了得網研究生_電子電路基礎實驗教程

內容簡介

本書是為適應電路繫列課程教學改革的需要，在浙江大學信息與電子工程學繫實驗教學實踐經驗的基礎上編寫而成的實驗教材。本書從電子電路基礎實驗、仿真實驗、設計研究性實驗和綜合設計性實驗四個層次，由淺入深、循序漸進地展開講解。全書共10章，分別是電子電路實驗的基礎知識、電子電路設計與調試技術、實驗測量誤差分析與數據處理、常器件、電子電路實驗常用儀器、電子電路計算機輔助分析與設計、電子電路基礎實驗、仿真實驗、設計研究性實驗、綜合設計性實驗。

叢書序
總前言
前言
第1章電子電路實驗的基礎知識
1.1 電子電路實驗課的意義、目的與要求
1.2 電子電路實驗的基本程序與要求
1.3 電子電路實驗的操作規程
1.4 實驗報告的編寫
第2章電子電路設計與調試技術
2.1 電子電路設計的一般方法
2.2 電子電路組裝與焊接技術
2.3 電子實驗測量技術
2.4 電子實驗調試技術
2.5 常見故障及其檢測叢書序
總前言
前言
第1章電子電路實驗的基礎知識
1.1 電子電路實驗課的意義、目的與要求
1.2 電子電路實驗的基本程序與要求
1.3 電子電路實驗的操作規程
1.4 實驗報告的編寫
第2章電子電路設計與調試技術
2.1 電子電路設計的一般方法
2.2 電子電路組裝與焊接技術
2.3 電子實驗測量技術
2.4 電子實驗調試技術
2.5 常見故障及其檢測
2.6 噪聲干擾及其抑制
第3章實驗測量誤差分析與數據處理
3.1 實驗測量誤差分析
3.2 實驗測量數據處理
第4章常器件
4.1 電阻器
4.2 電位器
4.3 電容器
4.4 電感器
4.5 晶體二極管
4.6 晶體三極管
4.7 場效應晶體管
4.8 光電器件
第5章電子電路實驗常用儀器
5.1 直流穩壓電源
5.2 信號發生器
5.3 萬用表
5.4 示波器
5.5 失真度儀
5.6 半導體晶體管特性圖示儀
第6章電子電路計算機輔助分析與設計
6.1 Protel軟件基礎
6.2 OrCAD軟件基礎
6.3 OrCAD電路設計仿真分析的流程
6.4 模擬電路分析示例
6.5 數字電路分析示例
6.6 數模混合電路分析示例
6.7 Multisim軟件基礎
第7章電子電路基礎實驗
實驗1 常用電子實驗儀器的使用
實驗2 OrCAD使用練習
實驗3 基爾霍夫定律的驗證
實驗4 疊加定律的驗證
實驗5 直流電路的戴維南等效與諾頓等效
實驗6 件(二極管)特性曲線和TTL與非門主要參數的測試
實驗7 基本門電路研究
實驗8 集成運算放大器性能參數的測試研究
第8章仿真實驗
實驗1 放大器靜態工作點對動態範圍的影響
實驗2 工作條件對集成運放性能影響的研究
實驗3 RLC諧振電路仿真實驗
實驗4 一階RC電路的暫態響應仿真研究
實驗5 集成運放組成的波形變換與產生電路
實驗6 有源濾波器的設計
實驗7 運算放大器的設計
第9章設計研究性實驗
實驗1 單相整流、濾波和簡單穩壓電路的設計與研究
實驗2 集成運算放大器基本運算電路研究
實驗3 晶體管共射放大電路設計研究
實驗4 差分放大器的設計與調試
實驗5 多級低頻小信號放大器的設計與調試
實驗6 兩級阻容耦合負反饋放大器的設計與調試
實驗7 RLC諧振電路實驗研究
實驗8 一階RC電路的瞬態響應過程實驗研究
實驗9 555集成定時器的應用研究
第10章綜合設計性實驗
實驗1 直流穩壓電源的設計與調試
實驗2 音頻功率放大器的設計、安裝與調試
實驗3 多功能數字鐘的設計與制作
實驗4 雙積分型模數(A/D)轉換器的設計與制作
實驗5 溫度檢測顯示與控制器的設計與制作
附錄焊接工具和焊接技術
附錄1 焊接工具
附錄2 手工焊接技術
參考文獻

