數字電子技術實驗指導書 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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孫淑艷，華北電力大學電子技術課程組 著

圖書標籤:

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• 實驗指導
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• 大學教材
• 高等教育
• 電子工程
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店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040408171

商品編碼：29692527717

包裝：平裝

齣版時間：2014-09-01

基本信息

書名:數字電子技術實驗指導書

：25.10元

售價：17.1元,便宜8.0元,摺扣68

作者:孫淑艷,華北電力大學電子技術課程組

齣版社：高等教育齣版社

齣版日期：2014-09-01

ISBN：9787040408171

字數：350000

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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　　孫淑艷主編的這本《數字電子技術實驗指導書》為電子技術基礎課程係列教材之一，全書共包括五大模塊：數字電路基礎實驗、NI Muhisim 12使用指南、數字電路仿真實驗、VHDL語言仿真實驗和附錄。實驗類型有基本的驗證性實驗，也有綜閤性、設計性和創新性實驗。
　　數字電路基礎實驗使學生瞭解電子元器件、集成芯片的外特性，通過實驗搭接電路來掌握電子電路的測試方法，並通過預習要求中的問題加深對理論知識的理解；數字電路仿真實驗是藉助於Multisiml2 仿真平颱對電子電路進行輔助設計和輔助分析；VHDL語言仿真實驗為學生後續課程學習做必要鋪墊；附錄中介紹瞭集成電路的基本知識、集成邏輯電路的連接和驅動、集成邏輯門電路新舊圖形符號對照以及常用數字集成電路型號及引腳圖。
　　本書采用實驗報告原始數據便攜式設計，學生做完實驗可以將實驗原始數據、實驗波形等直接填寫在原始數據記錄處，然後裁下貼在上交的實驗報告中，節省時間，適用性強。
　　本書可作為高等院校電氣工程及其自動化、電子信息工程、電子科學與技術、通信工程、自動化、測控技術與儀器、計算機科學與技術、軟件工程等專業的本、專科教材，同時也可作為參加各類電子設計競賽學生自學的參考書，以及相關工程技術人員的參考書。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《模擬信號處理與電路設計》 引言 在現代電子技術領域，數字信號的處理固然占據瞭舉足輕重的地位，但其背後強大的支撐與不可或缺的基石，依舊是精妙絕倫的模擬信號處理技術。從傳感器采集的原始數據，到音頻、視頻的深度編碼，再到各種通信係統中的信號調製解調，模擬電路始終是信息傳遞和信號轉化的第一道關卡。理解並掌握模擬信號處理的原理與電路設計，不僅是深入理解數字電子技術內在機理的關鍵，更是進行高性能、低功耗、高精度電子係統設計的必要前提。 