模拟电子系统设计指南

目 录 第 章 构建模拟电子系统的基本知识 1 1.1 电阻 1 1.1.1 轴向引线型电阻 1 1.1.2 电阻网络 4 1.1.3 贴片式电阻元件的封装 5 1.2 电容 6 1.2.1 功能 6 1.2.2 有极性电容 7 1.2.3 无极性电容 9 1.2.4 聚苯乙烯电容 9 1.2.5 真实的电容值 9 1.2.6 电容的寄生效应 10 1.2.7 寄生电容 13 1.2.8 不同类型电容比较 15 1.3 面包板 16 1.3.1 面包板结构和功能 16 1.3.2 寄生电容 18 第 章 SPICE仿真工具 20 2.1 Multisim Live特性及其应用 20 2.1.1 登陆Multisim Live 20 2.1.2 Multisim Live设计流程 21 2.2 ADIsimPE仿真工具特性及应用 30 2.2.1 下载和安装ADIsimPE仿真工具 30 2.2.2 ADIsimPE仿真工具基本设计流程 32 第 章 测试仪器原理 38 3.1 数字示波器原理 38 3.1.1 信号的基本概念 38 3.1.2 示波器类型 41 3.1.3 数字示波器基本原理 41 3.1.4 性能参数 42 3.1.4 触发方式 51 3.1.5 X-Y模式 58 3.2 信号发生器原理 58 3.2.1 信号发生器功能 58 3.2.2 信号发生器的类型 60 3.2.3 工作原理 60 3.3.4 性能参数 63 3.3 线性直流电源原理 70 3.3.1 工作原理 70 3.3.2 工作模式 71 3.3.2 性能参数 72 3.3.3 扩展应用 73 3.4 数字万用表原理 74 3.4.1 工作原理 75 3.4.2 性能参数 75 3.5 频谱分析仪原理 76 3.5.1 信号的时域和频域表示 76 3.5.2 频谱分析仪的用途 77 3.5.3 频谱分析仪种类 78 3.5.4 性能参数 84 3.6 直流电子负载 87 第 章 信号时域和频率表示 90 4.1 实验目的 90 4.2 实验材料及仪器 90 4.3 MDO3054混合域示波器主要功能 90 4.3.1 常见按钮和菜单 91 4.3.2 前面板菜单按钮 91 4.3.3 频谱分析控件操作面板 92 4.3.4 其他控制 92 4.3 实验原理 94 4.3.1 设置任意函数发生器 94 4.3.2 正弦信号的时域分析 95 4.3.3 正弦信号的频域分析 97 第 章 二极管电路设计与验证 103 5.1 二极管I/V曲线测量 103 5.1.1 实验目的 103 5.1.2 实验材料及仪器 103 5.1.3 电路设计原理 103 5.1.4 硬件测试电路 104 5.1.5 测试结果分析 106 5.2 半波整流电路设计和验证 107 5.2.1 实验目的 107 5.2.2 实验材料及仪器 107 5.2.3 电路设计原理 107 5.2.4 硬件测试电路 108 5.2.5 测试结果分析 109 5.3 全波整流电路设计和验证 110 5.3.1 实验目的 110 5.3.2 实验材料及仪器 110 5.3.3 电路设计原理 111 5.3.4 硬件测试电路 112 5.3.5 测试结果分析 113 5.4 桥式整流电路设计和验证 113 5.4.1 实验目的 113 5.4.2 实验材料及仪器 114 5.4.3 电路设计原理 114 5.4.4 硬件测试电路 115 5.4.5 测试结果分析 116 5.5 限幅电路设计和验证 117 5.5.1 实验目的 117 5.5.2 实验材料及仪器 117 5.5.3 电路设计原理 118 5.5.4 硬件测试电路 119 5.5.5 测试结果分析 120 5.6 交流耦合和直流恢复电路设计和验证 122 5.6.1 实验目的 122 5.6.2 实验材料及仪器 122 5.6.3 电路设计原理 122 5.6.4 硬件测试电路 124 5.6.5 测试结果分析 125 5.7 可变衰减器设计和验证 126 5.7.1 实验目的 126 5.7.2 