模拟电路设计与系统综合训练

   本书是参照现行普通高等理工科院校电子类相关专业模拟电子线路综合设计实验教学大纲、模拟电子技术实验教材、电子系统综合设计参考教材等编写而成的。全书共13章，内容由浅入深，既包括二极管、三极管及其应用电路设计与分析等基础实验内容，又包括音响系统、多波形信号发生器等综合设计类实验内容。以提高学生实践能力为目的，提高了综合设计类实验的比例。各实验项目紧密结合教学实际，并适当融入了工程应用实例。
本书可作为电气工程及其自动化、电子信息工程、电子科学与技术、通信工程、微电子科学与工程、光电信息科学与工程、信息工程、自动化、计算机科学与技术、测控技术与仪器等专业的实验教材，也可以作为相关实验教师的参考用书。

程春雨，女，硕士，高级工程师，大连理工大学电子信息与电气工程学部电工电子实验教学中心，任职模拟电路实验室主任；中国教育技术协会教育仿真专业委员会秘书。在国内外期刊及国际会议发表论文30余篇；主编参编教材3部。获全国电工电子基础课程实验教学案例设计竞赛特等奖1项；一等奖3项；全国高等学校虚拟仿真实验教学资源建设成果二等奖1项；全国高等学校自制实验教学仪器设备评选优秀奖2项；东北地区高校电工电子基础课程实验教学案例设计竞赛很好组织奖（个人）1项；辽宁省教学成果一等奖1项；校教学成果奖2项；普通高等学校全国大学生电子设计竞赛优秀指导教师3次。

