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电子线路设计·实验·测试（第5版）

作译者：罗杰,谢自美

出版时间：2015-01 千字数：820 版次：01-01 页数：464

开本：16(185*260) 装帧： I S B N ：9787121250842

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本书为普通高等教育“十二五”国家级规划教材，国家精品课程和国家精品资源共享课“电子线路设计与测试”主教材。本书第1版1996年获第三届全国工科电子类专业优秀教材一等奖；第2版为“九五”国家级重点教材，2002年获全国普通高等学校优秀教材二等奖；第3版为普通高等教育“十五”国家级规划教材；第4版为普通高等教育“十一五”国家级规划教材，2011年获国家级普通高等教育精品教材。本书是在第4版的基础上修订而成的，书中提供了大量基本实验电路和大量的应用设计课题，全书分为9章。第1章为电子线路实验基础知识，内容为电子线路设计、调试、测量误差分析与数据处理技术。第2~4章为低频电子线路实验，内容包括用pSpice软件仿真电子线路、低频电路基础实验和应用电路设计，既介绍了软件仿真技术，又介绍了以定量估算和电路实验为基础的电子线路的传统设计方法与测试技术。第5~6章为数字电路与逻辑设计实验，介绍了传统的硬件电路基础实验与应用电路设计方法，以便学生能够较熟练地选用数字集成电路进行应用设计。第7章为EDA技术实验，介绍了Verilog HDL的建模方法与分层次的电路设计方法，以便学生能够用硬件描述语言设计数字逻辑电路，并用FPGA实现所设计的电路。第8章为高频电子线路实验，首先介绍了高频电路的特点、元器件的选用与安装测量技术，接着介绍了典型单元电路的设计方法，最后过渡到高频小型电子系统的设计，以逐步培养和提高学生进行高频电子线路的设计能力。第9章为3个综合设计性实验课题，以培养学生电子设计知识的综合运用能力。本书可作为高等学校电工、电子信息类相关专业电子技术与电子线路实验课教材、课程设计教材，亦可供全国大学生电子设计竞赛的学生和从事电子设计工作的工程技术人员参考。

