内容简介
《电子技术实践教程/昆明理工大学规划教材》是电子技术实践教学的综合指导教材,涵盖电子技术实验、课程设计、电子实习等教学环节,侧重于对学生实践操作能力和综合设计能力的培养。全书共6章,主要包括模拟电子技术基础实验、模拟电子技术设计实验、数字电子技术基础实验、数字电子技术设计实验、电子技术课程设计、电子实习等内容,并加入当前应用广泛的Multisim仿真软件、PCB知识、常用器件的识别与套件制作等内容,还通过大量设计实例讲述如何将所学理论知识应用到实际项目中,既注重主要知识内容的深入讨论,又突出新颖性。
《电子技术实践教程/昆明理工大学规划教材》每个实验都设有基本型实验、提高型实验、开拓型实验三个层次,以满足不同专业、不同学时的学生对教学内容和难易程度的要求。
《电子技术实践教程/昆明理工大学规划教材》可以作为高等院校电类本科生、专科生电子技术课程的实验教材,也可以供相关专业的教学、科研和工程技术人员参考。
内页插图
目录
前言
第1章 模拟电子技术基础实验
1.1 常用电子仪器的使用实验
1.2 晶体管的性能测试与质量鉴别实验
1.3 固定偏置式共发射极放大电路实验
1.4 分压式偏置放大电路实验
1.5 射极输出器实验
1.6 两级阻容耦合交流放大电路实验
1.7 具有恒流源的差分放大器实验
1.8 负反馈放大器实验
1.9 运算放大器的线性应用实验
1.10 运算放大器的非线性应用实验
1.11 RC正弦波振荡器实验
1.12 OTL功率放大器实验
1.13 直流稳压电源实验
第2章 模拟电子技术设计实验
2.1 简易双极型三极管放大性能测试电路设计实验
2.2 逻辑信号电平测试器电路设计实验
2.3 声光控延时开关电路设计实验
2.4 简易函数信号发生器设计实验
2.5 蓄电池简易自动恒流充电电路设计实验
2.6 简易万用表电路设计实验
2.7 常用直流稳压电源设计实验
第3章 数字电子技术基础实验
3.1 数字电子技术实验的基础知识
3.2 TTL集成逻辑门的参数测试实验
3.3 门电路逻辑功能及测试实验
3.4 组合逻辑电路分析与设计实验
3.5 加法器电路实验
3.6 编码器和显示译码器电路实验
3.7 译码器电路实验
3.8 数据选择器实验
3.9 RS、D、JK触发器实验
3.10 十进制计数器及其应用实验
3.11 二进制计数器及其应用实验
3.12 移位寄存器及其应用实验
3.13 555定时器电路及其应用实验
3.14 D/A、A/D转换器实验
第4章 数字电子技术设计实验
4.1 组合逻辑电路的设计训练实验
4.2 异地控制同一设备电路的设计实验
4.3 减法器电路设计实验
4.4 抢答器电路设计实验
4.5 花样彩灯控制电路设计实验
4.6 数字电子钟电路设计实验
4.7 交通灯控制电路设计实验
4.8 常用的数字应用电路综合实验
第5章 电子技术课程设计
5.1 Multisim 12的基本操作
5.2 模拟电子技术课程设计
5.3 数字电子技术课程设计
第6章 电子实习
6.1 电子实习基本要求
6.2 常用电子元器件的识别和检测
6.3 PCB基础与工艺
6.4 装配与焊接工艺
6.5 电子产品套件的制作
参考文献
附录
附录1 TTL74lLS系列芯片功能表
附录2 常用TTL芯片引脚图
前言/序言
电子技术的发展,直接推动了计算机技术的发展。当今社会电子技术应用广泛,可以用“无孔不入”来形容,对于一个工程技术人员来讲,具备一定的电子技术实操技能是很有必要的。大学本科教学改革不断提出要强化学生理论联系实际、解决实际问题能力的培养,强化学生实践能力的培养以及注重学生工程能力的培养,教学改革需要教材建设来支撑。在教学中,我们发现学生在电子技术实践多个教学环节学习中需要一本综合实践教材,同时学生更渴求包含更多解决实际操作问题的实践教材。为了给在校本科生提供一本内容较新、论述较系统的有关电子技术实践的综合教材,也为相关领域的工程技术人员提供一本内容涵盖面广、具有一定实用性的参考书,我们编写了本书。
