内容简介
《电路与电子技术实验》着重介绍电工电路、模拟电路和数字电路课程的基本实验内容和实验方法。每一个实验都以相关的基本理论为基础,提出实验目的、实验原理、实验内容。学生通过预习,对与实验相关的理论进行分析;通过实验,验证理论结果;通过对测试数据进行分析,找出实验中出现的问题;利用仿真软件进行电路仿真,找出产生误差的原因。在内容编排上:①安排了预习内容和思考题,增强学生独立思考和解决问题的能力;②以实验内容为核心,用实验原理进行阐述,介绍实验方法,使教材自成体系;③以常用实验仪器和设备为基础,通过固定电路板和学生自己搭接电路相结合的方式,使学生既掌握基本理论,又提高实践动手能力;④对实验内容进行电路仿真,并与实测数据比较,从而提高实验效果。
《电路与电子技术实验》共介绍了71个实验,分成5篇,第1篇为电路基础实验,第2篇为数字电路实验,第3篇为模拟电路实验,第4篇为综合创新性设计实验,第5篇为Multisim在电路分析中的应用。分别介绍了电路基础、数字电路、模拟电路课程中的基本实验和基本测试方法,对常用的电子仪器和电路进行了介绍和分析。
内页插图
目录
0 概述
0.1 实验目的与要求
0.2 实验安全
0.3 实验程序
0.4 测量误差的分析
0.5 数据的一般处理方法
第1篇 电工实验
1.1 电工测量仪表的使用
1.2 线性与非线性元件伏安特性的测定
1.3 直流电路中电位及其与电压关系的研究
1.4 基尔霍夫定律的验证
1.5 叠加原理与互易定理的验证
1.6 戴维南定理和诺顿定理实验
1.7 电压源与电流源的等效变换
1.8 受控源特性的研究
1.9 一阶电路实验
1.10 二阶电路过渡过程实验
1.11 LC元件在直流电路和交流电路中的特性研究
1.12 交流电路参数的测定
1.13 正弦交流电路中RLC的特性实验
1.14 RL和RC串联电路实验
1.15 串联谐振电路实验
1.16 改善功率因数实验
1.17 互感电路实验
1.18 三相电路及功率的测量
1.19 R-C选频网络实验
1.20 无源二端口网络实验
1.21 单相变压器实验
1.22 三相异步电动机的使用和启动
1.23 异步电动机继电一接触控制的基本电路实验
1.24 三相异步电动机Y-△启动控制实验
1.25 三相异步电动机顺序控制实验
1.26 三相异步电动机能耗制动控制实验
第2篇 数字电路实验
2.1 门电路逻辑功能及测试
2.2 TTL和CMOS集成门电路参数测试
2.3 TTL集电极开路门和三态门逻辑功能测试及应用
2.4 集成门电路的逻辑变换及应用
2.5 译码器及其应用
2.6 数据选择器及其应用
2.7 加法器及其应用
2.8 触发器及其应用
2.9 计数器及其应用
2.10 MSI移位寄存器及其应用
2.11 555定时器及其应用
2.12 D/A、A/D转换器
第3篇 模拟电路试验
3.1 常用电子仪器的使用方法
3.2 单级放大电路
3.3 两级放大电路
3.4 射极跟随器(共集电极电路)
3.5 场效应管放大电路的测试
3.6 负反馈放大电路
3.7 差动放大电路
3.8 集成运算放大器性能指标的测试
3.9 比例求和运算电路
3.10 波形发生电路
3.11 有源滤波器
3.12 电压比较器
3.13 集成电路RC正弦波振荡器
3.14 集成电路LC正弦波振荡器
3.15 互补对称功率放大器
……
第4篇 综合创新设计实验
第5篇 Multisim在电路分析中的应用
附录1 常用电阻器
附录2 常用电容器
附录3 半导体器件
附录4 集成电路型号命名规则
附录5 部分TTL集成电路管脚排列图
参考文献
前言/序言
电工电路课程和电子技术课程是实践性很强的基础课程。随着电子技术日新月异的发展,按照高等学校电工、电子技术基础课程教学的基本要求,以及社会对新世纪高等学校培养人才的需求,同时为了增强学生基本实验技能、培养学生的动手能力,我们在总结多年高校实验教学经验的基础上,编写了这本实验教材。该教材适用于高等学校电气类、电子信息类及相关专业的电子技术课程实验教学,也可供相关的专科和从事电工电子技术工作的工程技术人员参考。
