模拟电路设计与系统综合训练

目 录

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
2．1．6 NPN型晶体三极管实验电路 33
2．2 场效应管应用电路设计 36
2．2．1 FET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
2．2．5 N沟道增强型MOSFET电路设计 41
2．2．6 N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 *大平坦型（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
5．7．1 Filter Wizard滤波器设计向导 88
5．7．2 Filter Design Tool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
7．2 555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
7．4 555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
8．3．2 4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
12．4 FPGA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
12．5．1 D/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
12．6．1 ModelSim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F GPS-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．1 C．A5215型数字万用表操作教程 206
G．2 DG1032Z型波形发生器操作教程 206
G．3 GDS-1104B型数字示波器操作教程 206
G．4 GPS-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．2 C．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