本书以NI公司的Multisim Workbench、EVIS和rogel的测试仪器为平台，从仿真、虚拟仪器和实际测试仪器等三方面对模拟电子技术进行分析，并且提供了一些扩展性的设计内容，力图全面反映模拟电子设计技术的发展趋势。

前 言 本书是《模拟电子系统设计指南——从半导体、分立元件到ADI集成电路的分析与实现》一书的配套实践用书，模拟电子系统的设计能力取决于对相关理论知识的理解深度和广度，对理论知识的理解仅仅从书本上学习是远远不够的，需要通过大量的SPICE电路软件仿真以及构建和测试实际硬件电路来积累“设计经验”。 在编写本书的过程中，作者的学生参与了大量模拟硬件电路的构建、测试和验证工作，而他们在大学刚开始学习模电的时候，感觉特别抽象，理解起来很困难，导致他们不知道学习模拟电子技术这门课程的目的所在，当然这也是在国内大学老师和学生的通病。在我编写这本书的六个月时间内，通过给学生布置书上所提供的这些设计题目，并引导他们有针对性地从实践中重新学习模拟电子技术知识，而不是象原来一样仅仅是从书本上学习。 在他们完成我所布置的这些设计题目的过程中，首先要参考我编写的《模拟电子系统设计指南——从半导体、分立元件到ADI集成电路的分析与实现》（理论篇）中相关的模拟电路理论知识，然后使用SPICE对要搭建的模拟硬件电路从不同的角度进行初步可行性验证，最后在面包板/万能板上构建实际的硬件电路，并通过测试仪器从时域（包含X-Y）和频域两个不同的角度研究信号与模拟电子系统各个单元之间的内在关系。经过这个训练过程，他们从以前感觉模电是最难学、最不喜欢学的课程，如今转变为对模电内在所表现出的深层次“魅力”产生了浓厚兴趣。并且，现在他们可以从整体上将所学习的各门相关专业课程知识点有机联系在一起。由此可见实践/实验在模拟电子课程的教与学中的重要作用。 全书分为14章，以二极管、BJT、MOSFET、集成运算放大器、功率放大器、电源管理器为主线，将模拟电子课程中需要掌握的重要知识点通过实验进行了系统化融合。作者的学生王中正负责本书第5～第10章实验内容的设计和验证，唐思怡负责本书第11章～第14章实验内容的设计和验证。此外，汤宗美负责本书教学课件的制作。作者承担对全书的文字整理、实验结构的确认以及审阅工作。 在编写本书的过程中，ADI大学计划提供了芯片和经费资助；NI大学计划提供了正版Multisim Designer 14.0工具的授权，以及Elvis平台；TEKTRONIX（泰克）公司大学计划提供了程控电源、信号发生器、混合域示波器、数字万用表以及经费资助。正是由于这些公司的鼎力支持和帮助，才使得我能够高质量地完成本书的编写工作，在此向他们的支持表示衷心的感谢。通过本书的编写，使得教育界和产业界能够更紧密地进行合作，并且可以全方位地帮助教育界的老师将最新的模拟电子设计软件工具和硬件平台介绍给广大学生，同时也为产业界培养更多能够从事相关工作的工程技术人员，这是一种双赢的合作。 最后，感谢电子工业出版社各位编辑对本书出版给予的帮助和支持，由于作者水平有限，书中难免出现不足之处，请读者不吝指出，帮助作者进一步地完善本书的内容。 著者 2017年4月于北京

目 录 第 章 构建模拟电子系统的基本知识 1 1.1 电阻 1 1.1.1 轴向引线型电阻 1 1.1.2 电阻网络 4 1.1.3 贴片式电阻元件的封装 5 1.2 电容 6 1.2.1 功能 6 1.2.2 有极性电容 7 1.2.3 无极性电容 9 1.2.4 聚苯乙烯电容 9 1.2.5 真实的电容值 9 1.2.6 电容的寄生效应 10 1.2.7 寄生电容 13 1.2.8 不同类型电容比较 15 1.3 面包板 16 1.3.1 面包板结构和功能 16 1.3.2 寄生电容 18 第 章 SPICE仿真工具 20 2.1 Multisim Live特性及其应用 20 2.1.1 登陆Multisim Live 20 2.1.2 Multisim Live设计流程 21 2.2 ADIsimPE仿真工具特性及应用 