在線試讀

第1 章電子電路實驗的基礎知識
1.1 電子電路實驗課的意義、目的與要求
電子技術是一門應用性、實踐性很強的學科，實驗在這一學科的研究及發展過程中起著至關重要的作用。工程、科研人員通過實驗的方法和手段，分析器件、電路的工作原理，完成其性能指標的檢測，驗證和擴展其功能及使用範圍，設計並組裝各種實用電路和整機。
電子電路基礎是電氣、電子信息類專業的重要基礎課，而電子電路實驗是這一課程體繫中不可缺少的重要教學環節。通過實驗，可使學生獲得電子電路方面的基礎知識和基本技能，並運用所學理論分析和解決實際問題，提高實際工作的能力，這對正在進行本課程學習的學生來說是極其重要的。
電子電路實驗可以分為三個層次。個層次是驗證性實驗，它主要是器件特性、參數和電路為主，根據實驗目的、實驗電路、儀器設備來驗證電子電路的有關原理，從而掌握基本實驗知識、基本實驗方法和基本實驗技能，進一步鞏固所學的基礎知識和基本原理。第二個層次是提高性實驗，它主要是根據給定的實驗電路，由學生自行選擇測試儀器，擬定實驗步驟，完成規定的電路性能指標測試任務。第三個層次是綜合性和設計性實驗，學生根據給定的實驗題目、內容和要求，自行設計實驗電路，選擇器件並組裝實驗電路，擬定調整、測試方案，後使電路達到設計要求。這個層次的實驗可以培養學生綜合運用所學知識的能力、解決較復雜實際問題的能力和創新能力。
實驗的基本目的是使學生在基礎實驗知識、基礎實驗理論、基本實驗技能、綜合運用能力和創新能力等方面受到較為繫統的訓練，培養他們愛思考、愛實驗、敢實驗、會實驗習慣和能力，成為善於把理論知識與實踐相結合的專門人纔。
電子電路實驗內容極其豐富，涉及的知識面很廣，並且還在不斷充實、更新和發展。在整個實驗過程中，逐步掌握示波器、信號源等常用電子儀器的基本原理與使用方法；頻率、相位、時間、脈衝波形參數和電壓、電流的平均值、有效值、峰值以及各種電子電路主要技術指標的測試技術和方法器件的規格與型號，手冊的查閱和參數的測量；小繫統的設計、組裝與調試技術，以及實驗數據的分析、處理能力；EDA 軟件的使用，等等，這些都是本書的重點。
1.2 電子電路實驗的基本程序與要求
電子電路實驗的內容廣泛，每個實驗的目的、內容和步驟不同，但基本過程卻是類似的。為了達到實驗的預期效果，要求實驗者做到以下幾點。
1.實驗前的預習
為了避免盲目性，提高實驗效率，每個實驗者在實驗前都要做好以下幾方面的實驗準備。第1 章電子電路實驗的基礎知識

1.1 電子電路實驗課的意義、目的與要求

電子技術是一門應用性、實踐性很強的學科，實驗在這一學科的研究及發展過程中起著至關重要的作用。工程、科研人員通過實驗的方法和手段，分析器件、電路的工作原理，完成其性能指標的檢測，驗證和擴展其功能及使用範圍，設計並組裝各種實用電路和整機。

電子電路基礎是電氣、電子信息類專業的重要基礎課，而電子電路實驗是這一課程體繫中不可缺少的重要教學環節。通過實驗，可使學生獲得電子電路方面的基礎知識和基本技能，並運用所學理論分析和解決實際問題，提高實際工作的能力，這對正在進行本課程學習的學生來說是極其重要的。

