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第1章　测量误差分析与实验数据处理1

1.1　测量误差分析1

1.1.1　测量误差的定义1

1．绝对误差1

2．相对误差1

3．满度相对误差1

4．分贝误差1

1.1.2　测量误差的分类2

1．系统误差2

2．随机误差2

3．粗大误差与可疑数据4

1.1.3　测量误差的计算机辅助分析4

1.1.4　误差传递公式及其应用6

1．误差传递公式6

2．误差传递公式应用举例实验与思考题6

1.2　实验数据处理8

1.2.1　实验数据的整理8

1．误差位对齐法8

2．有效数字表示法9

1.2.2　实验曲线的绘制9

1．平滑法9

2．分组平均法9

1.2.3　实验数据的函数表示9

1．最小二乘法9

2．回归分析法10

1.2.4　实验数据的插值法11

实验与思考题12

第2章　模拟电子线路基础实验13

2.1　二极管的参数测试与基本应用13

2.1.1　二极管的主要参数及其测试13

2.1.2　二极管的基本应用13

1．普通二极管的应用13

2．发光二极管的应用14

3．稳压二极管的应用16

4．变容二极管的应用实验与思考题17

2.2　三极管的参数测试与基本应用17

2.2.1　三极管的主要参数及其测试17

2.2.2　三极管的基本应用18

1．晶体管低频电路19

2．晶体管开关电路19

3．晶体管高频电路实验与思考题19

2.3　场效应管主要参数测试与基本应用20

2.3.1　场效应管的主要参数及其测试20

2.3.2　场效应管的基本应用20

实验与思考题21

2.4　集成运算放大器及其基本应用21

2.4.1　集成运算放大器的内部结构21

2.4.2 主要性能参数的测试方法22

2.4.3　使用集成运算放大器时的注意事项25

1．粗测运放好坏25

2．调零消除失调误差25

3．相位补偿消除高频自激26

4．过载保护措施27

2.4.4　集成运算放大器的基本应用27

1．反相放大器27

2．同相放大器和电压跟随器27

3．差动放大器28

4．加（减）法器28

5．微分器29

6．积分器29

7．窗比较器30

8．RC正弦波振荡器30

9．方波发生器31

10．阶梯波发生器32

11．自举式交流电压放大器33

12．单电源供电的交流电压放大器34

2.4.5　实验任务34

1．实验内容34

2．实验要求34

实验与思考题35

第3章　数字逻辑电路基础实验36

3.1　集成逻辑门及其基本应用36

3.1.1 TTL门电路的主要参数及使用规则36

1．TTL与非门电路的主要参数36

2．TTL器件的使用规则37

3.1.2　CMOS门电路的主要参数及使用规则37

1．CMOS与非门电路的主要参数37

2．CMOS器件的使用规则38

3.1.3　集成逻辑门的基本应用38

1．门电路构成的时钟源38

2．脉冲调制／解调器39

3．门电路构成的触发器40

4．集电极开路（OC）门和三态（TS）门的应用40

3.1.4　实验任务42

1．实验内容42

2．实验要求42

实验与思考题42

3.2　集成触发器及其基本应用42

3.2.1　集成触发器的触发方式与选用规则42

1．触发方式42

2．选用规则43

3.2.2　D触发器的基本应用43

1．同步单脉冲产生电路43

2．÷（N？）分频电路44

3.2.3　JK触发器的基本应用45

1．“1”检出电路45

2．八度音产生器46

3.2.4　单稳态触发器的基本应用46

1．精密延时电路47

2．高通／低通滤波器47

3．占空比可调的脉冲发生器47

3.2.5　实验任务49

1．实验内容49

2．实验要求49

实验与思考题50

3.3　集成电路定时器555及其基本应用50

3.3.1　555的内部结构及性能特点50

3.3.2　555组成的基本电路及应用50

1．单稳态触发器及其应用50

2．多谐振荡器及其应用53

3．RS触发器和施密特触发器的应用54

3.3.3　实验任务55

1．实验内容55

2．实验要求55

实验与思考题56

3.4 中规模（MSI）组合逻辑电路设计实验56

3.4.1　中规模组合逻辑电路56

1．编码器（74LS148）56

2．译码器（74LS138/154/47/48/CC4055）57

3．数据选择器（74LS151/157）59

4．模拟开关（CC4066/4051）60

5．全加器（74LS83）61

