具體描述
內容簡介
《Multisim 12電子綫路設計與實驗》是為配閤《電路基礎》、《電工學》(電工技術和電子技術)、《電路分析》、《模擬電子技術》、《數字電子技術》、《電子測量》、《電子綫路設計》、《電子係統設計》等課程教學和電子設計製作競賽而編寫的課程實驗、設計、綜閤實訓指導書和參考書。
《Multisim 12電子綫路設計與實驗》主要內容包括:Multisim 12電子電路仿真軟件簡介,Multisim 12在電路分析基礎、模擬電子技術、數字電子技術、通信電子綫路、電子電路綜閤設計中的應用等6個章節。
《Multisim 12電子綫路設計與實驗》以培養學生的動手能力、工程綜閤能力、創新意識和能力為目的,強調工程設計和實踐,注重方法和思想的討論,設計安排瞭一些科目的仿真設計實驗內容,展示瞭電子設計的過程,可根據專業和教學進程的需要作適當地選擇。
《Multisim 12電子綫路設計與實驗》可作為高等院校電類、機電類、計算機類等專業的專業基礎教材,也可供學生自學或有關的工程技術人員學習和參考。
內頁插圖
目錄
第1章 Multisim 12簡介與基本應用
1.1 Muhisim12概述
1.2 Muhisim12軟件基本界麵
1.3 Muhisim12右鍵菜單功能
1.4 建立電路基本操作
1.5 元件庫與元件
1.6 虛擬儀器儀錶的使用
1.7 仿真分析方法
第2章 Multisim 12在電路分析基礎中的應用
2.1 直流電路仿真
2.2 動態電路分析仿真
2.3 正弦穩態交流電路仿真
2.4 諧振電路仿真
2.5 三相交流電路仿真
2.6 含有運算放大器的電阻電路仿真
第3章 Multisim 12在模擬電子技術中的應用
3.1 二極管電路仿真
3.2 基本放大電路仿真
3.3 差分放大電路仿真
3.4 負反饋放大電路仿真
3.5 集成運放信號運算和處理電路仿真
3.6 互補對稱(0CL)功率放大電路仿真
3.7 信號産生和轉換電路仿真
3.8 可調式三端集成直流穩壓電源電路仿真
第4章 Multisim 12在數字電子技術中的應用
4.1 邏輯代數基礎仿真
4.2 組閤邏輯電路仿真
4.3 觸發器仿真
4.4 時序邏輯電路仿真
4.5 脈衝波形的産生與整形電路仿真
4.6 數/模與模/數轉換電路仿真
第5章 Multisim 12在通信電子綫路中的應用
5.1 高頻小信號諧振放大電路仿真
5.2 諧振功率放大電路仿真
5.3 改進型電容三點式正弦波振蕩器仿真
5.4 振幅調製電路仿真
5.5 振幅解調電路仿真
第6章 Multisim 12電子綫路綜閤設計
6.1 小信號共射阻容耦閤放大電路仿真設計
6.2 方波一三角波發生器仿真設計
6.3 三路搶答器仿真設計
6.4 交通燈信號控製器仿真設計
6.5 數字頻率計仿真設計
6.6 數字時鍾仿真設計
6.7 溫度控製報警電路仿真設計
6.8 電子電路設計課題範例
參考文獻
現代電子技術探索:從原理到實踐的進階指南 本書旨在為廣大電子技術愛好者、在校學生以及初入電子行業的技術人員提供一套全麵、深入的電子電路設計與實踐指導。我們不局限於任何特定的軟件版本或預設的實驗平颱,而是聚焦於電子技術的核心原理、關鍵概念以及在實際應用中所麵臨的挑戰與解決方案,引導讀者構建紮實的理論基礎,並逐步掌握從電路構思到原型驗證的完整流程。 第一部分:精通模擬電路設計基石 電子世界的基礎是模擬電路,它們處理連續變化的信號,是幾乎所有電子係統的起點。本部分將深入剖析模擬電路設計的核心要素,幫助讀者理解並熟練運用各類模擬電路模塊。 電阻、電容、電感: 我們將從最基本的無源元件入手,詳細講解它們的物理特性、在電路中的作用(如分壓、濾波、儲能、耦閤等),以及在不同應用場景下的選型考量。不同於簡單的參數介紹,我們將探討元件的非理想特性(如寄生參數、溫度係數、容差等)如何影響電路性能,並介紹如何通過閤理的電路設計來補償這些影響。 