本书是编者多年的课程教学、实践指导的经验总结,是集电子技术基本理论、实验、课程设计、系统仿真、实习多个教学环节于一体的一本实用性强、易于教学的教材。本书内容体现“以能力培养为本位、以职业实践为主线”的要求,突出实践训练与知识学习的联系,让学生在掌握知识的基础上,增强课程内容与职业岗位能力要求的相关性,强化知识学习的针对性和应用性。具体任务是在学生具备基本理论知识的基础上进行实践锻炼和强化学习,目标是使学生掌握电子技术实验、设计、操作技能及工艺知识,培养学生动手能力。让学生在练习中学习,在学习中练习,注重学生“工程技术人员”综合素质的培养。
本书具有如下特点:
(1)内容广泛。本书是电子技术实践教学的综合指导书,内容涵盖电子技术实验、课程设计、电子实习等教学环节的内容。不同院校教师可根据学生专业、水平等实际情况选用教学环节。
(2)结构清晰合理。本书内容以实验原理一基本型实验一提高型实验一开拓型实验为主线,按由浅人深、先易后难、先理论后验证、先应用再提高,循序渐进来安排。既易于学生接受,又能达到增强学生实践能力的目的。每个实验都设有基本型实验、提高型实验、开拓型实验三个层次,满足不同专业、不同学时的学生对教学内容和难易程度的要求。
(3)注重基础。打好基础才能建高楼。本书自始至终都非常注重和强化基本知识、基本方法、基本技能和基本应用。
(4)选材考究。电子技术不断发展,理论、技术不断推陈出新。本书在众多应用中只选取基础理论、经典方法、经典应用等重要内容。
(5)注重综合设计能力的培养。项目设计时先学习、演练教材中的设计示例,然后在示例电路的基础上改进、增加功能,最后再进行独立创新设计。采用先设计后仿真再完善;先单元电路后整体电路,先主体电路后扩展电路的方法进行展开。
(6)注重动手能力的培养。实验项目中的注意事项及思考题与实习项目中器件识别与检测、焊接、套件制作的操作方法都是参编教师多年教学经验的总结。不仅有利于学生对理论知识的消化吸收,而且对实践操作具有直接指导意义。既有利于强化学生动手能力的培养,又注重学生工程技能的培养。
本书是由昆明理工大学的刘辉、云南财经大学的黄灿共同编写的,其中第1章、第4章、第6章由刘辉编写,并负责全书制定大纲和编写组织;第2章、第3章、第5章由黄灿编写,并负责全书统稿。本书在编写过程中得到了许多同事的支持、指导和帮助,他们是朱荣、胡寅、李江涛、蔡燕、申云丰、金而瑾、刘涛、赵耀等。
衷心感谢昆明理工大学规划教材项目的资助,衷心感谢科学出版社的编辑,同时也衷心感谢在编写过程中提供支持、帮助的同事和无私奉献的家人,是他们的辛勤劳动,使本书顺利出版。最后,本书参考了许多同行的著作,引用了他们的观点、方法与结论,在此一并感谢。
为辅助教师教学,本书配有书中所讲解示例的Multisim仿真程序,请需要的教师拨打电话010-64010638索取。
由于编者学识有限,时间仓促,书中难免有不足之处,敬请读者批评、指正。
《电子技术实践教程/昆明理工大学规划教材》是一本旨在系统性地引导读者深入理解和掌握电子技术基本原理及其实践应用的专业书籍。本书凝聚了昆明理工大学在电子技术教学领域的深厚积淀与前沿探索,紧密结合当前电子技术发展的最新动态,特别关注了理论与实践的深度融合。 内容概述与教学目标 本书并非简单地罗列电子元件的规格参数或电路图,而是致力于为读者构建一个清晰、逻辑严谨的知识体系。其核心在于通过深入浅出的理论讲解,结合大量精心设计的实验项目,让读者在动手操作中加深对抽象概念的理解,从而真正具备分析、设计和调试电子系统的能力。 本书的教学目标可以概括为以下几个方面: 1. 奠定坚实的理论基础: 详细介绍电子技术中最基本、最重要的概念,包括但不限于电路的基本定律(欧姆定律、基尔霍夫定律)、元器件的特性(电阻、电容、电感、二极管、三极管、场效应管)、放大电路的原理与设计、滤波器、振荡器、电源电路、数字逻辑电路基础、模数/数模转换等。理论讲解力求严谨准确,同时注重逻辑连贯性和易理解性。 2. 培养实践动手能力: 设计了一系列循序渐进的实验项目,覆盖从基础元器件的测量、简单电路的搭建与测试,到复杂集成电路的应用、微控制器系统的开发等多个层面。每个实验都配有详细的操作步骤、实验目的、预期的实验结果分析以及相关的理论背景介绍。鼓励读者亲自搭建电路、使用仪器(如示波器、信号发生器、万用表)进行测量和调试,从而获得第一手的实践经验。 3. 提升问题分析与解决能力: 在实验过程中,不可避免会遇到各种问题,本书强调培养读者独立分析问题根源、查找故障、并提出解决方案的能力。通过分析实验中可能出现的异常现象,引导读者掌握系统性的故障排除方法。 4. 