電子電路實驗可以分為三個層次。個層次是驗證性實驗，它主要是器件特性、參數和電路為主，根據實驗目的、實驗電路、儀器設備來驗證電子電路的有關原理，從而掌握基本實驗知識、基本實驗方法和基本實驗技能，進一步鞏固所學的基礎知識和基本原理。第二個層次是提高性實驗，它主要是根據給定的實驗電路，由學生自行選擇測試儀器，擬定實驗步驟，完成規定的電路性能指標測試任務。第三個層次是綜合性和設計性實驗，學生根據給定的實驗題目、內容和要求，自行設計實驗電路，選擇器件並組裝實驗電路，擬定調整、測試方案，後使電路達到設計要求。這個層次的實驗可以培養學生綜合運用所學知識的能力、解決較復雜實際問題的能力和創新能力。

實驗的基本目的是使學生在基礎實驗知識、基礎實驗理論、基本實驗技能、綜合運用能力和創新能力等方面受到較為繫統的訓練，培養他們愛思考、愛實驗、敢實驗、會實驗習慣和能力，成為善於把理論知識與實踐相結合的專門人纔。

電子電路實驗內容極其豐富，涉及的知識面很廣，並且還在不斷充實、更新和發展。在整個實驗過程中，逐步掌握示波器、信號源等常用電子儀器的基本原理與使用方法；頻率、相位、時間、脈衝波形參數和電壓、電流的平均值、有效值、峰值以及各種電子電路主要技術指標的測試技術和方法器件的規格與型號，手冊的查閱和參數的測量；小繫統的設計、組裝與調試技術，以及實驗數據的分析、處理能力；EDA 軟件的使用，等等，這些都是本書的重點。

1.2 電子電路實驗的基本程序與要求

電子電路實驗的內容廣泛，每個實驗的目的、內容和步驟不同，但基本過程卻是類似的。為了達到實驗的預期效果，要求實驗者做到以下幾點。

1.實驗前的預習

為了避免盲目性，提高實驗效率，每個實驗者在實驗前都要做好以下幾方面的實驗準備。

（1）認真閱讀實驗教材，明確實驗目的、任務與要求，了解實驗內容。

（2）復習有關理論知識，掌握實驗的原理，認真完成電路設計、實驗板安裝等任務。

（3）根據實驗內容擬好實驗方案與步驟，掌握所用儀器的使用方法。

（4）對實驗中應記錄的原始數據和待觀察的波形應先設計記錄表格待用。

（5）寫出預習報告。

2.實驗操作

為了使實驗順利進行，實驗過程中應注意以下幾個方面。

（1）進入實驗室要自覺遵守實驗室各項規章制度，保證實驗室有良好的實驗秩序和實驗環境，要注意人身安全和儀器設備的安全。

（2）按實驗方案組裝實驗電路和搭接測試電路。對照實驗電路圖，對實驗電路器件和接線進行仔細的尋跡檢查，檢查各引線有無接錯，特別是電源與電解電容的極性是否接器件及接點有無漏焊、假焊，並注意防止踫線短路等問題。經過認真仔細檢查無誤後，方可通電實驗。

（3）要精心操作、認真觀察實驗現像，準確記錄實驗條件、實驗現像和實驗數據（包括波形），並分析判斷所得數據、波形是否正確。如果發現有異常現像，要分析原理，耐心排除，並記錄故障現像、排除故障的方法和過程。

（4）如果發生安全事故應立即切斷電源，報告實驗指導老師或實驗室工作人員，等候處理。

（5）實驗完成後，一般要將實驗記錄送交實驗指導老師審閱，得到認可後再拆除線路，清理現場。

需要指出的是，在實驗過程中出現一些預習中沒有預料到的故障和問題是正常現像，實驗者通過思考和分析，排除故障、解決問題的過程就是積累經驗和增長纔干的實踐過程，可以鍛煉和提高實驗者理論聯繫實踐、解決實際問題的能力。

3.實驗總結

（1）將原始數據進行整理、分析。

（2）進行誤差計算，並加以分析。

（3）對實驗中的現像和故障問題進行具體分析。

（4）撰寫實驗報告。

1.3 電子電路實驗的操作規程

與其他許多實踐環節一樣，電子電路實驗也有它的基本操作規程。正確的操作方法和操作程序是提高實驗可靠性和實驗效果的保障。因此，要求同學們一開始就應注意培養正確、良好的操作習慣，並逐步積累實驗經驗，不斷提高實驗水平。

