计
6.2 方波一三角波发生器仿真设计
6.3 三路抢答器仿真设计
6.4 交通灯信号控制器仿真设计
6.5 数字频率计仿真设计
6.6 数字时钟仿真设计
6.7 温度控制报警电路仿真设计
6.8 电子电路设计课题范例
参考文献
现代电子技术探索:从原理到实践的进阶指南 本书旨在为广大电子技术爱好者、在校学生以及初入电子行业的技术人员提供一套全面、深入的电子电路设计与实践指导。我们不局限于任何特定的软件版本或预设的实验平台,而是聚焦于电子技术的核心原理、关键概念以及在实际应用中所面临的挑战与解决方案,引导读者构建扎实的理论基础,并逐步掌握从电路构思到原型验证的完整流程。 第一部分:精通模拟电路设计基石 电子世界的基础是模拟电路,它们处理连续变化的信号,是几乎所有电子系统的起点。本部分将深入剖析模拟电路设计的核心要素,帮助读者理解并熟练运用各类模拟电路模块。 电阻、电容、电感: 我们将从最基本的无源元件入手,详细讲解它们的物理特性、在电路中的作用(如分压、滤波、储能、耦合等),以及在不同应用场景下的选型考量。不同于简单的参数介绍,我们将探讨元件的非理想特性(如寄生参数、温度系数、容差等)如何影响电路性能,并介绍如何通过合理的电路设计来补偿这些影响。 半导体器件: 从二极管的单向导电性到三极管(BJT)和场效应管(FET)的放大和开关特性,我们将进行深入的解析。这不仅包括对PN结、载流子注入、迁移等微观机制的理解,更侧重于如何根据应用需求(如电流增益、输入阻抗、输出阻抗、功耗、开关速度等)选择合适的半导体器件。我们将详细介绍不同类型的晶体管(NPN, PNP, N-channel, P-channel MOSFETs, JFETs等)及其工作区域(截止区、放大区、饱和区),并结合实际电路分析其行为。 运算放大器(Op-Amp): 作为模拟电路中的“万金油”,运算放大器是实现各种复杂功能的核心。本部分将详细讲解运算放大器的理想模型及其基本特性(高开环增益、高输入阻抗、低输出阻抗),并在此基础上深入探讨其各种经典应用: 基本放大电路: 同相放大器、反相放大器、差分放大器,分析其增益、输入输出阻抗以及带宽限制。 信号处理电路: 积分器、微分器、滤波器(低通、高通、带通、带阻)的原理与设计,探讨其频率响应特性。 其他功能电路: 比较器、电压跟随器、加法器、减法器等,理解它们在信号调理和控制系统中的作用。 实际运算放大器的限制: 深入分析实际运算放大器存在的非理想特性,如输入失调电压、输入偏置电流、有限增益带宽积、转换速率限制、共模抑制比等,以及这些因素如何影响电路的精度和性能,并提出相应的改进方法。 滤波器设计: 滤波器在信号处理中至关重要,本部分将系统介绍不同类型的滤波器: 有源滤波器与无源滤波器: 比较它们的优缺点,并着重讲解如何利用运算放大器构建高性能有源滤波器,实现更灵活的参数控制和更高的Q值。 巴特沃斯、切比雪夫、贝塞尔等滤波器类型: 讲解它们的设计原理、幅频和相频特性,以及如何根据具体应用场景选择最合适的滤波器类型。 滤波器设计流程: 从规格定义(截止频率、阻带衰减、通带纹波)到电路实现,提供系统性的设计指导。 电源电路设计: 稳定可靠的电源是所有电子设备正常工作的保障。本部分将涵盖: 线性稳压器: 讲解串联型和并联型稳压器的原理、设计参数以及效率问题。 开关稳压器: 介绍 Buck, Boost, Buck-Boost 等拓扑的原理,分析其效率优势,并探讨实际设计中的纹波抑制、电磁干扰(EMI)等挑战。 AC-DC 转换: 从变压器、整流桥到滤波电容,讲解 AC-DC 转换的各个环节。 第二部分:解锁数字电路的逻辑世界 数字电路以离散的0和1来表示信息,是现代计算、通信和控制系统的基石。本部分将带领读者探索数字电路的逻辑原理和设计方法。 逻辑门和布尔代数: 从最基本的AND, OR, NOT门开始,深入理解它们的逻辑功能和真值表。在此基础上,系统学习布尔代数定律、定理,掌握逻辑函数的化简方法(如卡诺图、Quine-McCluskey算法),这是高效设计数字电路的基础。 组合逻辑电路: 讲解如何利用逻辑门构建实现特定功能的组合逻辑电路,如编码器、译码器、多路选择器(Multiplexer)、数据分配器(Demultiplexer)、加法器、减法器等。我们将通过实例分析,演示如何将实际问题转化为逻辑设计。 时序逻辑电路: 介绍触发器(Flip-Flops, 如SR, JK, D, T触发器)作为构建存储单元的核心。深入讲解锁存器(Latches)与触发器的区别,以及它们在时序电路中的作用。 