本书着重介绍电工电路、模拟电路和数字电路课程的基本实验内容和实验方法。每一个实验都以相关的基本理论为基础,提出实验目的、实验原理、实验内容。学生通过预习,对与实验相关的理论进行分析;通过实验,验证理论结果;通过对测试数据进行分析,找出实验中出现的问题;利用仿真软件进行电路仿真,找出产生误差的原因。在内容编排上:①安排了预习内容和思考题,增强学生独立思考和解决问题的能力;②以实验内容为核心,用实验原理进行阐述,介绍实验方法,使教材自成体系;③以常用实验仪器和设备为基础,通过固定电路板和学生自己搭接电路相结合的方式,使学生既掌握基本理论,又提高实践动手能力;④对实验内容进行电路仿真,并与实测数据比较,从而提高实验效果。
本书共介绍了71个实验,分成5篇,第1篇为电路基础实验,第2篇为数字电路实验,第3篇为模拟电路实验,第4篇为综合创新性设计实验,第5篇为Multisim在电路分析中的应用。分别介绍了电路基础、数字电路、模拟电路课程中的基本实验和基本测试方法,对常用的电子仪器和电路进行了介绍和分析。
本书由殷志坚(编写概述和第1篇)、熊朝松(编写第2篇、第5篇)、占华林(编写第3篇)、罗强(编写第4篇)主编。本书获得江西科技师范大学教材出版基金资助,在编写过程中,得到了江西科技师范大学通信电子学院电工电子实验中心全体老师的大力支持,在此表示感谢。
限于编者水平有限和编写时间仓促,书中不妥和疏漏之处在所难免,敬请读者指正。
《电磁波与现代通信》 内容梗概: 本书深入浅出地探讨了电磁波的生成、传播、接收原理及其在现代通信技术中的核心应用。我们将从电磁波的基本概念出发,逐步揭示其波粒二象性、麦克斯韦方程组的统一性,以及不同频率电磁波在自由空间、介质中的传播特性。随后,本书将重点阐述各类通信系统的基本构成,包括信息源、编码、调制、信道、解调、解码等关键环节,并详细解析多种重要的调制解调技术,如调幅(AM)、调频(FM)、调相(PM)、数字调制(ASK, FSK, PSK, QAM)等。 详细章节内容: 第一部分:电磁波的奥秘 第一章:电荷、电流与电磁场 本章将回顾电荷的基本性质,介绍静电场和恒定磁场的概念,并重点讲解电流的产生及其产生的磁场。我们将深入理解洛伦兹力,它是理解电荷在电磁场中运动的基础。此外,本章还会初步接触法拉第电磁感应定律,为后续理解电磁波的产生铺垫。 第二章:麦克斯韦方程组的统一 这是本书的核心理论基础之一。本章将详细阐述麦克斯韦四条基本方程组,强调它们如何统一了电与磁,并预言了电磁波的存在。我们将逐一解析高斯电场定律、高斯磁场定律、法拉第电磁感应定律和安培-麦克斯韦定律的物理意义,并理解位移电流的概念在方程组中的关键作用。通过对这些方程组的深入理解,读者将能初步把握电磁场的动态变化以及电磁波的产生机制。 第三章:电磁波的产生与性质 本章将基于麦克斯韦方程组,推导出电磁波的波動方程式。我们将深入探讨电磁波的产生条件,例如加速运动的电荷。本书将详细阐述电磁波的横波特性,即电场和磁场矢量垂直于传播方向。此外,还会分析电磁波的传播速度(光速),并区分电磁波的电场强度、磁场强度、坡印廷矢量等物理量。 第四章:电磁波的传播 本章将重点研究电磁波在不同介质中的传播特性。我们将讨论电磁波在真空中的传播,以及它们在导电介质(如金属)和绝缘介质(如空气、水、玻璃)中的衰减和反射现象。不同频率的电磁波在传播时会表现出不同的特性,例如低频电磁波更容易绕过障碍物,而高频电磁波则更容易被吸收或反射。本章还将介绍电磁波的衍射、干涉和偏振等重要现象,这些现象是理解电磁波行为的关键。 第五章:电磁波谱 电磁波谱是电磁波按频率(或波长)顺序排列的连续谱。本章将详细介绍电磁波谱的各个部分,包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。我们将讨论各部分电磁波的典型频率范围、产生方式、传播特点以及在科学研究和日常生活中的广泛应用,例如无线电波用于通信,微波用于雷达和加热,可见光用于视觉感知等。 第二部分:现代通信系统 第六章:信息论基础与编码 在进入通信系统之前,本章将介绍信息论的基本概念,如信息量、熵。我们将重点阐述编码在通信中的重要作用,它能够有效地表示信息,提高传输效率,并增强系统的抗干扰能力。本章将介绍信源编码(如香农编码、霍夫曼编码)用于数据压缩,以及信道编码(如汉明码、卷积码、Turbo码)用于纠错,以确保信息在传输过程中不失真。 