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《电路与信号分析实验指导书》是为《电路原理》、《信号与系统》或《电路、信号与系统》等课程配套的实验指导书，本书突出而鲜明的特色不仅在于通过实验深化对相关知识点的理解，更重要的是通过实验给学习者提供详实的感性认识，诱发学习兴趣，触发探索的愿望，站得更高、看得更广地去融会贯通各种概念与规律、理论与实践。因而本书在实验内容上基本覆盖《电路原理》与《信号与系统》课程的教学内容，在实验手段上，提供实际电路与仪器、电路与信号分析的仿真软件Multisim和Tina – TI，以及目前最通用和最流行的MATLAB软件的实验。

目   录
第1单元  示波器	1
1.1  实验目的	1
1.2  实验手段（仪器和设备或平台）	1
1.3  实验原理、实验内容与步骤	1
1.4  思考题	10
1.5  实验报告	10
1.6  附录：数字示波器	10
1.6.1  数字示波器快速入门	11
1.6.2  数字示波器的高级应用	15
1.6.3  数字示波器测量实例	24
第2单元  函数信号发生器	30
2.1  实验目的	30
2.2  实验手段（仪器和设备，或平台）	30
2.3  实验原理、实验内容与步骤	30
2.4  思考题	31
2.5  实验报告	31
2.6  附录：ATF20B DDS数字合成函数发生器	31
2.6.1  概述	31
2.6.2  主要功能与特点	32
2.6.3  技术指标	33
2.6.4  选件介绍	35
第3单元  万用表	37
3.1  实验目的	37
3.2  实验手段（仪器和设备，或平台）	37
3.3  实验原理、实验内容与步骤	38
3.4  思考题	39
3.5  实验报告	41
3.6  附录1：数字万用表基础知识	41
3.6.1  引言	41
3.6.2  选择适用的数字万用表	42
3.6.3  基础知识	42
3.6.4  直流电压和交流电压	43
3.6.5  电阻、连通性和二极管	43
3.6.6  直流电流和交流电流	45
3.6.7  安全性	46
3.7  附录2：MS8221A数字多用表使用说明书	47
3.7.1  简介	47
3.7.2  MS8221A数字多用表的各部名称说明	48
3.7.3  技术指标	49
3.7.4  操作说明	52
3.7.5  仪表保养	53
第4单元  直流稳压电源	54
4.1  实验目的	54
4.2  实验手段（仪器和设备，或平台）	54
4.3  实验原理、实验内容与步骤	55
4.4  思考题	56
4.5  实验报告	56
4.6  附录：直流稳压电源的基础知识	56
4.6.1  简介	56
4.6.2  分类	57
4.6.3  基本功能	58
4.6.4  技术指标	59
第5单元  电阻器	61
5.1  实验目的	61
5.2  实验手段（仪器和设备，或平台）	61
5.3  实验原理、实验内容与步骤	61
5.4  思考题	62
5.5  实验报告	62
5.6  附  录 	62
第6单元  电容器	65
6.1  实验目的	65
6.2  实验手段（仪器和设备，或平台）	65
6.3  实验原理、实验内容与步骤	65
6.4  思考题	65
6.5  实验报告	66
6.6  附  录	66
第7单元  电感器	71
7.1  实验目的	71
7.2  实验手段（仪器和设备，或平台）	71
7.3  实验原理、实验内容与步骤	71
7.4  思考题	71
7.5  实验报告	72
7.6  附  录 	72
第8单元  二极管	75
8.1  实验目的	75
8.2  实验手段（仪器和设备，或平台）	75
8.3  实验原理、实验内容与步骤	75
8.4  思考题	77
8.5  实验报告	77
8.6  附  录 	78
第9单元  三极管	86
9.1  实验目的	86
9.2  实验手段（仪器和设备，或平台）	86
9.3  实验原理、实验内容与步骤	86
9.4  思考题	92
9.5  实验报告	92
9.6  附  录 	92
第10单元  元件伏安特性的测量	95
10.1  实验目的	95
10.2  实验手段（器材、仪器和设备，或平台）	95
10.3  实验原理、实验内容与步骤	95
10.3.1  实验原理	95
10.3.2  实际电路实验	96
10.3.3  Multisim14仿真实验	98
10.4  思考题	105
10.5  实验报告	106
10.6  附录：Multisim简介	106