目    录
第1章  电子线路实验基础	1
1.1  电子线路实验的流程与要求	1
1.2  电子线路设计的一般方法	4
1.3  电子线路调试技术	6
1.4  测量误差分析	8
1.4.1  测量误差的定义	8
1.4.2  测量误差的分类	9
1.4.3  误差传递公式及其应用	11
1.5  实验数据处理	14
1.5.1  实验数据的整理与曲线的绘制	14
1.5.2  实验数据的函数表示	14
1.5.3  实验数据的插值法	16
第2章  电子线路计算机辅助分析与设计	18
2.1  OrCAD 9.2 软件概述	18
2.1.1  OrCAD 9.2软件简介	18
2.1.2  Capture界面及菜单	19
2.1.3  PSpice A/D Lite Edition界面及菜单	21
2.1.4  电路分析类型	22
2.1.5  常用库及生成的文件	23
2.2  OrCAD 9.2电路设计仿真分析的流程	24
2.2.1  一般流程	24
2.2.2  结果输出文件	31
2.3  电子线路分析示例	32
2.3.1  模拟电路仿真分析	32
2.3.2  高频电路仿真分析	36
2.3.3  数字电路仿真分析	37
2.3.4  实验任务	38
第3章  模拟电子线路基础实验	41
3.1  二极管的参数与基本应用	41
3.1.1  二极管的主要参数	41
3.1.2  二极管基本应用举例	42
3.1.3  实验任务	43
3.2  双极结型三极管的参数测试与基本应用	44
3.2.1  BJT的主要参数及其测试	44
3.2.2  选择BJT的原则	46
3.2.3  三极管的基本应用举例	47
3.2.4  实验任务	48
3.3  金属-氧化物-半导体场效应管的参数测试与基本应用	50
3.3.1  MOSFET的主要参数及其测试	50
3.3.2  MOSFET基本应用举例	52
3.3.3  实验任务	53
3.4  结型场效应管的参数测试与基本应用	56
3.4.1  JFET的主要参数及其测试	56
3.4.2  JFET的基本应用举例	58
3.4.3  实验任务	59
3.5  集成运算放大器的参数测试	60
3.5.1  主要性能参数与测试方法	61
3.5.2  使用集成运算放大器时的注意事项	65
3.5.3  实验任务	67
3.6  集成运算放大器在信号运算方面的应用	71
3.6.1  应用举例	71
3.6.2  实验任务	75
3.7  集成运算放大器在波形产生、变换与处理方面的应用	78
3.7.1  应用举例	78
3.7.2  实验任务	81
第4章  模拟电子线路应用设计	86
4.1  二极管桥式整流电路设计	86
4.1.1  电路工作原理	86
4.1.2  设计举例	87
4.1.3  电路的安装与测试	87
4.1.4  设计任务	88
4.2  双极结型晶体管共射放大器设计	88
4.2.1  电路工作原理与设计过程	88
4.2.2  设计举例	90
4.2.3  电路的安装与静态工作点调整	91
4.2.4  性能指标测试与电路参数修改	92
4.2.5  负反馈对放大器性能的影响	94
4.2.6  设计任务	94
4.3  金属-氧化物-半导体场效应管放大器设计	95
4.3.1  双电源MOSFET共源放大器工作原理与设计过程	95
4.3.2  设计举例	98
4.3.3  电路的安装与静态工作点调整	99
4.3.4  性能指标测试与电路参数修改	99
4.3.5  共源-共漏放大器	100
4.3.6  设计任务	101
4.4  差分放大器设计	102
4.4.1  MOSFET差分放大器	102
4.4.2  BJT差分放大器	106
4.4.3  设计任务	111
4.5  函数发生器设计	112
4.5.1  方波-三角波-正弦波函数发生器设计	112
4.5.2  单片集成电路函数发生器ICL8038	115
4.5.3  函数发生器的性能指标	116
4.5.4  设计举例	116
4.5.5  电路安装与调试技术	117
4.5.6  设计任务	118
4.6  RC有源滤波器的设计	119
4.6.1  滤波器的分类简介	119
4.6.2  滤波器的设计方法	120
4.6.3  设计举例	125
4.6.4  设计任务	129
4.7  音响放大器设计	129
4.7.1  音响放大器的基本组成	130
4.7.2  音调控制器	132
4.7.3  功率放大器	135
4.7.4  音响放大器主要技术指标及测试方法	138
4.7.5  设计举例	140
4.7.6  电路安装与调试技术	142
4.7.7  设计任务	143
4.8  线性直流稳压电源设计	144
4.8.1  直流稳压电源的基本组成	144
4.8.2  稳压电源的性能指标及测试方法	145
4.8.3  集成稳压电源设计	146
4.8.4  设计举例	148
4.8.5  设计任务	149
第5章  数字逻辑电路基础实验	150
5.1  集成逻辑门的特性测试	150