移位寄存器和计数器: 讲解如何利用触发器构建移位寄存器,实现数据的存储和转移。深入剖析各种计数器(异步计数器、同步计数器、约翰逊计数器、扭环计数器)的原理和应用,包括其模数、方向和进位逻辑。 有限状态机(FSM): 讲解如何设计和实现同步和异步的有限状态机,这是控制和序列生成系统的核心。将通过实例演示如何从状态转移图到逻辑电路的完整设计流程。 微处理器与微控制器基础: 介绍通用处理器和专用微控制器的基本架构,包括CPU、内存、I/O接口等核心组成部分。虽然不深入特定型号,但会讲解指令集、总线、中断等概念,为理解嵌入式系统奠定基础。 第三部分:嵌入式系统与微控制器应用 微控制器(MCU)的出现极大地推动了嵌入式系统的发展,将计算能力集成到各种设备中。本部分将聚焦于微控制器的应用开发。 微控制器架构概述: 介绍常见的微控制器架构(如ARM Cortex-M系列、AVR系列等)的基本组成,包括CPU核心、片上存储器(Flash, RAM)、各种外设接口(GPIO, UART, SPI, I2C, ADC, DAC, Timers等)。 编程模型与开发环境: 讲解微控制器程序的基本结构,包括初始化、主循环、中断服务程序。介绍常见的开发工具链,包括集成开发环境(IDE)、编译器、调试器等。 GPIO接口应用: 讲解如何通过通用输入输出(GPIO)端口控制LED、读取按钮状态、驱动继电器等。强调上拉/下拉电阻、输入输出模式设置等关键细节。 通信协议应用: UART (串行通信): 讲解异步串行通信的原理,包括波特率、数据位、停止位、校验位等设置,用于实现微控制器与其他设备(如PC、GPS模块)的数据交换。 SPI (串行外设接口): 讲解同步串行通信的特点,包括主从模式、时钟同步、数据传输方向,适用于连接传感器、存储器等外设。 I2C (集成电路互联): 讲解多主多从的串行通信方式,适用于连接低速传感器、EEPROM等。 定时器与中断: 讲解定时器在生成 PWM 信号(用于电机控制、LED亮度调节)、测量时间间隔、定时触发事件等方面的应用。深入理解中断机制,如何响应外部事件和内部定时器溢出,提高系统效率。 ADC (模数转换) 与 DAC (数模转换): 讲解如何利用 ADC 读取模拟传感器(如温度传感器、光敏电阻)的数值,以及如何利用 DAC 输出模拟信号,实现数字系统与物理世界的交互。 嵌入式系统设计实例: 通过几个典型的嵌入式系统设计案例,如简易数据采集器、LED灯光控制器、智能家居传感器节点等,整合前面所学的知识,演示从需求分析到硬件选型、软件开发、联调测试的完整过程。 第四部分:信号采集、分析与实验方法论 本部分将着重于如何将理论知识应用于实际的电子实验,以及如何科学地进行信号的采集和分析。 实验基础与安全: 强调实验前的准备工作,包括阅读实验指导、熟悉设备操作、做好安全防护(如防静电、接地)。 仪器仪表的使用: 万用表: 讲解其电压、电流、电阻测量功能,以及在电路故障诊断中的应用。 示波器: 深入讲解示波器的基本原理、操作方法(时基、垂直灵敏度、触发设置),以及如何观测信号波形、测量电压、时间、频率等参数。强调理解不同触发模式(边沿触发、脉冲触发、视频触发)的重要性。 函数发生器: 讲解如何生成各种标准波形(正弦波、方波、三角波、锯齿波),以及如何设置频率、幅度、偏移等参数,为电路测试提供激励信号。 数字逻辑分析仪: 介绍其在调试数字电路中的优势,如何同时采集多个信号,分析时序关系。 电路仿真与验证: 讲解利用仿真软件进行电路设计和验证的优势,如快速迭代、低成本、易于分析。虽然本书不限定特定软件,但会强调仿真模型、参数设置、结果分析的关键要素,帮助读者建立仿真与实际电路之间的联系。 PCB (印制电路板) 设计流程概览: 介绍从原理图设计到 PCB 布局、布线、 Gerber 文件生成的基本流程,为读者将设计成果转化为实际硬件提供方向。 实验数据记录与分析: 强调科学记录实验数据的重要性,包括测量值、测试条件、遇到的问题及解决方法。讲解如何对实验数据进行初步分析,如计算误差、绘制图表、得出结论。 故障排除技巧: 总结常见的电路故障类型(如短路、开路、元件损坏、连接不良)以及诊断和排除故障的系统性方法。 总结 本书不提供现成的“答案”或“模板”,而是致力于培养读者独立思考、分析问题和解决问题的能力。通过深入理解电子电路的设计原理,掌握关键器件的特性,熟练运用实验工具,并结合实际的项目实践,读者将能够自信地应对各种复杂的电子设计挑战,不断探索现代电子技术的无限可能。本书的编写风格力求通俗易懂,循序渐进,并结合大量实例,希望能成为您在电子技术学习道路上不可或缺的伙伴。