10.6.1  Multisim的菜单栏	106
10.6.2  Multisim的工具栏	108
10.6.3  电路原理图设计流程	110
10.6.4  电源库	111
10.6.5  基本元件库	111
10.6.6  常用仿真仪器	116
10.6.7  数字电路中的常用仿真仪器	122
第11单元  电位、电压的测定与基尔霍夫定律的验证	127
11.1  实验目的	127
11.2  实验手段（仪器和设备，或平台）	127
11.3  实验原理、实验内容与步骤	127
11.3.1  实际电路实验	127
11.3.2  Multisim14仿真实验	129
11.3.3  TI-Tina仿真实验	130
11.4  思考题	133
11.5  实验报告	133
11.6  附录：电路设计和仿真工具TINA-TI简介	133
第12单元  戴维南定理的验证及其应用	150
12.1  实验目的	150
12.2  实验手段（仪器和设备，或平台）	150
12.3  实验原理、实验内容与步骤	150
12.3.1  实验原理	150
12.3.2  有源二端口网络等效参数的测量方法	150
12.3.3  实际电路实验	151
12.3.4  Multisim14仿真实验	152
12.3.5  TI-Tina仿真实验	153
12.4  思考题	158
12.5  实验报告	158
第13单元  诺顿定理的验证及其应用	159
13.1  实验目的	159
13.2  实验手段（仪器和设备，或平台）	159
13.3  实验原理、实验内容与步骤	159
13.3.1  实验原理	159
13.3.2  有源二端口网络等效参数的测量方法	159
13.3.3  实际电路实验	160
13.3.4  Multisim14仿真实验	161
13.3.5  TI-Tina仿真实验	162
13.4  思考题	167
13.5  实验报告	167
第14单元  受控源：VCVS、VCCS、 CCVS、CCCS	168
14.1  实验目的	168
14.2  实验手段（仪器和设备，或平台）	168
14.3  实验原理、实验内容与步骤	168
14.3.1  实验原理	168
14.3.2  实际电路实验	173
14.3.3  Multisim14仿真实验	174
14.3.4  TI-Tina仿真实验	177
14.4  思考题	182
14.5  实验报告	182
第15单元  典型信号的观察与测量	183
15.1  实验目的	183
15.2  实验手段（仪器和设备，或平台）	183
15.3  实验原理、实验内容与步骤	183
15.3.1  实验原理	183
15.3.2  实际电路实验	184
15.3.3  Multisim14仿真实验	185
15.3.4  TI-Tina仿真实验	187
15.4  思考题	191
15.5  实验报告	192
第16单元  RC一阶电路的响应	193
16.1  实验目的	193
16.2  实验手段（仪器和设备，或平台）	193
16.3  实验原理、实验内容与步骤	193
16.3.1  实验原理	193
16.3.2  实际电路实验	196
16.3.3  Multisim14仿真实验	197
16.3.4  TI-Tina仿真实验	200
16.4  思考题	203
16.5  实验报告	203
第17单元  二阶无源和有源滤波器	204
17.1  实验目的	204
17.2  实验手段（仪器和设备，或平台）	204
17.3  实验原理、实验内容与步骤	204
17.3.1  实验原理	204
17.3.2  实际电路实验	206
17.3.3  Multisim14仿真实验	207
17.3.4  TI-Tina仿真实验	208
17.4  思考题	208
17.5  实验报告	208
第18单元  二阶网络函数的模拟	209
18.1  实验目的	209
18.2  实验手段（仪器和设备，或平台）	209
18.3  实验原理、实验内容与步骤	209
18.3.1  实验原理	209
18.3.2  实际电路实验	212
18.3.3  Multisim14仿真实验	212
18.3.4  TI-Tina仿真实验	212
18.4  思考题	213
18.5  实验报告	213
第19单元  系统时域响应的模拟解	214
19.1  实验目的	214
19.2  实验手段（仪器和设备，或平台）	214
19.3  实验原理、实验内容与步骤	214
19.3.1  实验原理	214
19.3.2  实际电路实验	216
