本書是為獨立設(shè)課的本科電類專業(yè)的電子電氣電路基礎(chǔ)實驗課編寫的教材,其中包括了關(guān)于電路基礎(chǔ)、模擬電子電路、數(shù)字電路的實驗基本知識、技能和方法。本書的內(nèi)容是按照當(dāng)前實際電子應(yīng)用系統(tǒng)的基本組成和常用的實驗技術(shù)來組織的,包括電源(工頻電源、直流電源、變頻電源和信號源),信號產(chǎn)生和轉(zhuǎn)換(傳感信號、共模和差模信號、數(shù)字信號、開關(guān)量信號、A/D 轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換),模擬電路(分立元件電壓放大電路、功率放大電路、集成運放應(yīng)用電路),數(shù)字電路(組合電路、時序電路、FPGA可編程器件應(yīng)用電路),綜合實驗以及應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計開發(fā)等內(nèi)容。
本書介紹了與電子電氣電路相關(guān)的常用基礎(chǔ)知識和基本技能,內(nèi)容較為完整,既可作為高等院校電類專業(yè)的基礎(chǔ)實驗教材,也可作為從事電子技術(shù)工作的工程技術(shù)人員的參考書。
本實驗教材是為獨立設(shè)課的本科電類專業(yè)的電子電氣電路基礎(chǔ)實驗課編寫的,內(nèi)容涉及電路分析基礎(chǔ)實驗、模擬電子電路實驗、數(shù)字電路實驗、可編程邏輯器件(FPGA)應(yīng)用實驗、綜合實驗以及應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計等部分。通過實驗課程的討論、設(shè)計和操作訓(xùn)練,學(xué)習(xí)和熟悉電路問題的一般處理方法,積累和提高電子實驗技能,培養(yǎng)獨立分析問題、解決問題的能力;通過實驗?zāi)ゾ?培養(yǎng)嚴(yán)肅、嚴(yán)格、嚴(yán)密的科學(xué)態(tài)度和工作作風(fēng);通過實驗設(shè)計、驗證和研究探討,鞏固學(xué)過的理論知識,加深對知識應(yīng)用的理解,并從中獲得新的知識和實踐經(jīng)驗,對培養(yǎng)創(chuàng)新意識和個人思維習(xí)慣有非常重要的實際意義,并為后續(xù)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)和從事電類工程工作奠定堅實基礎(chǔ)。
從知識體系來看,電路分析基礎(chǔ)實驗、模擬電子電路實驗和數(shù)字電路實驗三者中,電路是基礎(chǔ),模擬電子電路和數(shù)字電路則是基于具體元器件的實用功能電路。因此,從實驗技術(shù)出發(fā)來看,三者可以統(tǒng)一為一體,有利于學(xué)習(xí)效率的提高,也有利于學(xué)生對知識的融會貫通。
本教材具體內(nèi)容有:實驗常用元器件,實驗室常用設(shè)備,常用的實驗技能和方法,直流電路的構(gòu)建與測量,二端口網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識,衰減器和RC低通濾波器,電路的頻率特性與方波響應(yīng),阻抗變換器與電路的過渡過程,調(diào)壓器、功率表和實驗臺的使用,工頻交流電路,變頻調(diào)速技術(shù)與變頻器簡介,變頻器與異步電動機的變頻調(diào)速,分立元件放大電路的布線和調(diào)試基礎(chǔ),共發(fā)射極電壓放大電路,功率放大器的調(diào)整與測量,集成運算放大器的基礎(chǔ)知識,集成運算放大器的特性測試和基本應(yīng)用,運算放大器在波形產(chǎn)生和信號調(diào)制解調(diào)方面的應(yīng)用,周期信號諧波合成,運算放大器在非正弦周期信號諧波提取方面的應(yīng)用,直流穩(wěn)壓電源的基礎(chǔ)知識,直流穩(wěn)壓電源,集成定時電路555的組成和工作原理,集成定時電路555的基本應(yīng)用,利用定時電路555設(shè)計簡易電容測試儀,數(shù)字電路實驗的基本要求及實驗方法,TTL與非門及CMOS門電路實驗,組合電路和簡單時序電路設(shè)計,簡單的數(shù)字頻率計,電子順序密碼鎖,數(shù)字化信號發(fā)生器,動態(tài)掃描顯示系統(tǒng)設(shè)計,可編程器件GAL16V8 的認(rèn)識與應(yīng)用,可編程器件FPGA的構(gòu)成及語法,FPGA的應(yīng)用設(shè)計,應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計開發(fā)。
本教材由張秀磊、范_昌波編寫。北京航空航天大學(xué)電工電子中心的艾虹、李可、吳冠、黃亞玲、孫丹、申文達、肖瑾、李莉、張靜、岳昊嵩等老師做了大量的準(zhǔn)備工作。
由于時間倉促,作者水平有限,書中難免有疏漏或不足之處,懇請廣大讀者批評指正。
編 者
2019年7月于北京
張秀磊,北京航空航天大學(xué)自動化科學(xué)與電氣工程學(xué)院電工電子教學(xué)實驗中心講師,主要從事電氣技術(shù)實踐、信號檢測、圖像處理及故障診斷方面的教學(xué)和研究.
