《模擬電子技術項目仿真與工程實踐》是電子技術、信息技術、通信技術、機電一體化技術等電類專業的一門重要專業基礎課,是進入電類領域的"開門鑰匙”。模擬電子技術的應用在電子工業中起到至關重要的作用。課程開設過程中通過四個項目將模擬電子技術劃分為四個學習領域二極管、三極管、場效應管、集成運算放大器幾個學習領域,項目實施過程中引入Multsim軟件提高教學效果,同時以工程應用為引導進行實施,注重對學生職業能力和素質的培養,為同學走上工作崗位奠定堅實的專業基礎。
項目一 直流穩壓電源 (1)
任務1 直流穩壓電源電路工作原理分析 (3)
子任務1 認知電路中的元器件 (3)
子任務2 電路原理認知學習 (11)
子任務3 直流穩壓電路的仿真分析與驗證 (13)
任務2 直流穩壓電路元器件的識彆與檢測 (15)
子任務1 電阻類元件、電容元件的識彆與檢測 (16)
子任務2 二極管與穩壓管的識彆與檢測 (17)
子任務3 三極管的識彆與檢測 (18)
任務3 直流穩壓電源電路的裝配與調試 (18)
子任務1 電路元器件的裝配與布局 (19)
子任務2 製作直流穩壓電源電路模塊 (20)
子任務3 調試直流穩壓電源電路 (20)
任務4 項目匯報與評價 (23)
子任務1 匯報製作調試過程 (23)
子任務2 對其他人作品進行客觀評價 (23)
子任務3 撰寫技術文檔 (24)
【知識鏈接】 (25)
1.1 半導體基礎知識 (25)
1.1.1 半導體基本概念 (25)
1.1.2 PN結及其導電性 (26)
1.2 半導體二極管 (27)
1.2.1 二極管的伏安特性 (27)
1.2.2 特殊二極管及其應用 (28)
1.3 整流電路 (31)
1.3.1 單嚮半波整流電路 (31)
1.3.2 單相橋式整流電路 (32)
1.4 濾波電路 (33)
1.4.1 電容濾波電路 (34)
1.4.2 電感濾波電路 (35)
1.4.3 復式濾波電路 (35)
1.4.4 倍壓整流電路 (36)
1.5 穩壓電路 (37)
1.5.1 矽穩壓二極管穩壓電路 (37)
1.5.2 綫性串聯型穩壓電路 (37)
1.5.3 集成穩壓器 (39)
1.6 習題 (42)
項目二 便攜式擴音器的製作 (45)
任務1 便攜式擴音器放大電路工作原理分析 (46)
子任務1 認知電路中的元器件 (46)
子任務2 電路原理認知學習 (55)
子任務3 便攜式擴音器電路原理的仿真分析及驗證 (57)
任務2 便攜式擴音器放大電路的元器件檢測 (59)
子任務1 電阻類元件、電容、二極管的識彆與檢測 (60)
子任務2 大功率管的識彆與檢測 (62)
子任務3 駐極式話筒的識彆與檢測 (63)
子任務4 揚聲器的識彆與檢測 (64)
任務3 便攜式擴音器放大電路的裝配與調試 (64)
子任務1 電路元器件的裝配與布局 (65)
子任務2 製作便攜式擴音器放大電路模塊 (66)
子任務3 調試便攜式擴音器放大電路 (66)
任務4 項目匯報與評價 (67)
子任務1 匯報製作調試過程 (68)
子任務2 對其他人作品進行客觀評價 (68)
子任務3 撰寫技術文檔 (69)
【知識鏈接】 (70)
2.1 三極管 (70)
2.1.1 三極管的結構、分類和符號 (70)
2.1.2 三極管的伏安特性 (71)
2.1.3 三極管的主要參數 (74)
2.1.4 三極管的工作狀態 (75)
2.2 放大電路基礎 (78)
2.2.1 組成框圖 (78)
2.2.2 四端口網絡 (78)
2.2.3 放大電路的性能指標 (79)
2.3 三極管放大電路 (80)
2.3.1 共發射極放大電路 (80)
2.3.2 共基極放大電路 (83)
2.3.3 共集電極放大電路 (85)
2.4 多級放大電路 (88)
2.4.1 多級放大電路基本概念 (88)
2.4.2 多級放大電路的耦閤方式 (88)
2.4.3 多級放大電路性能指標的計算 (90)
2.4.4 多級放大電路的頻率特性 (90)
2.5 互補對稱功率放大電路 (90)
2.5.1 功率放大電路基礎 (90)
2.5.2 乙類互補對稱功率放大電路 (91)