第七章:模拟调制技术 本章将详细讲解将信息信号(如音频、视频)叠加到高频载波上的模拟调制技术。我们将深入解析调幅(AM)的原理,包括不同类型的AM(DSB-SC, SSB),调频(FM)的优势(抗噪声能力强)及其实现方式,以及调相(PM)的原理。通过对这些技术的学习,读者将理解如何将低频信息转化为适合远距离传输的高频信号。 第八章:数字调制技术 随着数字技术的发展,数字调制技术已成为现代通信的核心。本章将详细介绍将数字信息(0和1)映射到载波信号的各种方式。我们将深入讲解: 幅移键控(ASK):通过改变载波的幅度来表示数字信息。 频移键控(FSK):通过改变载波的频率来表示数字信息。 相移键控(PSK):通过改变载波的相位来表示数字信息,包括BPSK、QPSK等。 正交幅度调制(QAM):结合幅度和相位进行调制,能够实现更高的频谱利用率,如16QAM, 64QAM。 本章还将讨论这些数字调制技术的优缺点以及它们在不同通信场景下的应用。 第九章:信号的传输与接收 本章将聚焦于信息在通信信道中的传输和接收过程。我们将讨论不同类型的通信信道,如自由空间、同轴电缆、光纤等,以及它们对信号传输的影响,例如衰减、噪声、失真。本书将详细讲解接收端如何通过解调器从载波中恢复原始信息信号,以及如何通过解码器纠正传输过程中可能出现的错误。 第十章:天线与传播 天线是电磁波收发的关键设备。本章将介绍不同类型天线的原理和特性,如偶极子天线、喇叭天线、抛物面天线等。我们将讨论天线的辐射方向图、增益、带宽等重要参数。此外,本章还将深入探讨电磁波在真实环境中的传播效应,例如多径传播、阴影效应、衰落等,这些效应对通信系统的性能至关重要。 第三部分:现代通信应用 第十一章:无线通信系统 本章将介绍各类重要的无线通信系统。我们将重点讲解: 移动通信系统:从第一代到第五代(1G-5G)移动通信技术的发展历程,以及蜂窝网络、切换、频率复用等核心概念。 卫星通信系统:同步卫星、低地球轨道卫星通信的原理,以及在广播、导航、通信等领域的应用。 广播电视系统:AM、FM广播,以及数字电视信号的传输方式。 雷达系统:雷达的探测原理、信号处理以及在军事、气象、导航等领域的应用。 第十二章:光纤通信 光纤通信是现代通信领域的一项革命性技术。本章将详细介绍光在光纤中的传播原理,包括全反射现象。我们将讨论不同类型光纤(单模光纤、多模光纤)的结构和特性,以及光通信系统中关键组件,如光源(激光器、LED)、光探测器、光放大器等。光纤通信以其高带宽、低损耗的优势,成为互联网骨干网的主要传输介质。 第十三章:无线局域网(Wi-Fi)与蓝牙 本章将聚焦于短距离无线通信技术。我们将详细介绍Wi-Fi(IEEE 802.11系列标准)的工作原理、不同频段(2.4GHz, 5GHz)的应用以及相关的安全协议。蓝牙技术及其在设备互联、数据传输等方面的广泛应用也将得到深入解析。 第十四章:通信系统的抗干扰与安全 本章将讨论通信系统面临的各种干扰源,包括自然干扰(闪电、大气噪声)和人为干扰(同频干扰、杂散辐射)。我们将介绍多种提高系统抗干扰能力的技术,例如滤波、扩频通信、纠错编码等。此外,本章还将探讨通信安全问题,包括数据加密、身份认证等,以保障通信信息的机密性和完整性。 第十五章:通信技术的未来展望 本章将对未来通信技术的发展趋势进行展望。我们将讨论6G通信的潜在技术,例如太赫兹通信、人工智能在通信网络中的应用,以及物联网(IoT)、车联网(V2X)等新兴应用对通信技术提出的新要求。 学习目标: 通过学习本书,读者将能够: 深刻理解电磁波的生成、传播机理及其与物质的相互作用。 掌握电磁波谱的构成及其在不同领域的应用。 理解现代通信系统的基本原理和关键技术。 熟悉模拟和数字调制解调技术,并能分析其优缺点。 了解天线、信道、噪声等对通信系统的影响。 认识到无线通信、光纤通信等在现代社会中的重要作用。 初步了解通信技术的未来发展方向。 本书适合电子信息工程、通信工程、物理学等相关专业的学生,以及对电磁波和现代通信技术感兴趣的科研人员和工程师阅读。本书旨在构建坚实的理论基础,并结合实际应用,帮助读者深入理解塑造我们数字世界的无形力量——电磁波与现代通信。