《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。

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

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

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。