实验材料及仪器 126 5.7.3 电路设计原理 126 5.7.4 硬件测试电路 128 5.7.5 测试结果分析 129 第 章  双极结型晶体管电路设计与验证 131 6.1 BJT用作二极管 131 6.1.1 实验目的 131 6.1.2 实验材料及仪器 131 6.1.3 电路设计原理 131 6.1.4 硬件测试电路 133 6.1.5 测试结果分析 134 6.2 BJT输出特性曲线测量 135 6.2.1 实验目的 135 6.2.2 实验材料及仪器 136 6.2.3 电路设计原理 136 6.2.4 阶梯波生成方法 138 6.2.5 硬件测试电路 140 6.2.6 测试结果分析 142 6.3 BJT共射极放大电路设计和验证 145 6.3.1 实验目的 145 6.3.2 实验材料及仪器 145 6.3.3 电路设计原理 145 6.3.4 硬件测试电路 146 6.3.5 测试结果分析 148 6.4 BJT镜像电流源设计和验证 148 6.4.1 实验目的 149 6.4.2 实验材料及仪器 149 6.4.3 电路设计原理 149 6.4.4 硬件测试电路 150 6.6.4 测试结果分析 151 6.5 基极电流补偿镜像电流源 152 6.5.1 实验目的 152 6.5.2 实验材料及仪器 152 6.5.3 电路设计原理 152 6.5.4 硬件测试电路 153 6.5.5 测试结果分析 155 6.6 零增益放大器设计和验证 156 6.6.1 实验目的 156 6.6.2 实验材料及仪器 156 6.6.3 电路设计原理 156 6.6.4 硬件测试电路 158 6.6.5 测试结果分析 159 6.7 稳压电流源设计和验证 160 6.7.1 实验目的 161 6.7.2 实验材料及仪器 161 6.7.3 电路设计原理 161 6.7.4 硬件测试电路 162 6.7.5 测试结果分析 163 6.8 并联整流器设计和验证 164 6.8.1 实验目的 164 6.8.2 实验材料及仪器 164 6.8.3 电路设计原理 164 6.8.4 硬件测试电路 166 6.8.5 测试结果分析 167 6.9 射极跟随器设计和验证 169 6.9.1 实验目的 169 6.9.2 实验材料及仪器 169 6.9.3 电路设计原理 169 6.9.4 硬件测试电路 170 6.9.5 测试结果分析 171 6.10 差模输入差分放大器电路设计和验证 172 6.10.1 实验目的 172 6.10.2 实验材料及仪器 173 6.10.3 电路设计原理 173 6.10.4 硬件测试电路 175 6.10.5 测试结果分析 177 6.11 共模输入差分放大器电路设计和验证 178 6.11.1 实验目的 178 6.11.2 实验材料及仪器 178 6.11.3 电路设计原理 179 6.11.4 硬件测试电路 179 6.11.5 测试结果分析 181 第 章  金属氧化物场效应晶体管电路设计与验证 182 7.1 MOS用作二极管电路测试 182 7.1.1 实验目的 182 7.1.2 实验材料及仪器 182 7.1.3 电路设计原理 182 7.1.4 硬件测试电路 184 7.1.5 测试结果分析 185 7.2 MOS输出曲线测量 186 7.2.1 实验目的 187 7.2.2 实验材料及仪器 187 7.2.3 电路设计原理 187 7.2.4 硬件测试电路 188 7.2.4 测试结果分析 190 7.3 MOS转移特性曲线测量 192 7.3.1 实验目的 192 7.3.2 实验材料及仪器 192 7.3.3 电路设计原理 193 7.3.4 硬件测试电路 195 7.3.5 测试结果分析 196 7.4 MOS共源极放大电路设计和验证 200 7.4.1 实验目的 201 7.4.2 实验材料及仪器 201 7.4.3 电路设计原理 201 7.4.4 硬件测试电路 202 7.4.5 测试结果分析 203 7.5 MOS镜像电流源电路设计和验证 204 