本書《模擬信號處理與電路設計》旨在為讀者提供一個係統、深入的模擬電路理論與實踐的學習平颱。本書的編寫，並非僅僅停留在概念的陳述，而是力求將深奧的理論知識與實際的電路設計相結閤，通過詳實的講解、精煉的案例分析以及實用的設計方法，幫助讀者建立起堅實的模擬電路知識體係，培養齣獨立解決復雜模擬電路問題的能力。 第一章 模擬信號基礎與運算放大器 本章將帶領讀者從最基礎的模擬信號概念齣發，逐步深入到模擬電路的核心部件——運算放大器（Op-Amp）。 模擬信號的特性與錶示： 我們將詳細闡述模擬信號的連續性、幅度、頻率、相位等基本特性，並介紹描述這些特性的數學工具，如傅裏葉級數和傅裏葉變換。理解模擬信號的本質，是後續所有分析的基礎。 理想運算放大器的特性與模型： 運算放大器以其極高的開環增益、極高的輸入阻抗和極低的輸齣阻抗，成為構建各種模擬電路的萬能積木。本節將深入剖析理想運算放大器的各項性能指標，並建立其理想等效電路模型，為後續電路分析奠定理論基礎。 基本運算放大器電路： 基於理想運放模型，我們將詳細分析一係列經典的基本運放電路，包括同相放大器、反相放大器、電壓跟隨器、加法器、減法器、積分器和微分器。對於每種電路，我們將推導其傳遞函數，分析其工作原理，並討論其在信號處理中的應用。 實際運算放大器的非理想性： 真實世界的運算放大器並非理想狀態，其存在有限的開環增益、有限的輸入阻抗、非零的輸齣阻抗、失調電壓、輸入偏置電流、共模抑製比（CMRR）、電源抑製比（PSRR）以及有限的帶寬等非理想因素。本節將深入探討這些非理想特性對電路性能的影響，並介紹相應的補償和改進方法。 運算放大器的穩定性與頻率響應： 運算放大器作為反饋放大器使用時，其穩定性是至關重要的。我們將介紹補償技術，如極點補償和零點補償，以確保放大器在各種工作條件下都能穩定工作。同時，我們將分析運放的頻率響應，理解其帶寬限製以及如何選擇閤適的運放以滿足特定應用的需求。 運算放大器在信號調理中的應用： 信號調理是模擬電路設計中的重要環節，旨在改善信號的質量，使其適閤進一步的處理或傳輸。本章將介紹如何利用運算放大器構建濾波器（如低通、高通、帶通、帶阻濾波器）、信號衰減器、信號增益器以及電平轉換電路等，為數據采集和傳感器接口設計提供基礎。 第二章 濾波器設計與實現 濾波器是模擬信號處理中不可或缺的重要組成部分，用於去除信號中的噪聲、乾擾，或提取特定頻率範圍內的有用信號。本章將全麵介紹濾波器理論和設計方法。 濾波器的基本概念與分類： 我們將定義濾波器的核心功能，並根據頻率響應特性將其分為低通、高通、帶通、帶阻四種基本類型。同時，我們將引入通帶、阻帶、截止頻率、過渡帶等關鍵概念，以及濾波器阻帶衰減率和通帶紋波等性能指標。 濾波器逼近方法： 理想濾波器的頻率響應難以在實際電路中實現，因此需要采用逼近方法。本章將重點介紹三種經典的濾波器逼近方法：巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和橢圓（Elliptic）濾波器。我們將分析它們各自的優缺點，以及在不同應用場景下的適用性。 有源濾波器與無源濾波器： 區分有源濾波器和無源濾波器，並分析它們各自的特點。無源濾波器主要由電阻、電容、電感構成，而有源濾波器則利用運算放大器等有源器件，能夠實現更高的增益、更低的插入損耗以及更靈活的設計。 基於運算放大器的有源濾波器設計： 本節將詳細介紹如何利用運算放大器設計各種有源濾波器。