本书是为独立设课的本科电类专业的电子电气电路基础实验课编写的教材,其中包括了关于电路基础、模拟电子电路、数字电路的实验基本知识、技能和方法。本书的内容是按照当前实际电子应用系统的基本组成和常用的实验技术来组织的,包括电源(工频电源、直流电源、变频电源和信号源),信号产生和转换(传感信号、共模和差模信号、数字信号、开关量信号、A/D 转换和D/A转换),模拟电路(分立元件电压放大电路、功率放大电路、集成运放应用电路),数字电路(组合电路、时序电路、FPGA可编程器件应用电路),综合实验以及应用系统综合设计开发等内容。
本书介绍了与电子电气电路相关的常用基础知识和基本技能,内容较为完整,既可作为高等院校电类专业的基础实验教材,也可作为从事电子技术工作的工程技术人员的参考书。
本实验教材是为独立设课的本科电类专业的电子电气电路基础实验课编写的,内容涉及电路分析基础实验、模拟电子电路实验、数字电路实验、可编程逻辑器件(FPGA)应用实验、综合实验以及应用系统综合设计等部分。通过实验课程的讨论、设计和操作训练,学习和熟悉电路问题的一般处理方法,积累和提高电子实验技能,培养独立分析问题、解决问题的能力;通过实验磨练,培养严肃、严格、严密的科学态度和工作作风;通过实验设计、验证和研究探讨,巩固学过的理论知识,加深对知识应用的理解,并从中获得新的知识和实践经验,对培养创新意识和个人思维习惯有非常重要的实际意义,并为后续相关课程的学习和从事电类工程工作奠定坚实基础。
从知识体系来看,电路分析基础实验、模拟电子电路实验和数字电路实验三者中,电路是基础,模拟电子电路和数字电路则是基于具体元器件的实用功能电路。因此,从实验技术出发来看,三者可以统一为一体,有利于学习效率的提高,也有利于学生对知识的融会贯通。
本教材具体内容有:实验常用元器件,实验室常用设备,常用的实验技能和方法,直流电路的构建与测量,二端口网络基础知识,衰减器和RC低通滤波器,电路的频率特性与方波响应,阻抗变换器与电路的过渡过程,调压器、功率表和实验台的使用,工频交流电路,变频调速技术与变频器简介,变频器与异步电动机的变频调速,分立元件放大电路的布线和调试基础,共发射极电压放大电路,功率放大器的调整与测量,集成运算放大器的基础知识,集成运算放大器的特性测试和基本应用,运算放大器在波形产生和信号调制解调方面的应用,周期信号谐波合成,运算放大器在非正弦周期信号谐波提取方面的应用,直流稳压电源的基础知识,直流稳压电源,集成定时电路555的组成和工作原理,集成定时电路555的基本应用,利用定时电路555设计简易电容测试仪,数字电路实验的基本要求及实验方法,TTL与非门及CMOS门电路实验,组合电路和简单时序电路设计,简单的数字频率计,电子顺序密码锁,数字化信号发生器,动态扫描显示系统设计,可编程器件GAL16V8 的认识与应用,可编程器件FPGA的构成及语法,FPGA的应用设计,应用系统综合设计开发。
本教材由张秀磊、范_昌波编写。北京航空航天大学电工电子中心的艾虹、李可、吴冠、黄亚玲、孙丹、申文达、肖瑾、李莉、张静、岳昊嵩等老师做了大量的准备工作。
由于时间仓促,作者水平有限,书中难免有疏漏或不足之处,恳请广大读者批评指正。
编 者
2019年7月于北京
第1章 实验须知/ 1
第2章 实验基础知识与技能/ 5
2.1 实验常用元器件 /5
2.2 实验常用仪器设备/12
2.3 常用的实验技能和方法/ 38
第3章 电路构造与测量 /50
3.1 实验一 直流电路的构建与测量/ 50
3.2 二端口网络基础知识/ 54
3.3 实验二 衰减器和RC低通滤波器/ 57
3.4 实验三 电路的频率特性与方波响应/ 60
3.5 实验四 阻抗变换器与电路的过渡过程/ 64
第4章 工频交流、变频调速及工业控制/ 72
4.1 功率表、调压器和实验操作台 /72
4.2 实验五 铁芯线圈参数测量和三相电路/ 77
4.3 变频调速技术与变频器简介/81
4.4 实验六 变频器与异步电动机的变频调速/91
4.5 工业控制器件———继电控制电器与可编程控制器(PLC)/ 95
4.6 实验七 异步电动机的继电控制与PLC控制应用/ 107
第5章 分立元件放大电路的构造和调试/ 111
5.1 分立元件放大电路的布线和调试基础 / 111
5.2 实验八 共发射极电压放大电路 / 115
5.3 实验九 功率放大器的调整与测量 / 120
第6章 集成运放的特性与应用/127
6.1 集成运算放大器基础知识 /127
6.2 实验十 集成运放的特性测试和基本应用/ 133
6.3 实验十一 运放在波形产生和信号调制解调方面的应用/ 138
第7章 直流稳压电源/145
7.1 直流稳压电源的基础知识 /145
7.2 实验十二 直流稳压电源 /154
第8章 集成定时电路555/ 159
8.1 集成定时电路555的组成与应用原理 / 159
8.2 实验十三 集成定时电路555的应用 / 166
第9章 数字电路基础实验/ 168
9.1 数字电路实验基本要求及常用技巧 / 168
9.2 实验十四 TTL与非门及CMOS门电路实验 / 169
9.3 实验十五 组合电路和时序电路设计 / 176
第10章 数字电路与模拟电路综合实验 / 188
10.1 实验十六 简单数字频率计/ 188
10.2 实验十七 电子顺序密码锁/ 196
10.3 实验十八 数字化信号发生器/ 205
10.4 实验十九 动态扫描显示系统/ 213
10.5 实验二十 非正弦周期信号谐波提取/ 219
10.6 实验二十一 周期信号谐波合成/ 229
第11章 可编程逻辑器件FPGA实验 / 237
11.1 可编程逻辑器件概述及应用/… 237
11.2 VHDL与Verilog HDL程序设计基本结构 /246
11.3 VHDL与Verilog HDL语法简介 / 259
11.4 状态机和综合应用实例/ 278
11.5 FPGA实验平台简介/ 299
11.6 实验二十二 FPGA实验/375
第12章 电子电气技术应用系统综合设计 / 382
附录 常用数字集成电路引脚图/ 384
参考文献/ 390
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