3.4.2　电路设计举例62

3.4.3　组合逻辑电路竞争冒险的消除63

3.4.4　设计任务63

实验与思考题64

3.5　小规模（SSI）时序逻辑电路设计实验64

3.5.1　SSI时序逻辑电路设计原则和步骤65

3.5.2　应用电路设计举例65

3.5.3　时序逻辑电路初始状态的设置68

3.5.4　设计任务69

实验与思考题70

3.6 中规模（MSI）时序逻辑电路设计实验70

3.6.1　MSI时序逻辑电路70

1．异步计数器（74LS90/92/93）70

2．可编程4位二进制同步计数器（CC40161/40163）72

3．单时钟加／减同步计数器（74LS190/191）73

4．双时钟加／减同步计数器（74LS192/193）75

5．顺序脉冲发生器（CC4017）76

6.4　位并行存取移位寄存器（74LS95）76

3.6.2　应用电路设计举例77

3.6.3　数字电路的安装与调试技术83

1．集成电路器件的功能测试84

2．集成电路器件的接插和布线方法84

3．数字电路的调试方法84

4．几种基本电路的测试方法84

3.6.4　设计任务85

实验与思考题86

第4章 电子线路计算机辅助分析与设计87

4.1 OrCAD 9.2 软件概述87

4.1.1 OrCAD 9.2软件简介87

1．电子线路计算机辅助分析与设计的基本流程87

2．OrCAD 9.2简介88

4.1.2　Capture界面及菜单介绍88

1．Capture界面88

2．Capture菜单89

4.1.3 PSpice A/D Lite Edition界面及菜单91

1．PSpice A/D Lite Edition界面91

2．PSpice A/D Lite Edition菜单91

4.1.4　电路分析类型92

4.1.5　常用库及生成的文件93

1．常用库93

2．生成文件类型94

4.2 OrCAD 9.2电路设计仿真分析的流程94

4.2.1　一般流程94

1．新建设计项目94

2．绘制电路图95

3．电路指标仿真分析99

4.2.3　结果输出文件102

1．OUT输出文件的查阅方法102

2．OUT输出文件中存放的内容102

4.3 OrCAD 9.2电路分析示例103

4.3.1　模拟电路的分析示例103

1．二极管电路103

2．差分放大器104

3．有源滤波器105

4．LC振荡器105

5．方波三角波发生器105

6．功率放大器106

7．音调控制器107

8．高频小信号谐振放大器108

4.3.2　A/D混合电路的分析示例109

4.3.3　数字电路的分析示例110

实验与思考题111

第5章　低频电子线路应用设计112

5.1　晶体管放大器设计112

5.1.1 电路工作原理及基本关系式112

1．工作原理112

2．基本关系式112

5.1.2　性能指标与测试方法113

5.1.3　设计举例115

5.1.4　电路安装与调试116

1．静态工作点测量与调整116

2．性能指标测试与电路参数修改116

3．测量结果验算与误差分析117

5.1.5　负反馈对放大器性能的影响118

1．提高放大器增益的稳定性118

2．扩展放大器的通频带118

3．改变放大器的输入电阻与输出电阻118

5.1.6　设计任务119

实验与思考题120

5.2　场效应管源极跟随器设计120

5.2.1　场效应管的特性120

1．输出特性120

2．转移特性121

5.2.2　场效应管主要参数的测试121

5.2.3　结型场效应管源极跟随器122

5.2.4　设计举例122

5.2.5　复合互补源极跟随器124

5.2.6　设计任务125

实验与思考题125

5.3　差分放大器设计125

5.3.1　具有恒流源的差分放大器125

1．输入、输出信号的连接方式126

2．静态工作点的计算126

5.3.2 主要特性参数及其测试方法127

1．传输特性127

2．差模特性127

3．共模特性128

5.3.3　设计举例129

5.3.4　设计任务131

实验与思考题131

5.4　函数发生器设计132

5.4.1　方波—三角波—正弦波函数发生器设计132

1．方波—三角波产生电路132

2．三角波→正弦波变换电路134

5.4.2　单片集成电路函数发生器ICL8038135

5.4.3　函数发生器的性能指标136

5.4.4　设计举例136

5.4.5　电路安装与调试技术137

1．方波—三角波发生器的装调137