半導體器件: 從二極管的單嚮導電性到三極管(BJT)和場效應管(FET)的放大和開關特性,我們將進行深入的解析。這不僅包括對PN結、載流子注入、遷移等微觀機製的理解,更側重於如何根據應用需求(如電流增益、輸入阻抗、輸齣阻抗、功耗、開關速度等)選擇閤適的半導體器件。我們將詳細介紹不同類型的晶體管(NPN, PNP, N-channel, P-channel MOSFETs, JFETs等)及其工作區域(截止區、放大區、飽和區),並結閤實際電路分析其行為。 運算放大器(Op-Amp): 作為模擬電路中的“萬金油”,運算放大器是實現各種復雜功能的核心。本部分將詳細講解運算放大器的理想模型及其基本特性(高開環增益、高輸入阻抗、低輸齣阻抗),並在此基礎上深入探討其各種經典應用: 基本放大電路: 同相放大器、反相放大器、差分放大器,分析其增益、輸入輸齣阻抗以及帶寬限製。 信號處理電路: 積分器、微分器、濾波器(低通、高通、帶通、帶阻)的原理與設計,探討其頻率響應特性。 其他功能電路: 比較器、電壓跟隨器、加法器、減法器等,理解它們在信號調理和控製係統中的作用。 實際運算放大器的限製: 深入分析實際運算放大器存在的非理想特性,如輸入失調電壓、輸入偏置電流、有限增益帶寬積、轉換速率限製、共模抑製比等,以及這些因素如何影響電路的精度和性能,並提齣相應的改進方法。 濾波器設計: 濾波器在信號處理中至關重要,本部分將係統介紹不同類型的濾波器: 有源濾波器與無源濾波器: 比較它們的優缺點,並著重講解如何利用運算放大器構建高性能有源濾波器,實現更靈活的參數控製和更高的Q值。 巴特沃斯、切比雪夫、貝塞爾等濾波器類型: 講解它們的設計原理、幅頻和相頻特性,以及如何根據具體應用場景選擇最閤適的濾波器類型。 濾波器設計流程: 從規格定義(截止頻率、阻帶衰減、通帶紋波)到電路實現,提供係統性的設計指導。 電源電路設計: 穩定可靠的電源是所有電子設備正常工作的保障。本部分將涵蓋: 綫性穩壓器: 講解串聯型和並聯型穩壓器的原理、設計參數以及效率問題。 開關穩壓器: 介紹 Buck, Boost, Buck-Boost 等拓撲的原理,分析其效率優勢,並探討實際設計中的紋波抑製、電磁乾擾(EMI)等挑戰。 AC-DC 轉換: 從變壓器、整流橋到濾波電容,講解 AC-DC 轉換的各個環節。 第二部分:解鎖數字電路的邏輯世界 數字電路以離散的0和1來錶示信息,是現代計算、通信和控製係統的基石。本部分將帶領讀者探索數字電路的邏輯原理和設計方法。 邏輯門和布爾代數: 從最基本的AND, OR, NOT門開始,深入理解它們的邏輯功能和真值錶。在此基礎上,係統學習布爾代數定律、定理,掌握邏輯函數的化簡方法(如卡諾圖、Quine-McCluskey算法),這是高效設計數字電路的基礎。 組閤邏輯電路: 講解如何利用邏輯門構建實現特定功能的組閤邏輯電路,如編碼器、譯碼器、多路選擇器(Multiplexer)、數據分配器(Demultiplexer)、加法器、減法器等。我們將通過實例分析,演示如何將實際問題轉化為邏輯設計。 時序邏輯電路: 介紹觸發器(Flip-Flops, 如SR, JK, D, T觸發器)作為構建存儲單元的核心。深入講解鎖存器(Latches)與觸發器的區彆,以及它們在時序電路中的作用。 移位寄存器和計數器: 講解如何利用觸發器構建移位寄存器,實現數據的存儲和轉移。深入剖析各種計數器(異步計數器、同步計數器、約翰遜計數器、扭環計數器)的原理和應用,包括其模數、方嚮和進位邏輯。 有限狀態機(FSM): 講解如何設計和實現同步和異步的有限狀態機,這是控製和序列生成係統的核心。將通過實例演示如何從狀態轉移圖到邏輯電路的完整設計流程。 微處理器與微控製器基礎: 介紹通用處理器和專用微控製器的基本架構,包括CPU、內存、I/O接口等核心組成部分。雖然不深入特定型號,但會講解指令集、總綫、中斷等概念,為理解嵌入式係統奠定基礎。 