范昌波,北京航空航天大學(xué)自動化科學(xué)與電氣工程學(xué)院電工電子教學(xué)實驗中心副教授。
第1章 實驗須知/ 1
第2章 實驗基礎(chǔ)知識與技能/ 5
2.1 實驗常用元器件 /5
2.2 實驗常用儀器設(shè)備/12
2.3 常用的實驗技能和方法/ 38
第3章 電路構(gòu)造與測量 /50
3.1 實驗一 直流電路的構(gòu)建與測量/ 50
3.2 二端口網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識/ 54
3.3 實驗二 衰減器和RC低通濾波器/ 57
3.4 實驗三 電路的頻率特性與方波響應(yīng)/ 60
3.5 實驗四 阻抗變換器與電路的過渡過程/ 64
第4章 工頻交流、變頻調(diào)速及工業(yè)控制/ 72
4.1 功率表、調(diào)壓器和實驗操作臺 /72
4.2 實驗五 鐵芯線圈參數(shù)測量和三相電路/ 77
4.3 變頻調(diào)速技術(shù)與變頻器簡介/81
4.4 實驗六 變頻器與異步電動機的變頻調(diào)速/91
4.5 工業(yè)控制器件———繼電控制電器與可編程控制器(PLC)/ 95
4.6 實驗七 異步電動機的繼電控制與PLC控制應(yīng)用/ 107
第5章 分立元件放大電路的構(gòu)造和調(diào)試/ 111
5.1 分立元件放大電路的布線和調(diào)試基礎(chǔ) / 111
5.2 實驗八 共發(fā)射極電壓放大電路 / 115
5.3 實驗九 功率放大器的調(diào)整與測量 / 120
第6章 集成運放的特性與應(yīng)用/127
6.1 集成運算放大器基礎(chǔ)知識 /127
6.2 實驗十 集成運放的特性測試和基本應(yīng)用/ 133
6.3 實驗十一 運放在波形產(chǎn)生和信號調(diào)制解調(diào)方面的應(yīng)用/ 138
第7章 直流穩(wěn)壓電源/145
7.1 直流穩(wěn)壓電源的基礎(chǔ)知識 /145
7.2 實驗十二 直流穩(wěn)壓電源 /154
第8章 集成定時電路555/ 159
8.1 集成定時電路555的組成與應(yīng)用原理 / 159
8.2 實驗十三 集成定時電路555的應(yīng)用 / 166
第9章 數(shù)字電路基礎(chǔ)實驗/ 168
9.1 數(shù)字電路實驗基本要求及常用技巧 / 168
9.2 實驗十四 TTL與非門及CMOS門電路實驗 / 169
9.3 實驗十五 組合電路和時序電路設(shè)計 / 176
第10章 數(shù)字電路與模擬電路綜合實驗 / 188
10.1 實驗十六 簡單數(shù)字頻率計/ 188
10.2 實驗十七 電子順序密碼鎖/ 196
10.3 實驗十八 數(shù)字化信號發(fā)生器/ 205
10.4 實驗十九 動態(tài)掃描顯示系統(tǒng)/ 213
10.5 實驗二十 非正弦周期信號諧波提取/ 219
10.6 實驗二十一 周期信號諧波合成/ 229
第11章 可編程邏輯器件FPGA實驗 / 237
11.1 可編程邏輯器件概述及應(yīng)用/… 237
11.2 VHDL與Verilog HDL程序設(shè)計基本結(jié)構(gòu) /246
11.3 VHDL與Verilog HDL語法簡介 / 259
11.4 狀態(tài)機和綜合應(yīng)用實例/ 278
11.5 FPGA實驗平臺簡介/ 299
11.6 實驗二十二 FPGA實驗/375
第12章 電子電氣技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計 / 382
附錄 常用數(shù)字集成電路引腳圖/ 384
參考文獻/ 390