5.1.1  TTL门电路的主要参数及使用规则	150
5.1.2  CMOS门电路的主要参数及使用规则	152
5.1.3  输入电平值的调整	153
5.1.4  集电极开路（OC）门的特性	153
5.1.5  实验任务	155
5.2  组合逻辑电路的设计	158
5.2.1  SSI组合逻辑电路设计	158
5.2.2  实验任务	160
5.3  集成触发器及其应用	161
5.3.1  集成触发器的触发方式与选用规则	161
5.3.2  使用触发器设计时序逻辑电路概述	162
5.3.3  触发器的基本应用	163
5.3.4  时序逻辑电路初始状态的设置	164
5.3.5  实验任务	165
5.4  集成电路定时器555及其应用	166
5.4.1  555的内部结构及性能特点	166
5.4.2  555组成的基本电路及应用	166
5.4.3  实验任务	170
5.4.4  注意事项	171
5.5  中规模组合逻辑电路及其应用	171
5.5.1  MSI组合逻辑电路	172
5.5.2  应用电路设计举例	178
5.5.3  设计任务	179
5.6  中规模时序逻辑电路及其应用	180
5.6.1  MSI时序逻辑电路	180
5.6.2  应用电路设计	188
5.6.3  设计任务	191
第6章  数字逻辑电路应用设计	193
6.1  篮球竞赛30s定时器设计	193
6.1.1  定时器的功能要求	193
6.1.2  定时器的组成框图	193
6.1.3  定时器的电路设计	193
6.1.4  设计任务	195
6.2  多路智力竞赛抢答器设计	196
6.2.1  抢答器的功能要求	196
6.2.2  抢答器的组成框图	197
6.2.3  电路设计	197
6.2.4  设计任务	199
6.3  汽车尾灯控制电路设计	200
6.3.1  设计要求	200
6.3.2  总体组成框图	201
6.3.3  电路设计	201
6.3.4  设计任务	202
6.4  多功能数字钟电路设计	203
6.4.1  数字钟的功能要求	203
6.4.2  总体组成框图	203
6.4.3  主体电路的设计与装调	204
6.4.4  功能扩展电路的设计	206
6.4.5  设计任务	209
6.5  数字电压表设计	210
6.5.1  数字电压表的基本组成及主要技术指标	210
6.5.2  ICL7107构成的 位数字电压表设计	210
6.5.3  MC14433构成的 位数字电压表设计	214
6.5.4  设计任务	217
第7章  Verilog HDL及其应用	218
7.1  Verilog HDL的基础知识	218
7.1.1  Verilog HDL程序的基本结构	218
7.1.2  Verilog HDL基本语法规则	220
7.1.3  Verilog HDL运算符	224
7.1.4  实验任务	226
7.2  Verilog HDL建模方式	227
7.2.1  Verilog HDL门级建模	227
7.2.2  Verilog HDL数据流建模	229
7.2.3  Verilog HDL行为级建模	230
7.2.4  设计举例	235
7.2.5  实验任务	237
7.3  有限状态机建模	239
7.3.1  设计举例	239
7.3.2  实验任务	241
7.4  数字钟的分层次设计方法	242
7.4.1  分层次设计方法	242
7.4.2  模块实例引用语句	244
7.4.3  设计举例	245
7.4.4  设计任务	250
7.5  基于FPGA的数字频率计设计	251
7.5.1  数字频率计的主要技术指标	251
7.5.2  数字频率计的工作原理与组成框图	252
7.5.3  逻辑设计	254
7.5.4  设计任务	259
7.6  DDS函数信号发生器的设计	260
7.6.1  DDS产生波形的原理	260
7.6.2  DDS函数信号发生器的组成框图	263
7.6.3  DDS电路设计	264
7.6.4  设计仿真	266
7.6.5  设计实现	267
7.6.6  D/A转换电路及放大电路设计	272
7.6.7  设计任务	273
第8章  高频电子线路应用设计	274
8.1  高频电路特点与实验基础	274
8.2  高频小信号谐振放大器设计	277
8.2.1  电路的基本原理	277
8.2.2  主要性能指标及测量方法	279
8.2.3  设计举例	280
8.2.4  设计任务	282
8.3  高频振荡器与变容二极管调频电路设计	283
8.3.1  LC正弦波振荡器与变容二极管调频电路	283
8.3.2  集成振荡器MC1648与变容二极管调频电路	284
8.3.3  主要性能参数及其测试方法	285
8.3.4  设计举例	287
8.3.5  振荡器与调频的装调与测试	289
8.3.6  设计任务	290
8.4  高频功率放大器设计	291
8.4.1  电路的基本原理	291
8.4.2  高频变压器的绕制	295