19.3.3  Multisim14仿真实验	216
19.3.4  TI-Tina仿真实验	219
19.4  思考题	221
19.5  实验报告	222
第20单元  二阶网络状态轨迹的显示	223
20.1  实验目的	223
20.2  实验手段（仪器和设备，或平台）	223
20.3  实验原理、实验内容与步骤	223
20.3.1  实验原理	223
20.3.2  实际电路实验	226
20.3.3  Multisim14仿真实验	226
20.3.4  TI-Tina仿真实验	226
20.4  思考题	228
20.5  实验报告	228
第21单元  RLC串联谐振电路	229
21.1  实验目的	229
21.2  实验手段（仪器和设备，或平台）	229
21.3  实验原理、实验内容与步骤	229
21.3.1  实验原理	229
21.3.2  实际电路实验	230
21.3.3  Multisim14仿真实验	231
21.3.4  TI-Tina仿真实验	232
21.4  思考题	233
21.5  实验报告	233
第22单元  RC文氏桥与双T网络的选频特性测试	234
22.1  实验目的	234
22.2  实验手段（仪器和设备，或平台）	234
22.3  实验原理、实验内容与步骤	234
22.3.1  实验原理	234
22.3.2  实际电路实验	235
22.3.3  Multisim14仿真实验	236
22.3.4  TI-Tina仿真实验	238
22.4  思考题	240
22.5  实验报告	241
第23单元  采样/保持、采样与重建、采样定理	242
23.1  实验目的	242
23.2  实验手段（仪器和设备，或平台）	242
23.3  实验原理、实验内容与步骤	242
23.3.1  实验原理	242
23.3.2  实际电路实验	246
23.3.3  Multisim14仿真实验	246
23.3.4  TI-Tina仿真实验	248
23.4  思考题	249
23.5  实验报告	250
第24单元  8阶巴特沃斯低通滤波器	251
24.1  实验目的	251
24.2  实验手段（仪器和设备，或平台）	251
24.3  实验原理、实验内容与步骤	251
24.3.1  实验原理	251
24.3.2  实际电路实验	252
24.3.3  Multisim14仿真实验	253
24.3.4  TI-Tina仿真实验	253
24.4  思考题	254
24.5  实验报告	254
第25单元  常用信号的MATLAB语言实现	255
25.1  实验目的	255
25.2  实验手段（仪器和设备，或平台）	255
25.3  实验原理、实验内容与步骤	255
25.3.1  实验原理	255
25.3.2  在MATLAB平台上的实验	256
25.4  思考题	260
25.5  实验报告	260
25.6  附录： MATLAB软件简介	260
25.6.1  MATLAB概述	260
25.6.2  MATLAB7.0的安装	261
25.6.3  MATLAB的工作界面	266
25.6.4  MATLAB的基本命令与基本函数	268
25.6.5  基本赋值与运算	273
第26单元  信号的基本运算	278
26.1  实验目的	278
26.2  实验手段（仪器和设备，或平台）	278
26.3  实验原理、实验内容与步骤	278
26.3.1  实验原理	278
26.3.2  在MATLAB平台上的实验	279
26.3.3  在MATLAB中实验	282
26.4  思考题	282
26.5  实验报告	282
第27单元  信号的卷积运算	283
27.1  实验目的	283
27.2  实验手段（仪器和设备，或平台）	283
27.3  实验原理、实验内容与步骤	283
27.3.1  实验原理	283
27.3.2  在MATLAB平台上的实验	284
27.4  思考题	286
27.5  实验报告	286
第28单元  LTI系统的时域分析	287
28.1  实验目的	287
28.2  实验手段（仪器和设备，或平台）	287
28.3  实验原理、实验内容与步骤	287
28.3.1  实验原理	287
28.3.2  在MATLAB平台上的实验	288
28.4  思考题	290
28.5  实验报告	290
第29单元  连续LTI系统的频域分析	291
29.1  实验目的	291
29.2  实验手段（仪器和设备，或平台）	291