第三部分:嵌入式係統與微控製器應用 微控製器(MCU)的齣現極大地推動瞭嵌入式係統的發展,將計算能力集成到各種設備中。本部分將聚焦於微控製器的應用開發。 微控製器架構概述: 介紹常見的微控製器架構(如ARM Cortex-M係列、AVR係列等)的基本組成,包括CPU核心、片上存儲器(Flash, RAM)、各種外設接口(GPIO, UART, SPI, I2C, ADC, DAC, Timers等)。 編程模型與開發環境: 講解微控製器程序的基本結構,包括初始化、主循環、中斷服務程序。介紹常見的開發工具鏈,包括集成開發環境(IDE)、編譯器、調試器等。 GPIO接口應用: 講解如何通過通用輸入輸齣(GPIO)端口控製LED、讀取按鈕狀態、驅動繼電器等。強調上拉/下拉電阻、輸入輸齣模式設置等關鍵細節。 通信協議應用: UART (串行通信): 講解異步串行通信的原理,包括波特率、數據位、停止位、校驗位等設置,用於實現微控製器與其他設備(如PC、GPS模塊)的數據交換。 SPI (串行外設接口): 講解同步串行通信的特點,包括主從模式、時鍾同步、數據傳輸方嚮,適用於連接傳感器、存儲器等外設。 I2C (集成電路互聯): 講解多主多從的串行通信方式,適用於連接低速傳感器、EEPROM等。 定時器與中斷: 講解定時器在生成 PWM 信號(用於電機控製、LED亮度調節)、測量時間間隔、定時觸發事件等方麵的應用。深入理解中斷機製,如何響應外部事件和內部定時器溢齣,提高係統效率。 ADC (模數轉換) 與 DAC (數模轉換): 講解如何利用 ADC 讀取模擬傳感器(如溫度傳感器、光敏電阻)的數值,以及如何利用 DAC 輸齣模擬信號,實現數字係統與物理世界的交互。 嵌入式係統設計實例: 通過幾個典型的嵌入式係統設計案例,如簡易數據采集器、LED燈光控製器、智能傢居傳感器節點等,整閤前麵所學的知識,演示從需求分析到硬件選型、軟件開發、聯調測試的完整過程。 第四部分:信號采集、分析與實驗方法論 本部分將著重於如何將理論知識應用於實際的電子實驗,以及如何科學地進行信號的采集和分析。 實驗基礎與安全: 強調實驗前的準備工作,包括閱讀實驗指導、熟悉設備操作、做好安全防護(如防靜電、接地)。 儀器儀錶的使用: 萬用錶: 講解其電壓、電流、電阻測量功能,以及在電路故障診斷中的應用。 示波器: 深入講解示波器的基本原理、操作方法(時基、垂直靈敏度、觸發設置),以及如何觀測信號波形、測量電壓、時間、頻率等參數。強調理解不同觸發模式(邊沿觸發、脈衝觸發、視頻觸發)的重要性。 函數發生器: 講解如何生成各種標準波形(正弦波、方波、三角波、鋸齒波),以及如何設置頻率、幅度、偏移等參數,為電路測試提供激勵信號。 數字邏輯分析儀: 介紹其在調試數字電路中的優勢,如何同時采集多個信號,分析時序關係。 電路仿真與驗證: 講解利用仿真軟件進行電路設計和驗證的優勢,如快速迭代、低成本、易於分析。雖然本書不限定特定軟件,但會強調仿真模型、參數設置、結果分析的關鍵要素,幫助讀者建立仿真與實際電路之間的聯係。 PCB (印製電路闆) 設計流程概覽: 介紹從原理圖設計到 PCB 布局、布綫、 Gerber 文件生成的基本流程,為讀者將設計成果轉化為實際硬件提供方嚮。 實驗數據記錄與分析: 強調科學記錄實驗數據的重要性,包括測量值、測試條件、遇到的問題及解決方法。講解如何對實驗數據進行初步分析,如計算誤差、繪製圖錶、得齣結論。 故障排除技巧: 總結常見的電路故障類型(如短路、開路、元件損壞、連接不良)以及診斷和排除故障的係統性方法。 總結 本書不提供現成的“答案”或“模闆”,而是緻力於培養讀者獨立思考、分析問題和解決問題的能力。通過深入理解電子電路的設計原理,掌握關鍵器件的特性,熟練運用實驗工具,並結閤實際的項目實踐,讀者將能夠自信地應對各種復雜的電子設計挑戰,不斷探索現代電子技術的無限可能。本書的編寫風格力求通俗易懂,循序漸進,並結閤大量實例,希望能成為您在電子技術學習道路上不可或缺的夥伴。