模拟电子设计导论
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江西南昌
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作者杨艳 著
出版社电子工业出版社
ISBN9787121277269
出版时间2016-02
装帧平装
开本16开
定价45元
货号23921075
上书时间2024-11-01
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前言
前 言中小学教师教育培养学生的优劣，完全取决于学生的考试成绩。大学教师的情况则完全不同，考试变得毫无压力，困难的是如何让学生成为对社会有益的人。一天，一名研究生问，5V/2A的适配器插在5V/1A的用电器上，会不会把用电器烧了；又有一天，一群学生聚在一起看网上一个视频，所有人都对视频中所谓30s充满手机电池的伪科学深信不疑。这些真实发生的事情促使我们反思在模拟电路教学中遇到的问题，应该去做点什么，不求学生能够为人类做出多大贡献，起码能够向周围人科普一定的专业知识、与伪科学做适当的斗争。模拟电路是公认的难教难学，但在以往培训学生参加电子设计竞赛的过程中，大部分学生对于能讲明白道理的模拟电路知识点还是比较感兴趣的，并不抗拒学习，这也许是因为模拟技术更贴近自然规律的缘故。本书对不超出作者能力水平，学生通过自学能够掌握的部分模拟知识进行讲解，全书分为8章正文和4个附录，内容和结构具备以下特点：1. 重视仿真软件的作用。基于免费的TINA-TI仿真软件，对于书中大多数模拟知识点均匹配仿真电路加以验证，并提供仿真源文件与仿真波形源图。2. 独立的模拟电路基础知识章节。模拟电路中，有一些重要且内容独立的知识点，单独将这些知识点讲解，将有助于纠正学习中可能产生的偏差。3. 晶体管电路设计侧重见多识广。虽然现在单纯的晶体管电路已经较少采用，但是通晓晶体管电路的基本原理，并见识一定量的电路拓扑是非常必要的。4. 运放电路讲究实用性。运放电路是模拟电路应用的重点，不仅讲解了由理想运放、通用运放构成的基本运算放大电路，还大量引入TI公司实际的运放和特殊运放，通过大量仿真分析运放各参数对电路性能的影响。5. 电源知识学习注重深度。以往经验表明，浅显宽泛的电源知识学习对于学生掌握电源设计方法帮助不大。电源的学习应有一定深度，详细讲解了MOSFET的参数和驱动原理，详细讨论元件参数、控制参数对斩波电路性能的影响。6. 综合实验平台设计力争简易、经典、全面。选取有代表性的晶体管放大电路、运放电路和电源电路，覆盖面广但不复杂，以验证知识点为目的。7. 与TI LaunchPad单片机平台相结合，实验例程功能完整有趣。在一般模拟电子书籍中，为避免“跑题”，所举设计实例都是纯模拟电路，这直接导致电路在功能上枯燥无味且脱离生产生活实际。尺有所短，寸有所长，虽然模拟技术有其无可替代的场合，但数字技术在很多方面都有特殊的优势，实用的电子产品大都是模拟与数字相结合的产物。本书的设计实例部分将模拟电路与单片机编程相结合，真实还原两者在实际应用中的分工，终构成具备完整功能的十几种电路。例程代码结构清晰，可移植性和添加性强。对于理解例程代码所需的C语言编程知识也单独进行了讲解。8. 复杂但有用的知识单独放在附录部分。振荡和噪声两个模拟知识点有用、复杂且内容独立，所以放在附录中供后期学习。例程代码中的难点图形库和文件系统也作为附录单独讲解。需要单独说明的是书中电路图的标注。除综合实验平台的电路设计外，全书大部分是使用TINA-TI软件进行电路原理图绘制和仿真的。TINA-TI中有许多默认标注是不太符合日常习惯的，例如，所有元器件符号不带角标（如只能是R1，而不能是R1），所有元器件数值不带单位（如电阻标1m代表1m?，电池标5代表5V）。为了使大家在对照使用TINA-TI仿真软件中不产生误解，全书未对TINA-TI的电路标注做修改，但书中正文部分均使用角标化的元器件符号。对于仿真软件默认的命名，如VG表示电压发生器，在正文首次出现时均加以说明。本书配套电子课件、实验参考例程等，请登录华信教育资源网（http://www.hxedu.com.cn）注册下载。全书的结构和内容几经删改，写作的时间也从预计的4个月延长到差不多1年，在2014年11月基本定稿后，广泛征求同行意见又给部分学生试用一学期反馈修改后，才终交付出版。TI的老前辈Bruce Trump写过的一段话能描述本书写完后的感慨：“I found myself learning more about topics I thought I knew pretty well. It reminds me of what an old mentor told me—if you want to really learn something, teach it!”（“我发现我学到了很多，而这些我以前以为我已经掌握得很好了。这让我想起了我的导师跟我说过的一句话：如果你真的想学什么，就去讲述或传授它。”）在本书写作过程中，TI中国大学计划部始终给予了大力的支持，在此表示衷心的感谢。研究生王景兵和周道亮承担了实验例程代码的编写，李兴旺校对了全文并绘制了插图。由于作者水平所限，书中误漏之处难免，敬请广大读者批评指正。作 者 2016年1月于青岛大学