29.3  实验原理、实验内容与步骤	291
29.3.1  实验原理	291
29.3.2  在MATLAB平台上的实验	294
29.4  思考题	295
29.5  实验报告	295
第30单元  信号的频域分析及应用	296
30.1  实验目的	296
30.2  实验手段（仪器和设备，或平台）	296
30.3  实验原理、实验内容与步骤	296
30.3.1  实验原理	296
30.3.2  在MATLAB平台上的实验	301
30.4  思考题	305
30.5  实验报告	305
第31单元  信号的抽样及抽样定理	306
31.1  实验目的	306
31.2  实验手段（仪器和设备，或平台）	306
31.3  实验原理、实验内容与步骤	306
31.3.1  实验原理	306
31.3.2  在MATLAB平台上的实验	310
31.4  思考题	313
31.5  实验报告	313

前    言
电路原理、信号与系统等课程是所有涉及电类专业的必修专业基础课，这些课程既有极为成熟和完备的理论，又有极强的实践性和极广的应用领域。掌握这些课程的重要性不言而喻。长期的教学实践已经证明了通过实践帮助掌握这些课程的必要性和有效性。
然而，现在的教学比以往任何时候都充满挑战和机遇：
—应试教育之癌已经严重侵蚀到受教育者、教育者和教学管理者、教学方法与考核方法等方面。
—技术的飞速发展、知识爆炸，以及课程设置的数量爆炸性成长，造成每门课时数被腰斩，实践课及其课时“名存实亡”。
—信息与网络技术以瞠目结舌的速度和广度渗透每个人的生活，对教学也产生巨大冲击。
—有利的是：受教育者自身的眼界开阔、获得知识的来源广泛、支撑学习的手段可以做到“无时、无处、无形”……
……
这些巨变也给教材的编著者带来极大挑战：不仅要对基本理论和必要实践做到游刃有余，而且要跟上和掌握相关科技的发展和不断涌现的技术手段，还要牢牢坚守教学宗旨—掌握知识、能够应用于实践、具备进一步自我学习的能力；遵循教学规律—使学生在课程学习中更高效和更有成效。
基于上述因素，作者再一次祭出了30多年教学实践总结出来的法宝：
实践诱发学习兴趣—学习的最高境界和最好状态；
实践提供感性认识—有助于理解和避免指鹿为马；
实践促进理论学习—书到用时方恨少；
实践检验学习成效—学以致用，体现学习的目的。
本实验指导书的编写思路主要体现在：
—必要的“实际”电路实验是不可或缺的基础，坚持足够的“硬件”实验。
—充分发挥现代计算机技术和信息技术所提供的便利，同时避免其弊端，多种实验手段并行不悖，为教学和学生提供足够的选择和便利。
—通过实践不仅仅止于加深理解，更重要的是学会思考，透过现象体会内在规律，升华到理性认识；学会思考、融会贯通，避免支离破碎、蜻蜓点水的表浅认识。
—避免简单的验证性，暗藏引导和鼓励尝试，不仅注重懂得，更注重运用、探索、自学。
—既说清楚又不平铺直叙，既要系统、全面又要留有思考空间，引导学生收集知识“重构”自己的知识。
—借助现代计算机技术和信息技术所提供的便利，提供的实验数目既多、内容覆盖面宽，又很容易扩展，使实验者可开拓思路、扩展知识面。
—每个实验中既有必要的相关知识简介，又有很多思考题，这样既把理论与实践结合起来，又可引导实验者融会贯通、拓展思路，迅速拓展知识面和增长能力。
本实验指导书中的实验所采取的实验手段列于下表，授课教师可以根据各自的实际情况选择实验内容和手段，安排实验。
	第1～9单元	第10单元	第11～24单元	第25～31单元
实
验
手
段	硬件（模拟）电路	—
	—	Multisim14	—
	—	—	TINA-TI	—
	—	—	—	MATLAB
本书由林凌、李刚主编，其中，李家星博士编写了第1～5单元，赵静博士编写了第6～9单元，乔文博士编写了第10～11单元，李哲博士编写了第12～16单元，汤宏颖博士编写了第17～24单元，周梅编写了第25～31单元。

编  者

工业/农业技术-电子/通信

李刚，天津大学精仪学院教授，中国电子学会高级会员，中国电子学会嵌入式计算机专家委员会委员；中国仪器仪表学会 理事；中国计算机学会微机专委会 委员；中国仪器仪表学会医仪分会 理事； 天津市单片机学会 理事长；中国仪器仪表学会青年工作委员会 委员；《国外电子元器件》 编委；《世界电子元器件》 编委；《生命科学仪器》 编委；《中国仪器仪表学报》 审稿专家；主持过近20项各级各类课题。

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电路与信号分析实验指导书——基于Multisim、Tina-TI和MATLAB