介绍前沿技术与发展趋势: 在必要之处,本书也会适时介绍一些与基础电子技术紧密相关的前沿领域,如嵌入式系统、FPGA应用、物联网(IoT)相关的传感器技术、无线通信基础等,为读者进一步学习和探索更广泛的电子技术领域打开思路。 章节内容深度解析(假设性展开,以体现教程的详细程度) 为了更具体地说明本书的丰富内容,我们不妨设想几个核心章节的深度: 第一部分:电路基础与元器件特性 第一章:电路基本概念与定律 本章将系统阐述电荷、电流、电压、电阻、电导等基本电学量的定义与量纲。 深入讲解欧姆定律和焦耳定律,并结合实际应用(如电阻分压、串并联电路分析)进行例题分析。 详细介绍基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL),并通过不同拓扑的电路实例,演示如何运用这些定律进行电路分析,例如网孔分析法和节点电压分析法。 介绍电路中的功率概念,包括有功功率、无功功率和视在功率,以及它们在电路中的计算与意义。 实践环节: 学习使用万用表测量电阻、电压和电流,搭建简单的串联和并联电阻电路,验证欧姆定律和基尔霍夫定律。 第二章:基本电子元器件详解 电阻: 介绍不同类型电阻(固定电阻、可变电阻、敏感电阻)的结构、特性曲线、选型原则及在电路中的作用。 电容器: 讲解电容器的充放电过程、电容值、耐压、极性等参数,区分不同电容器(电解电容、陶瓷电容、薄膜电容)的特点和适用场合。 电感: 介绍电感的感抗、漏感、耦合电感等概念,分析电感在滤波、储能等方面的应用。 半导体二极管: 详细讲解PN结的形成与特性,分析正向导通、反向击穿现象,介绍整流二极管、稳压二极管、发光二极管(LED)和光敏二极管的工作原理、伏安特性曲线及典型应用。 三极管(BJT): 深入阐述NPN和PNP三极管的结构、工作原理(共发射极、共集电极、共基极三种组态),重点讲解放大区的偏置电路设计,分析三极管作为开关和放大器的应用。 场效应管(FET): 介绍JFET和MOSFET的结构与工作原理,分析其跨导特性,讲解其在高输入阻抗放大电路和开关电路中的应用。 实践环节: 学习识别不同电子元器件,测试二极管和三极管的单向导电性和放大特性,搭建简单的二极管整流电路和三极管放大电路。 第二部分:放大电路与信号处理 第三章:放大电路分析与设计 单级放大电路: 详细分析共发射极放大电路的电压增益、输入阻抗和输出阻抗,讲解不同偏置方式(固定偏置、分压偏置、发射极偏置)对放大电路性能的影响。 多级放大电路: 介绍直接耦合、RC耦合、变压器耦合和电感耦合等放大电路的连接方式,分析各级联接对整体性能的影响,讲解多级放大器(如卡其放大器)的频率响应和稳定性问题。 功率放大电路: 介绍甲类、乙类、甲乙类和丙类功率放大器的原理,重点分析其效率和失真问题,并结合音频功率放大集成电路(如LM386)进行讲解。 反馈与稳定性: 深入讨论负反馈和正反馈的概念及其对放大电路增益、带宽、输入输出阻抗和稳定性的影响。重点讲解放大电路的振荡条件和振荡器电路(如RC振荡器、LC振荡器)的设计。 实践环节: 设计并搭建不同偏置方式的单级放大电路,测试其放大倍数和频率响应;搭建简单的音频功率放大电路;尝试设计振荡电路。 第四章:信号处理电路 滤波器: 介绍低通、高通、带通和带阻滤波器的基本原理,讲解RC滤波器、RL滤波器以及基于有源器件(如运算放大器)的滤波器设计。分析滤波器的截止频率、衰减特性和阶数。 运算放大器(Op-Amp)应用: 深入讲解理想运算放大器的基本特性,分析其在同相比例、反相比例、加法、减法、积分、微分等电路中的应用。讲解运算放大器在有源滤波器、信号发生器中的重要作用。 信号发生器: 介绍方波、三角波、锯齿波和正弦波发生器的基本工作原理,并介绍常用的信号发生器集成电路(如NE555定时器)的应用。 实践环节: 搭建RC低通和高通滤波器,观察其滤波效果;利用运算放大器搭建反相比例和积分电路,测试其功能;使用NE555定时器搭建多谐振荡器产生方波信号。 第三部分:数字电子技术基础 第五章:数字逻辑基础与门电路 数制与编码: 介绍二进制、十进制、十六进制等数制及其相互转换,讲解BCD码、ASCII码等常用编码。 逻辑门: 详细介绍与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门、同或门等基本逻辑门的功能、逻辑表达式和真值表。 