8.4.3  主要技术指标及实验测试方法	295
8.4.4  设计举例	296
8.4.5  高频谐振功率放大器的调整	299
8.4.6  设计任务	300
8.5  小功率调频发射机设计	301
8.5.1  调频发射机及其主要技术指标	301
8.5.2  设计举例	302
8.5.3  整机联调时常见故障分析	304
8.5.4  设计任务	304
8.6  调频接收机设计	305
8.6.1  调频接收机的主要技术指标	305
8.6.2  调频接收机设计	306
8.6.3  设计举例	307
8.6.4  设计任务	311
8.7  集成模拟乘法器的应用	312
8.7.1  模拟乘法器工作原理及静态工作点的设置	312
8.7.2  集成模拟乘法器应用	314
8.7.3  设计任务	320
8.8  调幅发射机设计	321
8.8.1  调幅发射机的工作原理及主要技术指标	321
8.8.2  设计举例	322
8.8.3  电路装调与测试	325
8.8.4  设计任务	325
8.9  调幅接收机设计	326
8.9.1  调幅接收机的工作原理及主要技术指标	326
8.9.2  设计举例	327
8.9.3  设计任务	332
第9章  综合性电子线路应用设计	333
9.1  集成电路锁相环及其应用电路设计	333
9.1.1  锁相环的基本组成	333
9.1.2  锁相环的主要参数与测试方法	333
9.1.3  数字锁相环CC4046及其应用电路设计	335
9.1.4  高频模拟锁相环NE564及其应用电路设计	338
9.1.5  低频锁相环NE567及其应用电路设计	341
9.1.6  设计任务	343
9.2  数字化语音存储与回放系统设计	344
9.2.1  系统基本功能及组成框图	345
9.2.2  系统电路设计	345
9.2.3  系统安装与测试技术	349
9.2.4  设计任务	350
9.3  LCD字符（图形）显示与应用电路设计	350
9.3.1  TRULY-M12864 LCD显示器	350
9.3.2  TRULY-M12864接口电路设计	352
9.3.3  用软件提取汉字的方法	353
9.3.4  显示程序的实现	355
9.3.5  LCD显示的数字温度计电路设计	357
9.3.6  设计任务	359
附录A  Quartus II 9.1开发软件及实验平台	361
A.1  Quartus II 9.1软件主界面	361
A.2  Quartus II的设计流程	362
A.3  设计与仿真的过程	365
A.3.1  建立新的设计项目	365
A.3.2  输入设计文件	366
A.3.3  编译设计文件	367
A.3.4  设计项目的仿真验证	368
A.3.5  分析信号的延迟特性	371
A.4  引脚分配与器件编程	372
A.4.1  引脚分配	372
A.4.2  对目标器件编程	373
A.4.3  实验任务	375
A.5  Altera FPGA实验平台	376
A.5.1  开发板提供的基本输入/输出资源	376
A.5.2  开发板提供的时钟源与扩展槽	379
附录B  ISE 14.7开发软件及实验平台	384
B.1  Xilinx ISE 14.7仿真过程	384
B.1.1  建立新的设计项目	384
B.1.2  输入Verilog HDL设计文件	385
B.1.3  输入测试平台文件	386
B.1.4  编译设计项目，进行功能仿真	386
B.2  Xilinx ISE 14.7逻辑综合与实现	388
B.2.1  分配引脚	388
B.2.2  逻辑综合与实现	390
B.2.3  对目标器件编程，实际测试电路功能	390
B.2.4  实验任务	392
B.3  Xilinx FPGA实验平台	393
B.3.1  开发板提供的基本资源	393
B.3.2  开发板提供的PMOD扩展插座	395
B.4  四位显示器的动态扫描控制电路设计	395
B.4.1  电路工作原理	395
B.4.2  逻辑设计	396
B.4.3  实际测试	398
B.5  TestBench的编写	399
B.5.1  TestBench的基本结构	399
B.5.2  Verilog HDL系统任务	402
B.5.3  Verilog HDL编译器指令	404
附录C  通用电子仪器及其应用	407
C.1  函数信号发生器/计数器EE1641C/EE1643C	407
C.2  混合信号示波器DS2072A	408
附录D  分立元件的性能简介	417
附录E  集成电路的型号与引脚排列图	420
E.1  模拟集成电路	420
E.2  TTL数字集成电路	420
E.3  CMOS集成电路	423
E.4  常用逻辑符号对照表	426
附录F  设计性实验报告与复习题	427
F.1  设计性实验及其范例	427
F.2  实验测试复习题	429
F.2.1  模拟电子线路实验测试复习题	430
F.2.2  数字电路与逻辑设计实验测试复习题	434
参考文献	440