7.5.1 实验目的 205 7.5.2 实验材料及仪器 205 7.5.3 电路设计原理 205 7.5.4 硬件测试电路 206 7.5.5 测试结果分析 207 7.6 零增益放大器电路设计和验证 208 7.6.1 实验目的 208 7.6.2 实验材料及仪器 208 7.6.3 电路设计原理 209 7.6.4 硬件测试电路 210 7.6.5 测试结果分析 211 7.7 源极跟随器电路设计和验证 212 7.7.1 实验目的 212 7.7.2 实验材料及仪器 213 7.7.3 电路设计原理 213 7.7.4 硬件测试电路 214 7.7.5 测试结果分析 215 7.8 差模输入差分放大器电路设计和验证 216 7.8.1 实验目的 216 7.8.2 实验材料及仪器 216 7.8.3 电路设计原理 217 7.8.4 硬件测试电路 218 7.8.5 测试结果分析 219 7.9 共模输入差分放大器电路设计和验证 220 7.9.1 实验目的 220 7.9.2 实验材料及仪器 221 7.9.3 电路设计原理 221 7.9.4 硬件测试电路 221 7.9.5 测试结果分析 223 第 章 集成运算放大器电路设计与验证 224 8.1 同相放大器电路设计和验证 224 8.1.1 实验目的 224 8.1.2 实验材料及仪器 224 8.1.3 电路设计原理 224 8.1.4 硬件测试电路 226 8.1.5 测试结果分析 227 8.2 反相放大器电路设计和验证 227 8.2.1 实验目的 228 8.2.2 实验材料及仪器 228 8.2.3 电路设计原理 228 8.2.4 硬件测试电路 229 8.2.5 测试结果分析 230 8.3 电压跟随器电路设计和验证 231 8.3.1 实验目的 231 8.3.2 实验材料及仪器 231 8.3.3 电路设计原理 232 8.3.4 硬件测试电路 233 8.3.5 测试结果分析 234 8.4 加法器电路设计和验证 234 8.4.1 实验目的 234 8.4.2 实验材料及仪器 235 8.4.3 电路设计原理 235 8.4.4 硬件测试电路 236 8.4.5 测试结果分析 237 8.5 积分器电路设计和验证 238 8.5.1 实验目的 238 8.5.2 实验材料及仪器 238 8.5.3 电路设计原理 239 8.5.4 硬件测试电路 240 8.5.5 测试结果分析 241 8.6 微分器电路设计和验证 242 8.6.1 实验目的 242 8.6.2 实验材料及仪器 242 8.6.3 电路设计原理 242 8.6.4 硬件测试电路 243 8.6.5 测试结果分析 244 8.7 半波整流器电路设计和验证 245 8.7.1 实验目的 245 8.7.2 实验材料及仪器 245 8.7.3 电路设计原理 246 8.7.4 硬件测试电路 247 8.7.5 测试结果分析 248 8.8 全波整流器电路设计和验证 249 8.8.1 实验目的 249 8.8.2 实验材料及仪器 249 8.8.3 电路设计原理 249 8.8.4 硬件测试电路 251 8.8.5 测试结果分析 252 8.9 单电源同相放大器电路设计和验证 253 8.9.1 实验目的 253 8.9.2 实验材料及仪器 253 8.9.3 电路设计原理 253 8.9.4 硬件测试电路 254 8.9.5 测试结果分析 256 第 章  集成差动放大器电路设计与验证 258 9.1 应变力测量电路设计和验证 258 9.1.1 实验目的 258 9.1.2 实验材料及仪器 258 9.1.3 应变片原理 259 9.1.4 电路设计原理 260 9.1.5 硬件测试电路 262 9.1.6 测试结果分析 263 9.2 热电阻测量电路设计和验证 264 9.2.1 实验目的 265 9.2.2 实验材料及仪器 265 9.2.3 温度传感器原理 265 9.2.4 电路设计原理 266 9.2.5 硬件测试电路 266 9.2.6 测试结果分析 267 