布尔代数与逻辑化简: 讲解布尔代数的运算法则,介绍卡诺图等化简方法,用于简化逻辑电路。 组合逻辑电路: 讲解编码器、译码器、多路选择器(MUX)、数据分配器(DEMUX)等组合逻辑电路的设计与应用。 实践环节: 使用通用逻辑门集成电路(如74LS系列)搭建简单的逻辑组合电路,验证逻辑功能;使用集成编码器和译码器完成特定功能。 第六章:时序逻辑电路与存储器 触发器: 介绍RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器等基本时序逻辑单元的工作原理,以及它们在状态存储和移位中的作用。 寄存器: 讲解移位寄存器(串入串出、串入并出、并入串出、并入并出)和并行寄存器的构成与应用。 计数器: 介绍同步计数器和异步计数器(行波计数器)的原理,包括加法计数器、减法计数器和可逆计数器。讲解BCD计数器和任意模计数器的设计。 存储器: 介绍RAM(SRAM、DRAM)、ROM(PROM、EPROM、EEPROM)、Flash存储器等不同类型存储器的基本结构和工作原理。 实践环节: 搭建JK触发器和D触发器,验证其状态翻转功能;构建移位寄存器实现数据移位;搭建一个简单的二进制计数器。 第四部分:电源、模数转换与系统应用 第七章:电源电路与稳压技术 整流电路: 介绍半波整流、全波整流(桥式整流)的原理,分析其纹波系数和滤波效果。 滤波电路: 讲解电感滤波、电容滤波和LC滤波器的原理,分析其降低纹波的性能。 稳压电路: 介绍线性稳压器(如78XX系列、LM317)和开关稳压器(如Buck、Boost、Buck-Boost)的工作原理。讲解稳压器的性能指标(稳压精度、动态响应、效率)。 实践环节: 搭建半波、全波整流滤波电路,观察并测量输出电压纹波;使用线性稳压集成电路搭建一个输出电压可调的电源。 第八章:模数/数模转换与传感器接口 模数转换器(ADC): 介绍ADC的基本原理,包括逐次逼近型、双积分型、Σ-Δ型ADC等。讲解其分辨率、采样率、量化误差等关键参数。 数模转换器(DAC): 介绍DAC的基本原理,包括权电流型、倒T型、R-2R梯形网络型DAC等。讲解其分辨率、转换时间、单调性等关键参数。 传感器接口技术: 介绍各种常用传感器(温度、湿度、光照、压力、位移等)的工作原理和输出信号类型(模拟量、数字量)。讲解如何将传感器信号转换为微控制器或计算机可以处理的格式,包括信号调理、放大、隔离等技术。 实践环节: 使用ADC/DAC芯片进行简单的数字模拟信号转换实验;连接一个常用传感器(如温度传感器),读取其数值。 第九章:微控制器基础与应用入门 微控制器(MCU)结构: 介绍MCU的组成部分,包括CPU、存储器(RAM、ROM、Flash)、I/O端口、定时器/计数器、中断控制器、通信接口(UART、SPI、I2C)等。 指令系统与编程: 简要介绍MCU的汇编语言和高级语言(如C语言)编程方法。 GPIO接口应用: 讲解如何通过MCU的GPIO口控制LED、蜂鸣器、继电器等外围设备,以及如何读取按钮、开关等输入信号。 中断与定时器应用: 介绍中断的原理和应用,以及定时器在定时、计数、PWM输出等方面的应用。 实践环节: 使用开发板(如Arduino、STM32系列)进行基础的LED闪烁、按键控制、串口通信等实验,初步体验嵌入式系统开发。 本书的特色与价值 《电子技术实践教程/昆明理工大学规划教材》的独特价值体现在: 体系完整,循序渐进: 内容从基础概念到高级应用,结构清晰,逻辑严谨,适合不同层次的读者。 理论与实践高度统一: 每一个理论知识点都紧密联系实际实验,强调“学以致用”。 实验设计精良: 实验项目具有代表性、可操作性强,能够有效地巩固和加深理论知识。 紧跟时代步伐: 适时引入现代电子技术的热点内容,拓展读者的视野。 权威性与实用性兼备: 作为昆明理工大学规划教材,其内容经过长期教学实践检验,质量有保障,同时又注重实际应用能力培养。 本书不仅是电子技术专业学生的理想学习教材,对于从事相关技术工作的工程师、研究人员,以及对电子技术感兴趣的爱好者,都具有重要的参考和指导意义。通过本书的学习,读者将能够系统掌握电子技术的理论精髓,练就扎实的实践技能,为在更广阔的电子科技领域发展打下坚实的基础。