2.5.3 甲乙類互補對稱功率放大電路 (92)
2.5.4 甲乙類單電源互補對稱放大電路(OTL) (93)
2.5.5 BTL電路 (94)
2.5.6 集成音頻功率放大器 (94)
2.6 習題 (97)
2.6.1 概念題部分 (97)
2.6.2 簡答分析題 (101)
2.6.3 計算與仿真 (102)
項目三 工業機器人電動機驅動模塊 (105)
任務1 電動機驅動模塊工作原理分析 (107)
子任務1 認知電路中的元器件 (107)
子任務2 電路原理認知學習 (112)
子任務3 電動機驅動電路項目仿真分析與驗證 (114)
任務2 電動機驅動模塊電路元器件的識彆與檢測 (115)
子任務1 電阻類元件、電容、二極管、三極管的識彆與檢測 (115)
子任務2 75N75的識彆與檢測 (117)
子任務3 IR2110的識彆與檢測 (118)
子任務4 繼電器的識彆與檢測 (118)
任務3 電動機驅動模塊電路的裝配與調試 (119)
子任務1 電路元器件的裝配與布局 (120)
子任務2 製作電動機驅動模塊電路 (121)
子任務3 調試電動機驅動模塊電路 (121)
任務4 項目匯報與評價 (122)
子任務1 匯報製作調試過程 (123)
子任務2 對其他人作品進行客觀評價 (123)
子任務3 撰寫技術文檔 (124)
【知識鏈接】 (125)
3.1 場效應管 (125)
3.1.1 場效應管的分類 (125)
3.1.2 結型場效應管 (125)
3.1.3 增強型MOSFET(E-MOSFET) (128)
3.1.4 耗盡型MOSFET(D-MOSFET) (130)
3.1.5 場效應管的主要參數 (132)
3.1.6 場效應管的特點及使用注意事項 (135)
3.1.7 場效應管的檢測 (136)
3.2 場效應管放大電路 (137)
3.2.1 場效應管的微變等效分析 (137)
3.2.2 共源組態基本放大電路 (138)
3.2.3 共漏組態基本放大電路 (143)
3.2.4 共柵組態基本放大電路 (144)
3.2.5 三種接法基本放大電路的比較 (145)
3.3 習題 (145)
項目四 工業機器人巡綫傳感器信號處理模塊 (149)
任務1 巡綫傳感器信號處理模塊工作原理分析 (152)
子任務1 認知電路中的元器件 (152)
子任務2 電路原理認知學習 (160)
子任務3 巡綫傳感器信號處理電路項目仿真分析與驗證 (162)
任務2 巡綫傳感器信號處理電路元器件的識彆與檢測 (163)
子任務1 電阻類元件、電容、穩壓管、發光二極管的識彆與檢測 (163)
子任務2 LM324的識彆與檢測 (166)
子任務3 74HC14的識彆與檢測 (167)
任務3 巡綫傳感器信號處理模塊電路的裝配與調試 (168)
子任務1 電路元器件的裝配與布局 (169)
子任務2 製作8路巡綫傳感器信號處理電路模塊 (170)
子任務3 調試8路巡綫傳感器信號處理電路 (170)
任務4 項目匯報與評價 (171)
子任務1 匯報製作調試過程 (171)
子任務2 對其他人作品進行客觀評價 (172)
子任務3 撰寫技術文檔 (173)
【知識鏈接】 (173)
4.1 集成運算放大器 (174)
4.1.1 集成運放基礎知識概述 (174)
4.1.2 集成運放的電氣特性 (178)
4.1.3 集成運放的主要技術指標 (184)
4.1.4 集成運放的理想化模型 (188)
4.2 反饋在集成運放中的應用 (188)
4.2.1 反饋的基本概念 (189)
4.2.2 反饋的判斷 (190)
4.2.3 四種反饋組態 (191)
4.2.4 負反饋放大電路的一般錶達式 (195)
4.3 頻率特性的基本概念 (195)
4.3.1 基本概念 (196)
4.3.2 集成運放的頻率特性 (197)
4.4 集成運放的綫性應用 (197)
4.4.1 比例運算電路 (198)
4.4.2 加法運算電路 (199)
4.4.3 減法運算電路 (199)
4.4.4 積分運算電路 (199)
4.4.5 微分運算電路 (200)
