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新版大學生電子設計競賽硬件電路設計指導

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本書作者將多年的科研、教學、產品研發而得到的獨特性設計思路進行歸納整理，多次成功應用於全國大學生電子設計競賽中。獨特的設計思路不僅對普通高校的電子設計競賽指導教師有所幫助,而且為大學生畢業後的工作打下良好的基礎。全書共7章：第1章為無源元件，第2章為有源元件，第3章為從晶體管放大器到集成運算放大器，第4章為放大器設計，第5章為數字控制電路及數字控制與設計，第6章為線性電源設計，第7章為開關電源設計。

基本內容

書名：新版大學生電子設計競賽硬件電路設計指導

類型：考試

出版日期：2013年6月1日

語種：簡體中文

ISBN：7121205777

作者：陳之勃 陳永真

出版社：電子工業出版社

頁數：207頁

開本：16

品牌：電子工業出版社

內容簡介

《新版大學生電子設計競賽硬件電路設計指導》採用新穎的設計思路，從而使讀者獲得性能優異的設計作品；對於多數省屬高校參賽學生與指導教師，如何利用自己現有的資源和基本技能取得更好的競賽成績，積累參賽經驗，鍛煉隊伍，使參賽學生獲得電子線路的設計、製作和調試能力，為畢業後就業打下良好的基礎；這種設計思路還可用於大學生畢業後電子線路的設計工作。《新版大學生電子設計競賽硬件電路設計指導》的另一個目的，就是讓這本書不僅成為對電子設計競賽有價值的參考書，而且也能成為學生完成從校園到職場轉型的指導性參考書。