2．三角波→正弦波变换电路的装调137

3．误差分析138

5.4.6　设计任务138

实验与思考题139

5.5　集成直流稳压电源设计139

5.5.1　直流稳压电源的基本组成139

1．电源变压器139

2．整流滤波电路140

3．稳压电路140

5.5.2　稳压电源的性能指标及测试方法140

5.5.3　集成稳压电源设计141

1．集成稳压器141

2．电源变压器142

3．整流二极管及滤波电容142

5.5.4　设计举例142

5.5.5　集成稳压器输出电流的扩展143

1．扩展固定式三端稳压器的输出电流143

2．扩展可调式三端稳压器的输出电流144

5.5.6　设计任务144

实验与思考题144

5.6 RC有源滤波器的快速设计145

5.6.1 滤波器的传输函数与性能参数145

5.6.2　滤波器的快速设计方法145

1．已知条件与设计步骤147

2．注意事项151

5.6.3　设计举例151

1．二阶低通滤波器设计151

2．二阶高通滤波器设计152

3．二阶带通滤波器设计153

4．二阶带阻滤波（陷波）器设计154

5.6.4　设计任务154

实验与思考题155

5.7　音响放大器设计155

5.7.1　音响放大器的基本组成155

1．话音放大器155

2．电子混响延时器MN3207/M65831155

3．混合前置放大器159

5.7.2　音调控制器159

5.7.3　功率放大器162

1．集成运放与晶体管组成的功放162

2．集成功放LA4102163

3．集成功放LM386165

5.7.4　音响放大器主要技术指标及测试方法167

5.7.5　设计举例168

5.7.6　电路安装与调试技术170

1．合理布局，分级装调170

2．电路调试技术170

3．整机功能试听171

5.7.7　设计任务171

实验与思考题173

第6章　高频电子线路应用设计174

6.1　高频小信号谐振放大器设计174

6.1.1 电路的基本原理174

6.1.2 主要性能指标及测量方法175

6.1.3　设计举例177

6.1.4　电路装调与测试179

6.1.5　设计任务179

实验与思考题180

6.2　高频振荡器与变容二极管调频电路设计180

6.2.1　电路的基本原理180

6.2.2　主要性能参数及其测试方法182

6.2.3　设计举例183

6.2.4　调频振荡器的装调与测试184

1．安装要点184

2．测试点选择185

3．调试方法185

6.2.5　设计任务185

实验与思考题185

6.3　高频功率放大器设计186

6.3.1　电路的基本原理186

1．宽带功放186

2．丙类功放188

6.3.2　高频变压器的绕制190

6.3.3　主要技术指标及实验测试方法191

6.3.4　设计举例191

6.3.5　高频谐振功率放大器的调整194

1．谐振状态的调整194

2．寄生振荡及其消除195

6.3.6　设计任务196

实验与思考题196

6.4　小功率调频发射机设计197

6.4.1　调频发射机及其主要技术指标197

6.4.2　设计举例198

6.4.3　整机联调时常见故障分析200

1．调频振荡级与缓冲级相联时的常见故障200

2．功放级与前级级联时的常见故障200

6.4.4　设计任务200

实验与思考题201

6.5　调频接收机设计201

6.5.1 调频接收机的主要技术指标201

6.5.2　调频接收机设计202

1．调频接收机的工作原理202

2．混频器电路设计202

3．集成电路调频／调幅收音机设计203

4．MC3361调频接收机电路205

6.5.3　设计举例206

6.5.4　设计任务209

实验与思考题209

6.6　集成电路模拟乘法器的应用209

6.6.1 集成模拟乘法器MC1496的内部结构209

1．内部结构210

2．静态工作点设置210

6.6.2　集成模拟乘法器的应用211

1．振幅调制211

2．同步检波213

3．鉴频214

6.6.3　实验研究任务217

实验与思考题217

6.7　调幅发射机设计217

6.7.1　调幅发射机的主要技术指标217

6.7.2　调幅发射机的工作原理218

6.7.3　设计举例218

6.7.4　电路装调与测试220

1．晶体振荡器的调试220

2．调制器的测试220

3．整机联调及其常见故障分析221

6.7.5　设计任务222

实验与思考题222

6.8　调幅接收机设计222

6.8.1 调幅接收机的主要技术指标222