4.4.6 儀錶放大器 (200)
4.5 集成運放的非綫性應用 (201)
4.5.1 比較器 (201)
4.5.2 方波發生器 (203)
4.6 正弦波發生器 (204)
4.6.1 正弦振蕩的一般問題 (204)
4.6.2 文氏電橋振蕩器 (206)
4.7 常用集成運放芯片介紹 (207)
4.7.1 集成運放供應商 (207)
4.7.2 常用集成運放芯片 (208)
4.7.3 常用集成比較器芯片 (209)
4.7.4 函數發生器芯片 (210)
4.8 習題 (211)
4.8.1 概念題部分 (211)
4.8.2 計算和計算機仿真題 (213)
附錄A 二極管1N4007數據手冊 (215)
附錄B 二極管1N4008數據手冊 (217)
附錄C 三極管S9012數據手冊 (220)
附錄D 三極管S9013數據手冊 (222)
附錄E 3DD15D數據手冊 (225)
附錄F LM7805數據手冊 (227)
附錄G D882數據手冊 (229)
附錄H HF3FF超小型大功率繼電器 (230)
附錄I 功率場效應管75N75手冊 (233)
附錄J IR2110數據手冊 (238)
附錄K LM324數據手冊 (243)
附錄L 74HC14數據手冊 (250)
參考文獻 (255)
本書充分發揮中德閤作優勢,以德國技術員學校“電子技術”課程模擬部分教學大綱和內容為依據,藉鑒技術員學校對電子技術課程學習領域的劃分方式,將模擬電子技術課程劃分為二極管、三極管、場效應管、集成運算放大器幾個學習領域,結閤國內教學特點和先進的項目式教學法通過直流穩壓電源、便攜式擴音器、機器人直流電動機驅動模塊、機器人巡綫信號處理模塊幾個項目使每個學習領域的知識得以應用,通過每個項目的實施將理論知識、設計應用、工程實踐融入其中,充分發揮項目引導、任務驅動的優勢,彌補傳統教學方法在該課程教學中理論教學抽象復雜、教學效果差的缺點。
每個學習領域的設計分為以下幾個部分。
? 項目引入(提齣問題)
通過一個生活中的實例,讓大傢感性認識該學習領域的知識點,體會這個知識點並不隻是在死闆的書裏,而是活生生地存在著。讓大傢瞭解這個學習領域能做什麼。
? 項目分析(分析問題)
通過對元器件數據手冊和電氣特性的分析並結閤項目中的具體應用,展現每一個學習領域核心的電路知識點,並詳細介紹如何把元器件、電子技術應用在實際當中。通過Multisim對電路進行仿真學習,既強化瞭知識點,也訓練瞭技能。在仿真過程中還能學習到電路設計的思路。
? 項目實現(解決問題)
電子技術的最大價值就是實踐設計,每一個學習領域都安排一個工程項目,通過對實際項目的實施,使學生真正學以緻用,切實感受模擬電子技術的功用。
? 項目擴展(如何解決其他問題)
通過完成的項目對知識點的應用進一步引導和擴展,使學生對學習到的知識能夠舉一反三、靈活運用,既擴展視野,又便於感性認識知識點的應用。
考慮到課時和理論分析不夠直觀,本書在編寫過程中為瞭能充分調動學生的積極性和興趣,引入先進的Multisim仿真軟件,在教學過程中直觀地反映齣電路的特點和應用,同時也使學生掌握一門電路設計與仿真的軟件,提高對模擬電路的理解和應用能力。
本書由上海電子信息職業技術學院李雲慶、張帆主編,其中直流穩壓電源項目由汪勤編寫,便攜式擴音器由李康編寫,機器人直流電動機驅動模塊由張帆編寫,機器人巡綫傳感器信號處理模塊由李雲慶編寫,李雲慶負責統稿和所有項目的製作調試與仿真,參與編寫的還有嵇麗麗。在此對參與本書的編寫人員錶示衷心的感謝。
由於時間倉促,編者水平有限,書中難免存在錯誤不妥之處,請讀者批評指正,並提齣寶貴意見,編者的郵箱為:liyunq81@163.com。
編 者
說實話,這本書在“項目”這個概念的體現上,給我的感覺比較單薄。雖然書名中有“項目仿真與工程實踐”,但書中給齣的“項目”大多顯得過於簡單和孤立,缺乏係統性和遞進性。例如,書中可能有一個章節講瞭“一個簡單的信號發生器”,另一個章節講瞭“一個基本的放大器電路”,但它們之間並沒有形成一個有機的整體,也沒有將這些小的功能模塊集成起來,去完成一個更有挑戰性、更貼近實際應用需求的綜閤性項目。我期待的是,這本書能引導讀者從一個宏觀的項目需求齣發,逐步分解,然後通過仿真和實踐,一步步構建齣最終的係統。比如,能否設計一個關於“簡易音頻功放模塊”的項目,從前級信號處理、後級功率放大到輸齣保護,都通過仿真和實際搭建來完成?這樣纔能真正鍛煉讀者的項目規劃、係統設計以及集成能力,而不僅僅是零散的知識點堆砌。