本书为“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材，国家精品课程和国家精品资源共享课“电子线路设计与测试”（网址：http://www.icourses.cn/coursestatic/course_2553.html）主教材。
“电子线路设计实验测试”是电工、电子信息类相关专业的重要实践课程，为了及时反映电子技术领域的新技术、新方法和华中科技大学该课程教学改革的新成果，对第4版教材进行了修订。这次修订保持了教材第4版的编写体系，仍然按照“实验基础知识→模拟电子线路实验→数字电路与逻辑设计实验→Verilog HDL及其应用→高频电子线路设计实验→综合设计性实验”的体系结构编写，每一部分实验内容的安排都是先易后难。基本思路是：保证基础，重视实验基本技能的教学，加强设计性教学环节，从单元电路设计入手，逐步过渡到综合电路的设计。书中给出了大量的设计实例，用这些例子明确地论述设计经验和规则，其目的是让学生能够循序渐进地进行电路设计，避免出现畏难情绪，激发他们主动实践的学习兴趣，帮助学生学到更多的设计知识，从而逐步提高学生的实际动手能力、理论联系实际的能力、工程设计能力与创新设计能力。
这次的调整和修改主要有以下几点：
（1）增加了电子线路实验的流程与要求（1.1节），让学生了解实验过程以及对每一个实验过程的要求。
（2）改写了基础实验的大部分实验任务，进一步加强了实验步骤和测试方法的介绍，以便引导学生能够由浅入深地逐步掌握各种电路性能指标的测试方法，让学生快速入门。
（3）增加了二极管参数与应用电路（3.1节、4.1节）、MOS场效应管参数与应用电路（3.3节、4.3节、4.4.1节）等内容。删除了码位交织和反交织电路设计、FPGA器件结构和基于FPGA的出租车计费器设计等内容。
（4）改写了有源滤波器设计的内容，删除了以前设计滤波器使用的查表法，增加了使用软件Filter Wiz Pro 3.0设计有源滤波器（4.6节）的方法。同时，还改写了SSI组合逻辑设计、数字电压表设计等内容，并将原来第10、11章高频电子线路实验内容合并为一章。
（5）加强了Verilog HDL及其应用的内容，改写了有限状态机和分层次电路设计方法，增加了基于FPGA的数字频率计设计（7.6节）和DDS函数信号发生器设计（7.7节）等实验内容。同时，将Quartus II 9.1和ISE 14.7等EDA软件的使用方法作为附录A和附录B。
（6）为了帮助学生复习实验课的内容，了解实验课程的考核要求，我们重修编写了实验模拟测试题，包括实验笔试题和实验操作考试题（包括电路设计、安装调试与实验报告）两部分内容，参见附录F。
本书可以作为电子线路实验独立设课的教材或课程设计的教材。也可与康华光主编的《电子技术基础》（第6版）、张肃文主编的《高频电子线路》（第3版）教材配套使用。
作为电子线路实验独立设课教材时，适用于安排2个学期的教学，第1学期进行模拟电路的设计与调试，第2学期进行数字逻辑电路（包括HDL和FPGA）和高频电路的设计与调试（实验课一般略滞后于理论课，可根据学校的条件选择实验内容）。
作为课程设计教材，可选择较大的电路系统或综合性设计课题进行教学。建议采用开放式实验教学模式，每次将一学期的实验元器件和实验面包板发给学生自己保管，将必做实验内容和选做实验内容相结合，安排一定的课内学时以利于教师指导和对实验项目的验收，同时开放实验室，让学生通过网上实验预约系统预约实验时间，自主进行实验，激发学生的学习热情与兴趣。
实验课的考试方式可采用以实践为主的考试方式，即在规定的时间内，现场完成电路的设计与装调，回答问题。附录F是“电子线路设计与测试”课程的模拟测试题。该课程的成绩评定由两部分组成，即平时成绩（包括电路设计、安装调试与实验报告）占40％，期末操作考试（包括电路设计、调试与实验报告）和笔试（实验基础知识、电路安装调试技术和测量技术等）各占30％。
以上教学方法已被多所学校采用，实践表明，这种教学方法是行之有效的，对于培养与提高学生工程实践与设计能力具有明显效果。
参加第5版修订工作的有谢自美、罗杰、张林、杨小献、赵云娣、曾喻江、龚军。罗杰修订第1、5 ~ 7章和附录A、B、D~F；杨小献修订第2章和附录B；张林修订第3章、4.1~4.4和4.6节；谢自美和赵云娣修订第8章、4.5、4.7、4.8、6.4和9.1节；曾喻江修订9.2节；龚军修订9.3节。罗杰和谢自美共同担任本书主编，负责全书的统稿与定稿工作。
本书第5版得到了华中科技大学教务处及电子与信息工程系的关怀和大力支持。国家精品课程“电子线路设计与测试”课程组的各位老师十分关心本次修订工作，给予了热情支持并提出了许多修改意见。在本书出版之际，谨向他们致以最诚挚的谢意。
感谢读者多年来对本书的关心与支持。本书的实践性很强，我们尽量为读者提供有一定参考价值的电路图与实验参数。为此，我们做了大量实验研究工作。在使用本书时，如果因实验条件不同，出现实验参数有些偏差，这是正常现象。如果差距很大，或者发现电路图中有错误，恳请读者给予批评指正。
您可以发送邮件到作者邮箱：Luojiewh@gmail.com，我们会阅读所有的来信，并尽可能及时回复。



	            编   者
于华中科技大学



本书先后荣获：
2012年，教育部“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材
2011年，教育部普通高等教育国家级精品教材
2006年，教育部普通高等教育“十一五”国家级规划教材
2002年，全国普通高等学校优秀教材二等奖
2001年，教育部普通高等教育“十五”国家级规划教材
1997年，教育部“九五”国家级重点教材
1996年，第三届全国工科电子类专业优秀教材一等奖

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