6.8.2　调幅接收机的工作原理223

6.8.3　设计举例224

6.8.4　电路安装与调试227

1．分级安装与调试227

2．整机联调时常见故障分析227

6.8.5　设计任务229

实验与思考题229

第7章　数字逻辑电路应用设计230

7.1　多路智力竞赛抢答器设计230

7.1.1　抢答器的功能要求230

1．基本功能230

2．扩展功能230

7.1.2　抢答器的组成框图230

7.1.3　电路设计231

1．抢答电路设计231

2．定时电路设计232

3．报警电路设计232

4．时序控制电路设计233

5．整机电路设计233

7.1.4　设计任务235

实验与思考题235

7.2　多功能数字钟电路设计235

7.2.1　数字钟的功能要求235

7.2.2　数字钟电路系统的组成框图235

7.2.3　主体电路的设计与装调236

1．振荡器的设计236

2．分频器的设计237

3．时分秒计数器的设计237

4．校时电路的设计237

5．主体电路的装调237

7.2.4　功能扩展电路的设计238

1．定时控制电路的设计238

2．仿广播电台正点报时电路的设计239

3．报整点时数电路的设计240

4．触摸报整点时数电路的设计241

7.2.5　设计任务242

实验与思考题242

7.3　数字频率计设计242

7.3.1　数字频率计测频的基本原理243

7.3.2　数字频率计的主要技术指标243

7.3.3　数字频率计的电路设计与调试244

1．基本电路设计244

2．扩展电路设计245

3．电路调试246

7.3.4　数字频率计测周期的基本原理247

7.3.5 由ICM7216D构成的单片数字频率计设计247

1．ICM7216D的引脚功能247

2．单片数字频率计电路247

7.3.6　设计任务248

实验与思考题249

7.4　可编程字符显示器设计249

7.4.1 可编程字符显示电路的基本组成及工作原理249

7.4.2 可编程字符（图案）显示器的电路设计249

1．EPROM存储器249

2．发光二极管矩阵显示屏250

3．列选线／行选线产生电路250

4．地址计数器和时钟脉冲源252

7.4.3　字符显示程序设计253

1．手工绘制字符253

2．计算机汉字库和ASCII字库编辑字符253

7.4.4　设计任务255

实验与思考题255

7.5　码位交织和反交织电路设计255

7.5.1　码位交织与反交织的基本原理256

7.5.2　码位反交织电路设计257

1．码位反交织电路的组成框图257

2．随机存储器RAM及其掉电保护电路257

3．顺序地址与交织地址产生电路259

4．输入／输出控制电路260

7.5.3　反交织电路的模拟实验260

1．静态逻辑功能测试260

2．动态模拟实验电路261

7.5.4　设计任务261

实验与思考题261

7.6　数字电压表设计262

7.6.1　数字电压表的基本组成262

7.6.2　数字电压表的主要技术指标262

7.6.3 CC7106构成的31/2位数字电压表设计262

1．双积分式A/D转换器CC7106262

2．设计举例7106264

3．电路调试266

7.6.4　MC14433构成的3？位数字电压表设计267

1．双积分A/D转换器MC14433267

2．设计举例14433267

3．电路调试267

7.6.5　设计任务270

实验与思考题270

7.7　通用示波器字符显示电路设计270

7.7.1　通用示波器的波形显示原理270

7.7.2　数字存储示波器的波形显示原理270

7.7.3　D/A转换器的主要性能参数271

7.7.4　DAC 0832及其应用272

1． DAC 0832的内部结构272

2．DAC 0832的基本工作方式272

7.7.5　通用示波器字符显示电路设计273

1．字符显示电路的组成框图273

2．字符显示电路设计274

7.7.6　设计任务276

实验与思考题276

第8章　硬件描述语言及其应用277

8.1　Verilog HDL概述277

8.1.1　硬件描述语言HDL概述277

8.1.2 Verilog HDL程序的基本结构278

1．简单Verilog HDL程序实例278

2．Verilog HDL程序的基本结构279

实验与思考题279

8.2 Verilog HDL语言的基本语法规则280

8.2.1　词法规定280

1．间隔符280

2．标识符和关键词280