評分這本書的仿真部分,雖然提到瞭使用一些常見的仿真軟件,但其指導性實在是不夠強。很多時候,書中隻是簡單地展示瞭仿真電路圖,然後直接給齣瞭仿真結果,卻忽略瞭搭建仿真模型的過程、各個元器件的參數設置、仿真命令的具體含義以及如何解讀仿真波形。比如,在對一個簡單的RC低通濾波器進行仿真時,書中直接給齣瞭時域和頻域的仿真圖,但我並不知道如何正確地在仿真軟件中搭建這個電路,也不知道如何設置電源電壓、信號源頻率範圍、仿真時間等參數纔能得到正確的仿真結果。更關鍵的是,對於仿真結果的分析,書中也顯得非常籠統,並沒有詳細講解如何根據仿真結果來判斷電路是否工作正常,如何分析其性能指標(如截止頻率、幅度衰減等),更沒有提及如何根據仿真結果來優化電路設計。我希望這本書能更像一本操作手冊,詳細指導每一步仿真操作,並教會我如何分析仿真結果,將仿真與實際電路設計緊密結閤起來。
評分這本書的名字叫《模擬電子技術項目仿真與工程實踐》,讀完之後,我感覺這本書在理論講解上實在是太過淺嘗輒止瞭。例如,關於運算放大器的章節,雖然提到瞭差分放大、電壓跟隨等基本應用,但對於如何根據實際需求選擇閤適的運放型號、不同運放的參數(如輸入偏置電流、失調電壓、共模抑製比、壓擺率等)對電路性能的具體影響,以及在實際電路設計中可能遇到的飽和、振蕩等問題,都幾乎沒有深入的探討。更不用說,對於一些更復雜的模擬電路,比如濾波器設計,書中僅僅是簡單羅列瞭巴特沃斯、切比雪夫等幾種類型,並沒有詳細講解它們的設計思路、元件取值計算的詳細步驟,更沒有給齣如何通過仿真來驗證設計效果的實例。許多概念的引入也顯得倉促,缺乏必要的鋪墊和循序漸進的解釋,這對於初學者來說,很容易造成理解上的障礙,導緻在實際動手操作時感到無從下手。我期待能有更詳盡的理論推導,更深入的原理分析,以及更多具有指導意義的案例,幫助我真正理解模擬電路設計的精髓,而不僅僅是停留在錶麵。
評分這本書的語言風格和內容組織,讓我覺得它更像是一份學術論文的草稿,而非一本麵嚮讀者的技術書籍。它的描述方式過於嚴謹,但又缺乏必要的引導和啓發。閱讀過程中,我經常會感到一種“冷冰冰”的疏離感,很難將其與我日常接觸的電子元器件和實際電路聯係起來。例如,在介紹某個電路的性能指標時,書中可能會列齣一堆公式和推導,但卻沒有用通俗易懂的語言來解釋這些公式的物理意義,也沒有用生動的比喻來幫助讀者理解其背後的原理。更不用說,書中幾乎沒有提及一些工程上常用的“小技巧”或者“經驗之談”,例如如何判斷一個元器件是否損壞,如何快速定位電路故障,或者在焊接時需要注意的一些細節。我更傾嚮於一本技術書籍能夠用更加親切、更具人文關懷的語言來寫作,能夠通過引人入勝的方式來講解枯燥的知識,並且分享一些在實際操作中非常實用的“竅門”,讓學習的過程變得更加輕鬆有趣,也更加富有成效。
評分作為一個在工程實踐中摸爬滾打多年的工程師,我翻閱《模擬電子技術項目仿真與工程實踐》這本書時,最大的感受就是它對實際工程經驗的忽視。書中雖然提到瞭“工程實踐”,但內容卻顯得過於理論化,缺乏對實際項目開發過程中可能遇到的各種挑戰和解決方案的描述。例如,在討論電源設計時,書中隻是簡單介紹瞭綫性電源和開關電源的基本原理,但對於如何考慮EMC/EMI問題、如何進行熱設計、如何選擇閤適的功率器件並考慮其安全裕度、如何進行PCB布局以減小噪聲耦閤等關鍵工程實踐環節,卻幾乎沒有涉及。同樣,在信號調理電路的設計部分,也隻停留在理想狀態下的分析,並沒有詳細講解在實際電路中,元器件的容差、寄生參數、地綫噪聲、電源紋波等因素會對信號完整性造成怎樣的影響,以及如何通過閤理的電路設計和PCB布局來規避這些問題。我希望這本書能更貼近實際工程,分享一些“過來人”的經驗和教訓,而不是僅僅提供一套理論框架。
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