导语摘要
本书适合作为模电翻转课堂和电子设计竞赛培训的教材，立足于电子系统设计，基于TI模拟技术及MCU平台，共8章4个附录，主要内容包括：TINA-TI仿真软件应用基础、模拟电路基础知识、晶体管电路设计、运放应用基础、电源管理、单片机编程基础知识、综合实验平台设计、项目实验例程等。本书将基础理论、综合实验、设计理念有机结合，是一本对读者来说真正"好用”的指导书，本书配套电子课件、实验参考例程等。
商品简介
本书适合作为模电翻转课堂和电子设计竞赛培训的教材，立足于电子系统设计，基于TI模拟技术及MCU平台，共8章4个附录，主要内容包括：TINA-TI仿真软件应用基础、模拟电路基础知识、晶体管电路设计、运放应用基础、电源管理、单片机编程基础知识、综合实验平台设计、项目实验例程等。本书将基础理论、综合实验、设计理念有机结合，是一本对读者来说真正"好用”的指导书，本书配套电子课件、实验参考例程等。
作者简介
杨艳，青岛大学电工电子*实验示范中心负责人，山东省高校电工学研究会理事、华东地区高校“电子线路”课程教学研究会理事。主持山东省精品课程1项，参与*精品课程1项、国家精品资源共享课1项、山东省精品课程4项、山东省高等学校教学改革立项项目1项。
目录
第1章 TINA-TI仿真软件应用基础11.1 运放缓冲器电路分析11.1.1 电路搭建11.1.2 直流特性分析21.1.3 交流特性分析31.1.4 瞬时现象分析41.1.5 稳定输出的缓冲器电路51.1.6 小结61.2 傅里叶分析61.3 直流参数扫描91.4 数学分析工具101.5 可编程电源121.6 时间开关与开关电源电路131.7 添加元件模型14第2章 模拟电路基础知识162.1 电压源与电流源162.1.1 电压源的本质162.1.2 电压源的内阻172.1.3 电流源的本质192.1.4 电流源的内阻202.1.5 电源适配器5V/2A202.1.6 超级充电器202.2 电子器件的本质212.2.1 电阻212.2.2 电容222.2.3 电感232.3 阻抗与滤波器252.3.1 元件的阻抗252.3.2 滤波器原理262.4 波特图与零、极点272.4.1 幅频与相频特性曲线272.4.2 多阶滤波器的交流传输特性282.4.3 零点与极点302.5 电阻、电容的实际等效模型312.5.1 电阻的高频等效模型322.5.2 电容的等效模型322.6 输入阻抗与输出阻抗342.7 电路中的带宽352.8 电子元件的温度特性362.8.1 电阻的温度特性362.8.2 电容的温度特性372.8.3 半导体元器件的温度特性372.9 热阻与散热382.9.1 管芯温度与环境温度382.9.2 热阻的计算382.9.3 常见封装及散热器的热阻392.10 阻抗匹配402.10.1 传输线的特性阻抗402.10.2 阻抗匹配的方法412.11 功率因数412.11.1 有效值422.11.2 位移因数422.11.3 基波因数442.11.4 功率因数的三个疑问462.11.5 整流电路的功率因数472.11.6 小结48第3章 晶体管电路设计493.1 二极管电路493.1.1 二极管的一般性质493.1.2 二极管的伏安特性493.1.3 二极管的动态特性503.1.4 快恢复二极管与肖特基二极管513.1.5 稳压二极管513.1.6 发光二极管523.2 三极管基本特性523.3 三极管恒流源电路523.3.1 恒流源放电电路533.3.2 恒流源充电电路543.3.3 小结553.4 共射放大电路553.4.1 共射放大电路一般性质553.4.2 放大电路的直流偏移563.4.3 共射放大电路的饱和现象573.4.4 共射放大电路的截止现象583.4.5 电压源的交流等电位593.4.6 共射放大电路的输入阻抗和 输出阻抗593.4.7 共射放大电路电路的密勒效应603.4.8 共射放大电路的设计603.4.9 共射放大电路的扩展电路633.5 差分放大电路683.6 共集放大电路703.6.1 射极跟随器713.6.2 射随电路的输入/输出阻抗713.6.3 射随电路的带宽723.6.4 甲类功率放大电路723.6.5 乙类功率放大电路743.6.6 甲乙类功率放大电路753.6.7 共射共集组合放大电路763.7 共基放大电路773.7.1 基本共基放大电路773.7.2 共基放大电路的输入/输出阻抗783.7.3 共基放大电路的频率特性783.7.4 共基共射放大电路793.8 其他放大电路813.8.1 达林顿电路813.8.2 推挽放大电路813.8.3 直接耦合多级放大电路82第4章 运放应用基础844.1 基本运算放大电路844.1.1 反相比例运算电路844.1.2 同相比例运算电路854.1.3 加法运算电路874.1.4 减法运算电路894.1.5 积分运算电路934.1.6 微分运算电路954.1.7 PID运算放大电路964.2 实际运算放大电路984.2.1 