作者簡介

陳永真，大學教師，具有多年指導大學生電子設計競賽的豐富經驗，所帶隊伍多次獲得省級國家級獎項。

圖書目錄

第1章無源元件1

1.1無源元件的參數優選系列與精度1

1.1.1無源元件的參數優選值1

1.1.2無源元件參數精度2

1.1.3無源元件參數優選值的標註方式2

1.1.4用數碼表示額定電壓5

1.1.5無源元件參數精度的表示方式5

1.1.6電阻功率的標註6

1.2電阻6

1.3電容器10

1.3.1電容器的種類10

1.3.2電容器的用途12

1.3.3鋁電解電容器應用中需要注意的問題15

1.3.4國內主要電容器製造商17

第2章有源元件18

2.1各類二極管18

2.1.1小信號二極管18

2.1.2整流二極管19

2.1.3快速反向恢復二極管23

2.1.4二極管的正向壓降與低正向壓降的肖特基二極管28

2.2雙極型晶體管特性分析29

2.2.1共發射極電流增益（hfe）多大為好29

2.2.2開關應用30

2.2.3線性應用30

2.2.4高頻應用31

2.2.5功率應用32

2.3小信號雙極型晶體管32

2.4功率雙極型晶體管32

2.5MOSFET34

2.5.1MOSFET的原理分析34

2.5.2功率MOSFET的應用注意事項38

第3章從晶體管放大器到集成運算放大器40

3.1簡單的晶體管放大器存在的問題40

3.1.1開環增益的變化40

3.1.2實際最大動態電壓範圍的實現41

3.1.3非線性失真41

3.1.4不能放大直流或變化緩慢的信號42

3.1.5沒有共模抑制能力42

3.1.6很難形成運算電路42

3.2消除簡單的晶體管放大器存在的問題43

3.2.1穩定直流工作點43

3.2.2穩定直流工作點不能穩定交流電壓增益43

3.3晶體管差分放大電路不能完全消除直流偏置對輸出的影響44

3.4交直流等權重的負反饋引入與負反饋的作用45

3.4.1放大器開環增益變化的原因45

3.4.2引入負反饋降低放大器增益的變化45

3.4.3反饋深度46

3.5負反饋對放大器的要求47

3.6集成運算放大器的基本構成48

3.6.1輸入級48

3.6.2中間放大級51

3.6.3輸出級52

3.6.4偏置電路53

3.7集成運算放大器的發展歷程54

3.7.1早期的集成運算放大器54

3.7.2第二代集成運算放大器55

3.7.3新型集成運算放大器59

3.8應用集成運算放大器遇到的理論挑戰與分析60

3.8.1負反饋需要放大器具有更高的開環增益60

3.8.2負反饋展寬帶寬實際上是放大器本身性能已經有了質的飛躍60

3.8.3負反饋需要付出的代價61

3.8.4負反饋不能解決所有問題62

3.9真空管放大器不需要深度負反饋62

3.10集成運算放大器的優勢63

3.10.1集成運算放大器構成的電路具有幾乎完美的功能63

3.10.2集成運算放大器可以完成所有模擬電路的功能64

3.10.3集成運算放大器可以儘可能簡化電路65

3.10.4集成運算放大器構成的電路的性能價格比是最高的66

3.10.5集成運算放大器可以減少電子工程師的勞動67

3.10.6集成運算放大器的通用性67

3.11電子設計競賽所需要的集成運算放大器70

3.11.1不需要通用型集成運算放大器70

3.11.2需要高精度或精密型集成運算放大器70

3.11.3需要高速或寬帶型集成運算放大器70

3.11.4需要微功耗型集成運算放大器71

3.11.5需要極低工作電壓型集成運算放大器71

3.11.6需要集成比較器71

3.11.7怎樣得到電子設計競賽需要的性能優異的集成運算放大器73

第4章放大器設計74

4.1低噪聲／微弱信號放大器的設計74

4.1.1器件的選擇74

4.1.2低噪聲放大器設計實例77

4.2高速、寬帶放大器的設計81

4.2.1多級級聯寬帶放大器82

4.2.2單級寬帶放大器85

4.2.3寬帶集成運算放大器的選擇與電路的選擇85

4.3小信號高共模抑制比放大器的設計87

4.3.1高共模抑制比的實現87

4.3.2差動放大器參數87

4.3.3高輸入阻抗的獲得88

4.3.4同相併聯差動放大器88

4.3.5實際的解決方案詳解92

4.3.6測量放大器設計的電磁兼容與電路板設計93

4.3.7製作調試要點94

4.4各類比較器電路設計96

4.4.1比較器與運算放大器的區別96

4.4.2現實中的比較器99

4.4.3單電平比較器99

4.4.4同相輸入遲滯比較器100

4.4.5反向輸入遲滯比較器101

4.4.6遲滯比較器的應用102

4.4.7窗口比較器103

第5章數字控制電路及數字控制與設計105

5.1數字控制電路設計105

5.1.1利用計數器集成電路設計數字控制單元電路105

5.1.2防抖電路設計111

5.1.3帶有防抖電路的4位數字控制單元電路111

5.2串行數據轉換為並行數據的接口設計113

5.2.174HC595113

5.2.2利用74HC595實現串行數據的並行輸出115

第6章線性電源設計121

6.1通用線性集成穩壓器概述121

6.1.1通用線性集成穩壓器的分類121

6.1.2通用集成電路命名方法121

6.2正電壓固定電壓78××三端集成穩壓器122

6.2.178××三端集成穩壓器的封裝形式與引腳功能122

6.2.278××三端集成穩壓器的內部電路原理124

6.3負輸出固定電壓78M××集成穩壓器126

6.3.1負輸出固定電壓輸出的78M××集成穩壓器的原理126

6.3.279××系列集成穩壓器的封裝形式與引腳功能128

6.4電壓可調集成穩壓器129

6.4.1電壓可調集成穩壓器LM317、LM337系列的工作原理129

6.4.2LM317的工作原理129

6.4.3LM317的封裝形式與引腳功能131

6.4.4LM337的工作原理131

6.4.5LM337的封裝形式與引腳功能134

6.5集成穩壓器的性能分析135

6.5.1極限參數135

6.5.2熱特性136

6.5.3輸出電壓與輸出電壓的溫度係數137

6.5.4電源電壓調整率140

6.5.5負載效應141

6.5.6靜態電流和調整端電流142

6.5.7靜態電流和調整端電流變化範圍143

6.5.8最小輸出電流143

6.5.9紋波電壓抑制比147

6.5.10動態響應149

6.5.11輸出阻抗152

6.5.12最小輸入—輸出電壓差與結溫的關係153

6.5.13輸出噪聲電壓155

6.5.14短路電流限制值與輸出峰值電流155

6.6輸出電壓5V的線性穩壓電源設計157

6.6.1穩壓電源的基本性能要求157

6.6.2穩壓器的選擇158

6.6.3整流器電路的選擇158

6.6.4整流變壓器的選擇158

6.6.5濾波電容器的選擇160

6.6.6熱設計160

6.6.7其他元件的選擇161

6.6.8完整的整機電路161

6.7運算放大器供電的對稱電源的製作161

6.7.1集成穩壓器的選擇162

6.7.2整流器電路與原件的選擇162

6.7.3整流變壓器的選擇162

6.7.4濾波電容器的選擇162

6.7.5熱設計162

6.7.6整機完整電路163

6.7.7其他電路元件的選擇163

6.7.8電路調節要點163

6.8數字控制的0～25V/1A可調穩壓電源的製作164

6.8.1穩壓器的選擇164

6.8.2電位器調節輸出電壓和數字控制輸出電壓的選擇164

6.8.3控制方式和步進電壓的選擇165

6.8.4輸出電壓檢測電阻的參數選擇166

6.8.5如何調節到0V166

6.8.6繼電器的控制166

6.8.7整流器電路與濾波電容器的選擇167

6.8.8整流變壓器的選擇與輸出電壓的切換168

6.8.9熱設計169

6.8.10其他電路元件的選擇170

6.9線性電流源設計170

6.9.1作為恆流源應用的集成穩壓器的選擇與分析170

6.9.2集成穩壓器作為恆流源應用的一般方法171

6.9.3恆流值的調節171

6.9.4帶有限壓功能的恆流源的實現174

6.9.5數字控制電流源176

6.10恆流型電子負載181

6.10.1恆流型電子負載簡介181

6.10.2數控恆流型電子負載的實現182

第7章開關電源設計185

7.1開關電源概述185

7.1.1我國的電源產業規模與人才需求的矛盾185

7.1.2電子設計競賽中開關型電源的特點185

7.1.3開關電源的基礎186

7.2非隔離降壓型開關電源設計188

7.2.1分立元件的非隔離降壓型變換器需要注意的問題188

7.2.2懸浮電壓檢測190

7.3採用懸浮電壓檢測的降壓型開關電源解決方案（2011年電子設計競賽試題解決方案）191

7.3.1試題191

7.3.2方案的選擇192

7.3.3電路設計193

7.4隔離型低紋波電壓開關穩壓電源的設計實例（應用准諧振技術）194

7.4.1應用NCP1207A/B需要考慮的問題194

7.4.2用NCP1207A/B構成的准諧振式開關電源設計203

參考文獻207