我們將分析Sallen-Key拓撲、多重反饋（MFB）拓撲等經典的有源濾波器結構，並提供詳細的設計步驟和計算公式，指導讀者構建特定階數和截止頻率的低通、高通、帶通和帶阻濾波器。 開關電容濾波器： 介紹開關電容濾波器的工作原理，以及它如何在數字控製下實現對濾波特性的精確調節，特彆是在集成電路設計中的優勢。 濾波器設計實例與性能評估： 通過具體的濾波器設計實例，例如音頻信號處理中的低通濾波器，或儀器儀錶中的抗乾擾濾波器，演示從需求分析到電路實現的全過程。同時，我們將討論如何通過仿真軟件（如SPICE）和實際測量來評估濾波器的性能。 第三章 信號的産生與調製 信號的産生與調製是通信、控製等領域的基礎，它們負責生成特定的信號波形，並根據信息需求改變信號的某些特性。 正弦波振蕩器： 振蕩器是産生周期性信號的核心電路。本章將介紹各種類型的正弦波振蕩器，包括： RC振蕩器： 相移振蕩器、韋恩橋振蕩器等，分析其反饋機製和頻率決定元件。 LC振蕩器： 哈特萊振蕩器、科爾皮茲振蕩器等，討論其諧振電路的工作原理。 晶體振蕩器： 介紹晶體管的諧振特性，以及晶體振蕩器的高穩定性和高精度。 壓控振蕩器（VCO）： 討論如何通過電壓控製來改變振蕩頻率，其在頻率閤成和鎖相環中的重要作用。 方波、三角波和鋸齒波發生器： 介紹如何利用施密特觸發器、積分器等電路産生非正弦波形，以及這些波形在數字信號産生、時鍾信號生成等方麵的應用。 信號調製的基本原理： 講解調製的概念，即利用一個載波信號來承載信息信號。我們將重點介紹以下幾種常見的調製方式： 幅度調製（AM）： DSB-SC、SSB等，分析其調製和解調原理，以及在廣播通信中的應用。 頻率調製（FM）： 講解FM的優點，如抗噪聲能力強，並介紹其調製和解調方法。 相位調製（PM）： 分析PM與FM的關係，以及它們在數字通信中的應用。 調製電路設計： 介紹實現AM、FM、PM調製電路的設計方法，包括使用乘法器、壓控振蕩器等器件。 解調電路設計： 介紹各種調製方式的解調電路，如包絡檢波器、鑒頻器、相敏檢波器等。 第四章 模擬信號的采樣、量化與編碼 盡管本書不涉及數字電子技術，但為瞭更好地理解模擬信號在實際應用中的轉化過程，本章將簡要介紹模擬信號嚮數字信號轉化的關鍵步驟，重點在於理論原理。 采樣定理（奈奎斯特-香農采樣定理）： 詳細闡述采樣定理，解釋采樣頻率與信號帶寬之間的關係，以及如何避免混疊（aliasing）。 采樣電路： 簡要介紹采樣開關的工作原理，以及采樣保持電路在保持采樣值時的作用。 量化過程： 講解量化是將連續的幅度值離散化的過程。介紹均勻量化和非均勻量化，以及量化誤差的産生。 編碼過程： 簡要介紹將離散的量化值轉換為二進製編碼的過程，為後續的數字信號處理奠定基礎。 模擬-數字轉換器（ADC）與數字-模擬轉換器（DAC）概述： 簡要介紹ADC和DAC的功能，以及它們在連接模擬世界與數字世界中的橋梁作用。例如，ADC將模擬信號轉換為數字信號，而DAC則將數字信號還原為模擬信號。（注意：本節僅做概念性介紹，不深入其內部結構和工作原理，以保持本書的側重點）。 第五章 模擬信號的放大與功率驅動 在信號傳輸和處理過程中，信號的幅度往往需要被放大，以剋服損耗或驅動後續電路。當信號需要驅動較大負載時，則需要功率放大器。 跨導與跨阻放大器： 介紹跨導放大器（將輸入電壓轉換為輸齣電流）和跨阻放大器（將輸入電流轉換為輸齣電壓）的原理和應用，它們在傳感器接口和電流信號處理中非常有用。 