第 章  有源滤波器电路设计与验证 269 10.1 一阶有源低通滤波器电路设计和验证 269 10.1.1 实验目的 269 10.1.2 实验材料及仪器 269 10.1.3 电路设计原理 270 10.1.4 硬件测试电路 272 10.1.5 测试结果分析 273 10.2 一阶有源高通滤波器电路设计和验证 276 10.2.1 实验目的 276 10.2.2 实验材料及仪器 277 10.2.3 电路设计原理 277 10.2.4 硬件测试电路 279 10.2.5 测试结果分析 280 10.3 一阶有源带通滤波器电路设计和验证 283 10.3.1 实验目的 283 10.3.2 实验材料及仪器 284 10.3.3 电路设计原理 284 10.3.4 硬件测试电路 286 10.3.5 测试结果分析 288 10.4 一阶有源带阻滤波器电路设计和验证 294 10.4.1 实验目的 294 10.4.2 实验材料及仪器 294 10.4.3 电路设计原理 295 10.4.4 硬件测试电路 297 10.4.5 测试结果分析 298 10.5 二阶有源低通滤波器电路设计和验证 303 10.5.1 实验目的 303 10.5.2 实验材料及仪器 303 10.5.3 电路设计原理 304 10.5.4 硬件测试电路 305 10.5.5 测试结果分析 307 第 章 功率放大器电路设计与验证 311 11.1 B类功率放大器电路设计与验证 311 11.1.1 实验目的 311 11.1.2 实验材料及仪器 311 11.1.3 电路设计原理 311 11.1.4 硬件测试电路 313 11.1.5 测试结果分析 314 11.2 AB类功率输出放大器电路设计与验证（一） 315 11.2.1 实验目的 316 11.2.2 实验材料及仪器 316 11.2.3 电路设计原理 316 11.2.4 硬件测试电路 318 11.2.5 测试结果分析 319 11.3 AB类功率输出放大器电路设计与验证（二） 320 11.3.1 实验目的 320 11.3.2 实验材料及仪器 320 11.3.3 电路设计原理 320 11.3.4 硬件测试电路 322 11.3.5 测试结果分析 323 第 章  振荡器电路设计与验证 325 12.1 移相振荡器电路设计和验证 325 12.1.1 实验目的 325 12.1.2 实验材料及仪器 325 12.1.3 电路设计原理 325 12.1.4 硬件测试电路 327 12.1.5 测试结果分析 329 12.2 文氏桥振荡器电路设计和验证 329 12.2.1 实验目的 330 12.2.2 实验材料及仪器 330 12.2.3 电路设计原理 330 12.2.4 硬件测试电路 332 12.2.5 测试结果分析 334 第 章  电源管理器电路设计与验证 335 13.1 线性电源电路设计和验证 335 13.1.1 实验目的 335 13.1.2 实验材料及仪器 335 13.1.3 硬件测试电路 336 13.1.5 测试结果分析 337 13.2 降压型开关电源设计与验证 339 13.2.1 实验目的 339 13.2.2 实验材料和仪器 340 13.2.3 电路设计原理 340 13.2.4 硬件测试电路 345 13.2.5 测试结果分析 346 13.3 升压型开关电源设计与验证 353 13.3.1 实验目的 353 13.3.2 实验材料和仪器 353 13.3.3 电路设计原理 354 13.3.4 硬件测试电路 355 13.3.5 测试结果分析 356 第 章  模拟电路自动测试系统的构建 362 14.1 实验目的 362 14.2 实验材料及仪器 362 14.3 自动测试系统构建原理及实现 362 14.3.1 下载并安装软件 362 14.3.2 测试仪器与上位机连接 365 14.3.3 使用TekVISA软件工具 366 14.3.4 使用arbexpress软件工具 368 14.3.5 使用OpenChoice软件工具