1.實驗儀器的合理布局

實驗時，各儀器、儀表和實驗對像（如實驗板或實驗裝置）之間應按信號流向，並根據連線簡捷、調節順手、觀察與讀數方便的原則進行合理布局。

圖1.3.1 所示為實驗儀器的一種布局形式。輸入信號源直流電源置於實驗板的左側，測試用的示波器與電壓表置於實驗板的右側。

2.電子實驗箱（實驗電路板）上的接插、安裝與布線

實驗室中常用的各類電子技術實驗箱（實驗電路板）上通常有一塊或數塊多孔插座板（或稱為面包板），利用這些多孔插座板可以直接接插、安裝和連接實驗電路而無需焊接。然而，正確和整齊的布線在這裡顯得極為重要，這不僅是為了檢查、測量的方便，更重要的是可以確保線路穩定可靠地工作，因而是順利進行實驗的基礎。實踐證明，草率和雜亂無章的接線往往會使線路出現難以排除的故障，以致後不得不重新接插和安裝全部實驗電路，浪費了很多時間。為此，在多孔插座板上接插安裝時應做到以下幾點。

（1）首先要搞清楚多孔插座板和實驗箱的結構，然後根據實驗箱的結構特點器件的位置和電路的布線。一般應以集成電路或三極管為中心，並根據輸入、輸出分離的原則，按信號走向以適當的間距來安件。好先畫出實物布置圖和布線圖，以免發生差錯。

（2器件和導線時要非常細心。接插前，必須器件和導線的插腳拉平直。接插時，應小心地用力插入，以保證插腳與插座間接觸良好。實驗結束時，應一一輕器件和導線，切不可用力太猛。注意，接器件插腳和連接導線均不能太粗或太細，一般以線徑為0.5mm 左右為宜，導線的剝線頭長度約為10mm 。

（3）布線的順序一般是先布電源線與地線，然後按布線圖從輸入到輸出依次連器件和接線。應盡量做到接線短、接點少，但同時又要考慮到測量的方便。

（4）在接通電源之前，要仔細檢查所有的連接線。特別應注意檢查各電源的連線和公共地線是否正確。查線時仍以集成電路或三極管的引腳為出發點，逐一檢查與之相器件和連線，在確認正確無誤後方可接通電源。

3.正確的接線規則

（1）儀器和實驗板間的接線要用顏色加以區別，以便於檢查，如電源線（正極）常用紅色，公共地線（負極）常用黑色。接線頭要擰緊或夾牢，以防接觸不良或因脫落而引起故障。

（2）電路的公共接地端和各種儀表的接地端應連接在一起，既作為電路的參考零點（即零電位點），同時又可避免引起干擾，如圖1.3.2 所示。在某些特殊場合，還需將一些儀器的外殼與大地接通，這樣可避免外殼帶電，從而確保人身和設備安全，同時又能起到良好的屏蔽作用。例如，在焊接和測試MOS 器件時，電烙鐵和測試儀器均要接大地，以防它們漏電而造成MOS 器件的擊穿。

（3）信號的傳輸應采用具有金屬外套的屏蔽線，而不能用普通導線，並且屏蔽線外殼要選擇一點接地，否則有可能引進干擾而使測量結果和波形異常，如圖1.3.3 所示。

4.注意人身和儀器設備的安全

1）遵守安全操作規程，確保人身安全

（1）為了確保人身安全，在調換儀器時必須切斷實驗臺的電源。另外，為防止器件損壞，通常要求在切斷實驗電路板上的電源後纔能改接線路。

（2）儀器設備的外殼應良好接地，防止機殼帶電，以保證人身安全。在調試時，要逐步養成用右手進行單手操作的習慣。

2）愛護儀器設備，確保實驗儀器和設備的安全

（1）在儀器使用過程中，不必經常開關電源。切忌無目的地隨意扳弄儀器面板上的開關和旋鈕。實驗結束後，通常隻要關斷儀器電源和實驗臺的電源，而不必將儀器的電源線撥掉。

（2）為了確保儀器設備的安全，在實驗室配電櫃及各儀器中通常都安裝有電源熔斷器（保險絲）。儀器常用的熔斷器有0.5A 、1A 、2A 、3A 、5A 等幾種規格，更換時應注意按規定的容量調換，不可隨意代用。