轨至轨与运放供电994.2.2 运放的带宽与压摆率1004.2.3 输入阻抗与偏置电流1034.2.4 失调电压与零漂移放大器1054.2.5 电流反馈运算放大器1064.3 特殊运算放大器1064.3.1 差分放大器1074.3.2 仪表放大器1094.3.3 电流检测放大器1114.3.4 可变增益放大器1144.3.5 电压频率转换器1164.3.6 隔离放大器1174.3.7 音频功率放大器1184.4 有源滤波器1204.4.1 简单有源滤波器1204.4.2 有源滤波器设计软件1234.4.3 Sallen-Key滤波器的高频馈通 现象1264.4.4 运放带宽对滤波器的影响128第5章 电源管理1305.1 电力MOSFET开关1305.1.1 电力MOSFET的工作原理1305.1.2 导通电阻1315.1.3 额定电压1315.1.4 额定电流1325.1.5 开关时间1335.1.6 MOSFET开关的驱动1355.1.7 同步整流1375.2 斩波电路1385.2.1 Buck降压斩波电路1385.2.2 电荷泵电路1425.2.3 Boost升压斩波电路1445.2.4 升降压斩波电路1495.2.5 Cuk斩波电路1515.2.6 Sepic和Zeta斩波电路1535.2.7 电流可逆斩波电路1535.3 桥式电路1585.3.1 全桥电路1585.3.2 半桥电路1595.4 驱动的隔离1605.4.1 驱动电平的浮动现象1605.4.2 自举升压驱动1605.4.3 P型管驱动161第6章 单片机编程基础知识1636.1 C99数据类型1636.2 匈牙利命名法1636.3 C语言高级编程1646.3.1 结构体1656.3.2 联合体1676.3.3 枚举1696.3.4 指针169第7章 综合实验平台设计1737.1 概述1737.2 开关跳线及兼容性说明1747.2.1 LaunchPad单片机开发板兼容1747.2.2 电机选择开关1757.2.3 DAC输出及蓝牙兼容开关1757.3 核心板1767.3.1 人机交互单元1767.3.2 开关电源实验单元1807.3.3 DAC单元1847.4 超声波板1847.4.1 超声波发射1847.4.2 超声波接收1867.4.3 超声波测距范围1887.4.4 放大电路的自激振荡实例1907.4.5 有源滤波电路1917.5 音频称重板1927.5.1 驻极体录音1937.5.2 数字音频存储1957.5.3 电源线耦合干扰实例1957.5.4 数字音频播放1967.5.5 称重传感器电路1987.6 电机板2007.6.1 双H桥驱动2007.6.2 直流电机控制2017.6.3 光电测速2027.6.4 步进电机控制2047.7 传感器板2057.7.1 光敏电阻用于自动背光控制2057.7.2 红外一体接收传感器2067.7.3 三轴加速度传感器2077.8 晶体管图示仪板2087.8.1 DAC双极性输出原理2097.8.2 HowLand压控电流源2097.8.3 电流电压检测与缓冲器2107.8.4 图示仪绘图原理211第8章 用户实验例程2128.1 菜单框架2128.1.1 菜单程序软件流程图2128.1.2 全局变量2138.1.3 Subject结构体2138.1.4 Demo_OS( )函数2148.1.5 菜单演示实验2168.2 直流电机反馈控制实验2168.2.1 实验原理图2168.2.2 软件流程图2178.2.3 实验步骤2188.2.4 实验现象2188.3 步进电机开环控制实验2198.3.1 实验原理图2198.3.2 软件流程图2198.3.3 实验步骤2208.3.4 实验现象2218.4 超声波测距实验2228.4.1 实验原理图2228.4.2 软件流程图2228.4.3 实验步骤2238.4.4 实验现象2248.5 白光LED驱动实验2258.5.1 实验原理图2258.5.2 软件流程图2258.5.3 实验步骤2268.5.4 实验现象2268.6 三轴加速度传感器实验2268.6.1 实验原理图2268.6.2 软件流程图2278.6.3 实验步骤2288.6.4 实验现象2288.7 红外解码实验2288.7.1 实验原理图22
内容摘要
本书适合作为模电翻转课堂和电子设计竞赛培训的教材，立足于电子系统设计，基于TI模拟技术及MCU平台，共8章4个附录，主要内容包括：TINA-TI仿真软件应用基础、模拟电路基础知识、晶体管电路设计、运放应用基础、电源管理、单片机编程基础知识、综合实验平台设计、项目实验例程等。本书将基础理论、综合实验、设计理念有机结合，是一本对读者来说真正"好用”的指导书，本书配套电子课件、实验参考例程等。
主编推荐
杨艳，青岛大学电工电子*实验示范中心负责人，山东省高校电工学研究会理事、华东地区高校“电子线路”课程教学研究会理事。主持山东省精品课程1项，参与*精品课程1项、国家精品资源共享课1项、山东省精品课程4项、山东省高等学校教学改革立项项目1项。
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