第1章二极管及其应用电路设计与分析1
1.1常用二极管电路设计基础1
1.1.1基本特性1
1.1.2二极管的主要技术参数3
1.2常用二极管及其主要技术参数4
1.2.1整流二极管4
1.2.2小功率二极管6
1.2.3肖特基二极管7
1.2.4发光二极管8
1.2.5稳压二极管9
1.2.6双向稳压二极管13
1.2.7双色发光二极管14
1.2.8数码管15
1.2.9光电二极管16
1.3实验电路设计16
1.3.1实验电路17
1.3.2认识电阻17
1.3.3测试二极管的伏安（V-I）特性19
1.3.4测试稳压二极管的伏安（V-I）特性19
1.3.5二极管工作特性的比较20
1.3.6稳压二极管输出带载能力测试21
第2章单管应用电路设计与分析22
2.1晶体三极管应用电路设计22
2.1.1晶体三极管的引脚判别22
2.1.2主要技术参数23
2.1.3传输特性24
2.1.4晶体三极管电路设计25
2.1.5常用晶体三极管及其主要参数32
2.1.6NPN型晶体三极管实验电路33
2.2场效应管应用电路设计36
2.2.1FET基本结构和电路符号36
2.2.2主要技术参数37
2.2.3传输特性38
2.2.4常用场效应管及其主要参数40
2.2.5N沟道增强型MOSFET电路设计41
2.2.6N沟道JFET单管电路43
2.3输入/输出阻抗的测量46
2.3.1放大电路输入阻抗的测量46
2.3.2放大电路输出阻抗的测量48
第3章电源电路设计49
3.1设计要求及注意事项49
3.1.1设计要求49
3.1.2注意事项49
3.2设计指标50
3.3系统设计框图50
3.4设计分析50
3.4.1电压变换电路50
3.4.2整流电路52
3.4.3滤波电路54
3.4.4稳压电路56
第4章压控函数发生器设计65
4.1设计要求及注意事项65
4.1.1设计要求65
4.1.2注意事项65
4.2设计指标66
4.3系统设计框图66
4.4设计分析67
4.4.1直流电压产生电路67
4.4.2极性变换电路68
4.4.3三角波产生电路71
4.4.4反馈控制信号产生电路和方波产生电路73
4.4.5正弦波产生电路75
4.4.6增益连续可调电压放大电路77
4.4.7压控函数发生器电路原理图77
第5章模拟滤波器设计78
5.1设计要求及注意事项78
5.1.1设计要求78
5.1.2注意事项78
5.2设计任务78
5.3模拟滤波器的基本概念79
5.3.1滤波器的常用定义79
5.3.2滤波器的分类80
5.3.3传递函数80
5.3.4传递函数（零极点）反映滤波器本质81
5.4滤波器的设计方法81
5.4.1单极点RC滤波器82
5.4.2萨伦·基滤波电路83
5.5设计举例（以二阶萨伦·基低通滤波器为例）84
5.5.1优选平坦型（巴特沃斯型）滤波器设计84
5.5.2等波纹型（切比雪夫型）滤波器设计86
5.5.3高阶滤波器设计87
5.6状态变量滤波器88
5.7借助软件进行滤波器设计88
5.7.1FilterWizard滤波器设计向导88
5.7.2FilterDesignTool滤波器设计工具90
5.8有源器件（运放）的局限性91
第6章音响系统设计92
6.1设计要求及注意事项92
6.1.1设计要求92
6.1.2注意事项92
6.2设计指标93
6.3系统设计框图93
6.4设计分析93
6.4.1语音放大电路94
6.4.2前置混合放大电路96
6.4.3音调调整电路97
6.4.4音量控制电路103
6.4.5功率放大电路105
6.4.6电源电路114
6.4.7音响系统设计电路原理图115
第7章基于555芯片的电子系统设计117
7.1设计要求及注意事项117
7.1.1设计要求117
7.1.2注意事项117
7.2555芯片内部结构及工作模式118
7.2.1内部组成118
7.2.2工作原理119
7.2.3工作模式120
7.3设计举例123
7.3.1特殊结构的多谐振荡器123
7.3.2波形发生器125
7.3.3延时开关125
7.3.4开关126
7.3.5级联电路127
7.4555芯片的局限性128
第8章多波形信号发生器设计129
8.1设计要求129
8.2设计说明130
8.3实现方案130
8.3.1方波产生电路130
8.3.24分频电路131
8.3.3三角波产生电路132
8.3.4复合波产生电路133
8.4.5正弦波产生电路134
8.4设计总结135
第9章晶体三极管输出特性曲线测试系统设计137
9.1设计要求及注意事项137
9.1.1设计要求137
9.1.2注意事项138
9.2设计指标138
9.3系统设计框图138
9.4设计分析139
9.4.1矩形波产生电路139
9.4.2阶梯波产生电路141
9.4.3锯齿波产生电路143
9.4.4电压变换及测试电路144
9.4.5晶体三极管输出特性曲线测试系统电路原理图145
第10章心电信号数据采集与监护系统设计146
10.1心电信号相关知识简介146
10.1.1心电信号基本特性146
10.1.2心电信号生理学意义147
10.2心电信号采集、放大与处理系统148
10.2.1心电信号采集电路148
10.2.2前置放大电路149
10.2.3去噪和滤波电路149
10.2.4混合放大电路152
10.2.5特征提取153
10.3硬件电路设计与实现153
10.3.1设计任务153
10.3.2系统框图154
10.3.3硬件实现154
第11章直流电机PWM调速系统设计158
11.1设计要求及注意事项158
11.1.1设计要求158
11.1.2注意事项158
11.2设计指标159
11.3系统设计框图159
11.4设计分析159
11.4.1数码管显示模块160
11.4.2直流电机驱动模块163
第12章基于DDS技术的波形发生器设计166
12.1设计要求166
12.2设计指标166
12.3系统设计框图166
12.4FPGA内部电路设计分析167
12.4.1参数控制器167
12.4.2相位累加器168
12.4.3方波发生器168
12.4.4三角波发生器169
12.4.5正弦波发生器169
12.4.6三选一数据选择器172
12.5外围硬件电路设计分析173
12.5.1D/A转换173
12.5.2低通滤波器174
12.5.3输出可调放大电路175
12.6仿真及实测175
12.6.1ModelSim仿真176
12.6.2实验测试177
12.6.3问题分析179
第13章智能饮水机系统设计181
13.1设计要求181
13.2设计指标181
13.3设计方案181
13.4机械结构设计182
13.5硬件电路设计183
13.5.1主控单片机的选择与论证183
13.5.2温度设定和水温检测184
13.5.3过零检测185
13.5.4加热功率控制186
13.5.5即热式加热190
13.5.6自动出水控制190
13.5.7电源与漏电保护193
13.6软件设计194
13.7设计总结195
附录A电阻标称值和允许偏差196
附录B陶瓷电容和钽电容197
附录C电感198
附录D二极管和晶体三极管199
附录E面包板200
E.1结构及导电机制200
E.2使用方法及注意事项201
附录FGPS-2303C型直流稳压电源202
F.1性能指标202
F.2前面板介绍202
F.3操作方法203
附录G常用仪器使用操作教程206
G.1C.A5215型数字万用表操作教程206
G.2DG1032Z型波形发生器操作教程206
G.3GDS-1104B型数字示波器操作教程206
G.4GPS-2303C型直流稳压电源操作教程206
附录H常见问题视频详解207
H.1面包板使用常见问题207
H.2C.A5215型数字万用表使用常见问题207
H.3电源、示波器、信号源使用常见问题207
参考文献208