（3）當被測物理量的大小無法估計時，應從儀表的量程開始測試，然後逐漸減小量程。

（4）要注意儀表允許的安全電壓或電流，切勿超過！

1.4 實驗報告的編寫

實驗報告是整個實驗過程的總結，也是實驗課的繼續和提高。通過撰寫實驗報告，使知識條理化，可以培養學生綜合分析問題的能力。一個實驗的價值在很大程度上取決於報告質量的高低，因此對撰寫好實驗報告必須予以充分的重視。撰寫一份高質量的實驗報告必須做到以下幾點。

1.以實事求是的科學態度認真做好各次實驗

（1）在實驗過程中，對讀測的各種實驗原始數據應按實際情況記錄下來，不應擅自修改，更不能弄虛作假。

（2）對測量結果和所記錄的實驗現像，要會正確分析與判斷，不能對測量結果的正確與否一無所知，以致出現因數據錯誤而重做實驗的情況。

如果發現數據有問題，要認真查找實驗線路並分析原因。數據經初步整理後，應先請指導教師審閱，然後纔可拆線。

2.實驗報告的主要內容

（1）實驗目的。

（2）實驗電路、實驗原理、實驗內容、測試方法和測試設備。

（3）實驗的原始數據、波形和現像，以及對它們的處理結果。

（4）實驗結果分析及問題討論。

（5）總結和體會。

在撰寫實驗報告時，常常要對實驗數據進行科學的處理，纔能找出其中的規律，並得出有用的結論。常用的數據處理方法是列表和作圖。實驗所得的數據可分類記錄在表格中，這樣便於對數據進行分析和比較。實驗結果也可繪成曲線直觀地表示出來。在作圖時，應合理選擇坐標刻度和起點位置（坐標起點不一定要從零開始），並要采用方格紙繪圖。當標尺範圍很寬時，應采用對數坐標。另外，在波形圖上通常還應標明幅值、周期等參數。

實驗報告要層次分明，文理通順，書寫整潔規範。圖表、曲線要符合規範。

第2 章電子電路設計與調試技術

2.1 電子電路設計的一般方法

2.1.1 電子電路設計的基本原則

電子電路設計是指根據給定的設計任務、要求和指標，選擇合適的方案，確定電路的總體組成框圖，接著選擇合適的器件對電路進行設計，後得到滿足性能指標和功能要求的完整電路。

一個好的設計除了完全滿足性能指標和功能要求外，還要求電路簡單可靠，集成度高，電磁兼容性好，性價比高，同時要求繫統的功耗小，安裝調試方便。

2.1.2 電子電路設計的一般步驟

一般來說，電子電路的設計不是一個簡單的一次就能完成的過程，而是一個逐步試探、逐步完善的過程。電子電路設計一般要經歷以下步驟。

1）仔細審題，分析性能指標

接到設計任務後，首先必須仔細分析設計課題的要求、各項性能指標的含義，以便明確繫統要實現的功能和完成的任務。

2）確定方案，畫出總體框圖，分配技術指標

明確課題任務後，就可以進行總體方案設計了。這時通過查閱資料，參考一些與設計課題類似的電路方案，查閱能夠滿足技術指標和功能要求的器件。對於同一個設計課題，實現的方案往往會有多個，這時應將不同方案進行比較，選擇一個方案。

方案確定後，把繫統按照功能劃分為若干個相互聯電路，然後將技術指標和功能分配電路，並畫出能夠表達繫統基本組成和相互關繫的總體組成框圖。

3）電路

在電路時，在保證電路性能指標的前提下，要盡器件品種、規格，盡量選用集成電路。

4）畫出完整電路圖

2.2 電子電路組裝與焊接技術

在制作電子裝置焊接印制電路板（PCB）時，焊接工藝非常重要。電子線路的焊接質量是使

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