差分放大器： 詳細分析差分放大器的原理，包括其共模抑製能力，以及在測量和抑製共模噪聲方麵的優勢。 多級放大器設計： 介紹如何將多個放大級聯起來，以獲得更大的總增益。討論不同放大級聯的匹配問題，以及級聯對電路帶寬和穩定性的影響。 功率放大器類型與特性： A類功率放大器： 分析其綫性度好但效率低的特點。 B類功率放大器： 介紹其效率比A類高，但存在交越失真。 AB類功率放大器： 結閤A類和B類的優點，是實際應用中常用的功率放大器類型。 C類功率放大器： 主要用於高頻信號的功率放大，效率高但綫性度差。 功率放大器的驅動能力與散熱： 討論功率放大器輸齣電流和電壓的能力，以及如何根據負載特性選擇閤適的功率放大器。強調功率器件的散熱問題，並介紹相應的散熱設計方法。 揚聲器驅動與喇叭功放： 以揚聲器驅動為例，詳細講解功率放大器在音頻係統中的應用，包括阻抗匹配、失真抑製和功率效率等。 第六章 模擬電路設計中的噪聲分析與抑製 噪聲是模擬電路中普遍存在的乾擾，它會降低信號的信噪比，影響電路的性能。本章將深入探討噪聲的來源、分析方法以及抑製措施。 噪聲的種類與來源： 熱噪聲（約翰遜噪聲）： 分析電阻等導體中由於電子熱運動産生的隨機噪聲。 散粒噪聲： 分析半導體器件中載流子運動的不規則性産生的噪聲。 閃爍噪聲（1/f噪聲）： 分析低頻段齣現的與頻率成反比的噪聲。 電源噪聲與地綫噪聲： 討論電源的不穩定性和電路闆上的地綫分布對噪聲的影響。 外部乾擾： 如電磁乾擾（EMI）和射頻乾擾（RFI）。 噪聲的等效模型與計算： 介紹如何將各種噪聲源等效為電壓或電流源，並討論在電路中如何計算總的噪聲功率或均方根值（RMS）。 噪聲指標： 介紹噪聲係數（Noise Figure, NF）和噪聲電壓密度（Noise Voltage Density）等關鍵噪聲指標，以及它們在評估放大器噪聲性能中的作用。 噪聲抑製技術： 選用低噪聲器件： 介紹如何選擇具有低噪聲特性的運算放大器、晶體管等。 差分放大與屏蔽： 利用差分放大器的共模抑製能力，以及對敏感電路進行屏蔽以減少外部乾擾。 濾波技術： 利用濾波器去除高頻或低頻噪聲。 接地與布綫技巧： 強調良好的接地設計和閤理的布綫對於減少地綫噪聲和串擾的重要性。 優化電路拓撲： 討論一些能夠天然降低噪聲的電路拓撲結構。 實際案例分析： 以一個高精度測量儀器的前置放大器為例，演示如何進行噪聲分析，並采取相應的措施來降低噪聲，提高信噪比。 第七章 模擬電路設計中的穩定性與補償 放大器在有反饋電路中工作時，可能齣現振蕩，導緻工作不穩定。本章將探討放大器的穩定性問題，以及如何進行頻率補償。 反饋放大器的穩定性條件： 介紹巴剋豪森判據（Barkhausen Criterion）和奈奎斯特判據（Nyquist Criterion）等穩定性判據，理解開環增益和相移對穩定性的影響。 頻率響應與極零點： 深入分析放大器在不同頻率下的增益和相移特性，並介紹極點（poles）和零點（zeros）在頻率響應中的作用。 穩定性分析圖示法： 介紹伯德圖（Bode Plot）和奈奎斯特圖（Nyquist Plot）等工具，用於直觀地分析放大器的相位裕度（Phase Margin）和增益裕度（Gain Margin），從而評估其穩定性。 頻率補償技術： 極點補償： 介紹如何通過在電路中引入額外的極點或零點來改善頻率響應和穩定性，如滯後補償（Lag Compensation）和超前補償（Lead Compensation）。 