3．注释符280

8.2.2　逻辑值集合280

8.2.3　常量及其表示280

8.2.4　变量的数据类型281

1．线网类型281

2．寄存器类型282

3．存储器的表示282

实验与思考题283

8.3 Verilog HDL运算符284

8.3.1 Verilog HDL运算符的类型284

8.3.2　算术运算符285

8.3.3　相等与全等运算符285

8.3.4　逻辑运算符286

8.3.5　按位运算符286

8.3.6　缩位运算符287

8.3.7　位拼接运算符287

实验与思考题287

8.4 Verilog HDL门级建模288

8.4.1 Verilog HDL内置的基本门级元件288

8.4.2　多输入门288

8.4.3　多输出门289

8.4.4　三态门289

8.4.5　设计举例290

实验与思考题291

8.5 Verilog HDL行为级建模291

8.5.1　数据流建模291

1．连续赋值语句291

2．数据流建模举例292

8.5.2　行为级建模基础292

1．always结构型说明语句293

2．顺序语句块293

3．条件语句293

4．多路分支语句294

5．循环语句296

8.5.3　行为级建模297

1．事件控制语句297

2．行为级建模举例298

8.5.4　计数器的行为级建模299

1．二进制同步计数器300

2．非二进制计数器300

8.5.5　状态图的行为级建模301

8.5.6　数字钟电路的分层次设计304

8.5.7　设计任务306

实验与思考题307

第9章 可编程逻辑器件的开发与应用310

9.1　概述310

9.1.1 PLD的概念310

9.1.2　PLD发展及分类311

1．PLD的发展311

2．PLD器件的分类311

9.1.3　PLD器件的编程313

实验与思考题313

9.2 通用阵列逻辑器件GAL314

9.2.1　GAL的分类314

9.2.2　GAL16V8器件的基本结构314

9.2.3　输出逻辑宏单元OLMC314

9.2.4 GAL16V8行地址分布与结构控制字317

9.2.5 GAL16V8的三种工作模式318

实验与思考题319

9.3 复杂可编程逻辑器件CPLD319

9.3.1　Altera公司可编程逻辑器件简介319

1．MAX系列319

2．MAXⅡ系列319

3．FLEX系列320

4．ACEX系列320

5．APEX系列320

6．Cyclone系列320

7．Stratix系列321

9.3.2 MAX7000S系列器件结构321

1．逻辑阵列块LAB322

2．宏单元（Macrocells）323

3．可编程连线阵列324

4．I/O控制块5．MAX7000S系列器件的在系统编程324

9.3.3 EPM7128S器件的主要特性参数及引脚图325

实验与思考题327

9.4 现场可编程门阵列FPGA327

9.4.1　FPGA实现逻辑函数的基本原理327

9.4.2 FLEX10K系列器件结构328

1．逻辑阵列块LAB329

2．逻辑单元LE329

3．快速布线通道331

4．I/O单元IOE332

5．嵌入式阵列块EAB333

6．数据配置与下载335

9.4.3 EPF10K系列器件的主要特性参数335

实验与思考题336

9.5 Altera公司的器件编程与实验电路板的结构336

9.5.1　并口下载电缆ByteBlaster的原理电路及其接口电路设计336

1．ByteBlaster的结构336

2．ByteBlaster内部电路与信号定义336

3．编程配置方式接口电路设计338

9.5.2 并口下载电缆ByteBlasterMV的原理电路340

1．ByteBlasterMV电缆的特点340

2．ByteBlasterMV内部电路与信号定义340

9.5.3 Altera公司的FPGA配置芯片341

1．配置芯片的型号及特点341

2．FPGA器件与专用配置芯片的连接342

9.5.4　EDA Pro2K数字系统实验装置使用说明343

1．按键（可配置资源）343

2．数码管（可配置资源）344

3．时钟源344

4．扬声器344

5．下载电路344

6．实验电路结构图、资源与典型实验目标芯片引脚对照表344

实验与思考题346

9.6 MAX+PLUSⅡ开发软件346

9.6.1 MAX+PLUSⅡ软件的使用简介347

1．MAX+PLUSⅡ软件的开发流程347