增益補償： 介紹如何通過改變電路的增益來影響穩定性。 反饋網絡的影響： 分析不同形式的反饋網絡（如電壓並聯、電流串聯等）對放大器穩定性的影響。 實際設計案例： 以一個多級放大器為例，分析其潛在的不穩定性，並運用頻率補償技術來確保其在各種工作條件下都能穩定工作。 第八章 模擬集成電路基礎與應用 本章將為讀者介紹模擬集成電路（Analog IC）的基本概念、優勢，以及一些典型的模擬集成電路模塊。 模擬集成電路的優勢： 討論模擬IC相比於分立元件電路的優勢，如體積小、功耗低、性能穩定、成本效益高等。 常見的模擬集成電路模塊： 運算放大器IC： 介紹LM741、OP07、TL072等經典和高性能運放IC的特性和應用。 電壓調節器IC： 如78xx係列和LM317，介紹它們在提供穩定電源方麵的作用。 數據轉換器IC： 簡要介紹ADC和DAC集成電路的功能和選型原則。（同樣，僅做概念性介紹） 傳感器接口IC： 介紹專門用於連接和處理傳感器信號的集成電路，如儀錶放大器IC。 模擬IC的選型與應用： 提供選擇閤適的模擬IC時應考慮的因素，如性能參數、功耗、封裝類型、成本等，並通過實際案例說明如何利用模擬IC快速構建功能電路。 數字與模擬混閤集成電路的接口： 簡要提及模擬IC與數字IC的協同工作，例如通過ADC將模擬信號轉換為數字信號送入微控製器，或通過DAC將微控製器生成的數字信號轉換為模擬信號輸齣。 第九章 模擬電路設計流程與實用技巧 本章將係統地總結模擬電路的設計流程，並分享一些實用的設計技巧和注意事項，幫助讀者從理論走嚮實踐。 模擬電路設計的一般流程： 需求分析： 明確電路的功能、性能指標（如增益、帶寬、噪聲、功耗、精度等）。 方案設計： 選擇閤適的電路拓撲和關鍵器件。 理論計算與仿真： 根據理論進行初步計算，並利用仿真軟件（如SPICE）進行驗證。 PCB布局與布綫： 講解模擬電路PCB設計中的關鍵原則，如接地、屏蔽、信號走綫等。 原型製作與調試： 製作電路原型，並進行係統調試。 性能測試與優化： 測試電路性能，並根據需要進行優化。 電路仿真軟件的應用： 介紹常用的模擬電路仿真軟件（如LTspice, PSpice, Multisim等）在電路分析、設計驗證和故障排除中的重要作用。 PCB布局與布綫技巧： 詳細講解模擬電路PCB設計中的關鍵原則，包括： 接地策略： 星形接地、單點接地、地綫環路的影響。 信號走綫： 模擬信號與數字信號的分離、敏感信號的屏蔽。 器件布局： 功率器件散熱、敏感器件隔離。 電源濾波： 濾波電容的選擇與放置。 元器件的選擇與使用： 強調選擇閤適的元器件對電路性能至關重要，例如高精度電阻、低漏電電容、特定頻率響應的電感等。 噪聲耦閤與串擾的抑製： 進一步深入探討如何通過PCB設計來避免噪聲的耦閤和串擾。 實際設計中的常見問題與解決方案： 分享在實際模擬電路設計中可能遇到的常見問題，如寄生參數的影響、溫漂問題、可靠性設計等，並提供相應的解決方案。 結語 《模擬信號處理與電路設計》旨在為讀者構建一個全麵而深入的模擬電路知識體係。通過對本書的學習，讀者將能夠理解模擬信號的本質，掌握運算放大器的精妙應用，熟練設計各類濾波器和振蕩器，深入理解信號的産生、調製與轉換過程，並能夠設計齣具備優異性能和穩定性的功率驅動電路。同時，本書也注重實際設計中的問題，引導讀者掌握噪聲分析、穩定性控製以及PCB設計等關鍵技能。希望本書能成為您探索模擬世界、駕馭信號律動的得力助手。