2．MAX+PLUSⅡ管理器窗口347

9.6.2 MAX+PLUSⅡ软件设计实践348

1．建立一个新的设计项目348

2．生成一个新的原理图文件（使用Graphic Editor）348

3．编译设计项目（使用Compiler）351

4．仿真验证设计项目的正确性354

5．进行芯片的延时分析355

6．分配芯片的管脚356

7．下载配置文件到芯片358

9.6.3　分层次的设计输入方法举例359

9.6.4　设计任务361

实验与思考题363

第10章 综合性电子线路系统设计364

10.1　集成电路锁相环及其应用电路设计364

10.1.1　锁相环的基本工作原理364

10.1.2　锁相环的主要参数与测试方法364

1．捕捉带△fv364

2．同步带△fL364

3．压控振荡器的控制特性曲线365

10.1.3 数字锁相环CC4046及其应用电路设计366

1．锁相倍（分）频367

2．频率合成368

3．电压／频率变换369

10.1.4 高频模拟锁相环NE564及其应用电路设计369

1．FM解调370

2．FM调制371

3．FSK信号解调371

10.1.5　低频锁相环NE567及其应用电路设计372

1．精密低频振荡器373

2．频率监视和控制374

3．双音多频译码374

10.1.6　设计任务374

实验与思考题375

10.2　数字相位差测量仪设计376

10.2.1　主要技术指标376

10.2.2　基本工作原理与组成框图376

10.2.3　相位差产生电路的设计377

10.2.4　整机调试步骤与技术指标测量378

10.2.5　设计任务378

实验与思考题378

10.3 电子琴音乐的产生与演奏电路设计379

10.3.1　系统基本功能379

10.3.2　系统组成框图379

10.3.3　单元电路设计380

1．音调发生器设计380

2．节拍发生器与地址计数器设计382

3．音色产生器电路设计382

4．节拍分配器电路设计383

5．鼓音与板音产生电路设计384

10.3.4　系统安装与测试技术384

10.3.5　设计任务385

实验与思考题385

10.4　多路数据采集系统设计385

10.4.1　单片机数据采集系统组成框图385

10.4.2　数据采集系统的电路和程序设计386

1．单片机的时钟源和复位电路设计386

2．程序存储器和数据存储器电路设计386

3．A/D转换电路及其程序设计388

4．D/A转换电路及其程序设计388

10.4.3　单片机应用系统的开发389

10.4.4　设计任务389

实验与思考题389

第11章　通用电子仪器及其应用390

11.1　双踪示波器390

11.1.1　双踪示波器COS5020390

1．主要技术指标390

2．组成框图390

3．使用方法与应用举例390

11.1.2　数字实时示波器Tektronix TDS210392

1．主要技术指标392

2．组成框图392

3．使用方法与应用举例392

11.1.3　实验任务395

1．测量两信号的相位差395

2．测量方波信号的幅度、脉宽及周期实验与思考题395

11.2　半导体管特性图示仪XJ4810395

11.2.1　主要技术指标395

1．Y轴偏转因数395

2．X轴偏转因数395

3．基极阶梯信号395

4．集电极扫描信号396

11.2.2　组成框图396

11.2.3　使用方法与应用举例396

1．使用说明396

2．应用举例396

11.2.4　实验任务399

实验与思考题399

11.3　失真度测量仪BS2399

11.3.1　主要技术指标399

1．失真度测量399

2．电压测量399

11.3.2　组成框图400

11.3.3　使用方法与应用举例400

1．失真度测量400

2．电压测量400

3．应用举例400

11.3.4　实验任务401

实验与思考题401

11.4 频率特性测试仪BT-3G401

11.4.1　主要技术指标401

11.4.2　组成框图402

11.4.3　使用方法与应用举例402

1．使用方法402

2．测量电路的幅频特性403

3．测试鉴频特性曲线403

11.4.4　实验任务404

实验与思考题404

附录405

附录一　电子线路的安装与调试技术405

附录二　设计性实验报告406

附录三　元、器件的型号与性能简介408

附录四　本书所用集成电路逻辑功能与引脚速查表419

附录五　本书中的文字符号420

主要参考文献422