評分☆☆☆☆☆

這本書在提供標準實驗流程之外，還巧妙地穿插瞭大量“拓展思考題”和“進階探究”部分，這無疑是點睛之筆。這些附加內容並非可有可無的“注腳”，而是真正能將讀者的思維從“被動執行”推嚮“主動創新”的催化劑。我特彆欣賞其中一些章節後麵設置的開放性課題，比如要求我們嘗試用不同的實現方式（如使用特定芯片或編程描述語言）來完成同一個功能，並對各自的性能指標進行橫嚮對比分析。這種鼓勵多元化解決方案的引導，極大地激發瞭我的探索欲。它不再將標準答案視為終點，而是將實驗平颱視為一個可以自由驗證猜想的實驗室。這種將教學與科研思維初步結閤的方式，對於希望未來從事相關領域深造的讀者來說，提供瞭寶貴的早期訓練場。

評分☆☆☆☆☆

不得不提的是，這本書在實驗項目的難度設置上展現瞭一種非常成熟的梯度規劃。從最基礎的組閤邏輯電路搭建開始，逐步引入時序邏輯、存儲元件的應用，再到最後涉及到的復雜數據處理模塊，每一步的進階都設計得非常自然且富有邏輯性。我注意到，即便是看似簡單的入門實驗，作者也巧妙地融入瞭故障排除的思維訓練，比如要求讀者預判在某個元件參數齣現微小偏差時，整個係統的輸齣會發生什麼變化。這種前瞻性的設計，極大地鍛煉瞭我們麵對真實硬件係統時所必需的“預見性”。相比於其他僅關注“成功運行”的書籍，這本書更注重培養讀者的“健壯性”思維，讓人學到的不僅僅是標準流程，更是處理異常情況的能力。這種對實踐復雜度的深刻理解，讓這本書的價值遠遠超齣瞭普通實驗手冊的範疇。

評分☆☆☆☆☆

我拿到這本指導書後，最讓我印象深刻的是它在理論與實踐之間的平衡把握得極其到位。很多實驗手冊往往隻是羅列瞭一堆操作步驟，缺乏必要的理論背景支撐，導緻學生在遇到意外情況時束手無策。而這本書則不然，它在每個實驗模塊的開頭，都會用簡練而精準的語言迴顧相關的核心理論知識點，像是給讀者的思維打下一個堅實的“地基”。例如，在講解計數器設計時，它不僅給齣瞭具體的電路圖，還深入剖析瞭狀態轉移的邏輯推導過程，使得我們不僅僅停留在“會搭電路”的層麵，而是真正理解“為什麼這麼搭”。這種循序漸進、以理導行的編排方式，極大地增強瞭學習的主動性和深度。它不是簡單地告訴你“怎麼做”，而是引導你思考“為什麼這樣做是最好的選擇”。這種教學思路，對於培養工程師的係統性思維，無疑是極有裨益的。

評分☆☆☆☆☆

從內容結構和語言風格來看，這本書的作者顯然是一位經驗極其豐富的教育者，其文字功底深厚且極富條理。他沒有采用那種晦澀難懂的學術腔調，而是用一種既專業又親切的口吻來陳述復雜的電子學原理和實驗規範。語句結構嚴謹但不刻闆，即便是涉及到高頻信號處理這類容易産生歧義的部分，作者也能用非常清晰的比喻或類比，將抽象的概念具象化，使得讀者能夠迅速在腦海中構建齣清晰的物理模型。閱讀起來，感覺就像是有一位資深工程師在身旁，耐心而細緻地為你講解每一個環節的原理和注意事項，沒有任何架子，非常利於吸收。這種高質量的文本敘述，極大地降低瞭初學者麵對高難度技術內容的心理門檻，使得學習過程變得高效且令人愉快。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計實在是太齣色瞭，封麵采用瞭啞光處理，手感溫潤，那種沉穩的質感讓人一上手就知道這不是一本泛泛而談的教材。尤其值得稱贊的是內頁的排版，字體選擇清晰銳利，圖錶和文字之間的留白拿捏得恰到好處，長時間閱讀也不會感到眼睛疲勞。我翻閱瞭其中關於基礎邏輯電路設計的那幾個章節，光是那些精心繪製的原理圖和實驗步驟圖，就足以體現齣版方在細節上的用心。綫路圖的層次感非常分明，即便是初次接觸這些復雜概念的新手，也能迅速抓住關鍵連接點。這種對視覺體驗的重視，在如今很多技術類書籍中是比較少見的，往往隻注重內容的堆砌，而忽略瞭閱讀的舒適度。這本書的印刷質量也非常可靠，墨跡濃重，綫條邊緣乾淨利落，這對於需要仔細比對元器件符號和連接關係的實驗指導來說，是至關重要的。看得齣來，設計者在力求讓內容易懂的同時，也極力提升瞭這本書作為“工具書”的實用性和耐用性。