30 2.2.1 下载和安装ADIsimPE仿真工具 30 2.2.2 ADIsimPE仿真工具基本设计流程 32 第 章 测试仪器原理 38 3.1 数字示波器原理 38 3.1.1 信号的基本概念 38 3.1.2 示波器类型 41 3.1.3 数字示波器基本原理 41 3.1.4 性能参数 42 3.1.4 触发方式 51 3.1.5 X-Y模式 58 3.2 信号发生器原理 58 3.2.1 信号发生器功能 58 3.2.2 信号发生器的类型 60 3.2.3 工作原理 60 3.3.4 性能参数 63 3.3 线性直流电源原理 70 3.3.1 工作原理 70 3.3.2 工作模式 71 3.3.2 性能参数 72 3.3.3 扩展应用 73 3.4 数字万用表原理 74 3.4.1 工作原理 75 3.4.2 性能参数 75 3.5 频谱分析仪原理 76 3.5.1 信号的时域和频域表示 76 3.5.2 频谱分析仪的用途 77 3.5.3 频谱分析仪种类 78 3.5.4 性能参数 84 3.6 直流电子负载 87 第 章 信号时域和频率表示 90 4.1 实验目的 90 4.2 实验材料及仪器 90 4.3 MDO3054混合域示波器主要功能 90 4.3.1 常见按钮和菜单 91 4.3.2 前面板菜单按钮 91 4.3.3 频谱分析控件操作面板 92 4.3.4 其他控制 92 4.3 实验原理 94 4.3.1 设置任意函数发生器 94 4.3.2 正弦信号的时域分析 95 4.3.3 正弦信号的频域分析 97 第 章 二极管电路设计与验证 103 5.1 二极管I/V曲线测量 103 5.1.1 实验目的 103 5.1.2 实验材料及仪器 103 5.1.3 电路设计原理 103 5.1.4 硬件测试电路 104 5.1.5 测试结果分析 106 5.2 半波整流电路设计和验证 107 5.2.1 实验目的 107 5.2.2 实验材料及仪器 107 5.2.3 电路设计原理 107 5.2.4 硬件测试电路 108 5.2.5 测试结果分析 109 5.3 全波整流电路设计和验证 110 5.3.1 实验目的 110 5.3.2 实验材料及仪器 110 5.3.3 电路设计原理 111 5.3.4 硬件测试电路 112 5.3.5 测试结果分析 113 5.4 桥式整流电路设计和验证 113 5.4.1 实验目的 113 5.4.2 实验材料及仪器 114 5.4.3 电路设计原理 114 5.4.4 硬件测试电路 115 5.4.5 测试结果分析 116 5.5 限幅电路设计和验证 117 5.5.1 实验目的 117 5.5.2 实验材料及仪器 117 5.5.3 电路设计原理 118 5.5.4 硬件测试电路 119 5.5.5 测试结果分析 120 5.6 交流耦合和直流恢复电路设计和验证 122 5.6.1 实验目的 122 5.6.2 实验材料及仪器 122 5.6.3 电路设计原理 122 5.6.4 硬件测试电路 124 5.6.5 测试结果分析 125 5.7 可变衰减器设计和验证 126 5.7.1 实验目的 126 5.7.2 实验材料及仪器 126 5.7.3 电路设计原理 126 5.7.4 硬件测试电路 128 5.7.5 测试结果分析 129 第 章　双极结型晶体管电路设计与验证 131 6.1 BJT用作二极管 131 6.1.1 实验目的 131 6.1.2 实验材料及仪器 131 6.1.3 电路设计原理 131 6.1.4 硬件测试电路 133 6.1.5 测试结果分析 134 6.2 BJT输出特性曲线测量 135 6.2.1 实验目的 135 6.2.2 实验材料及仪器 136 6.2.3 电路设计原理 136 6.2.4 阶梯波生成方法 138 6.2.5 硬件测试电路 140 6.2.6 测试结果分析 142 6.3 BJT共射极放大电路设计和验证 145 6.3.1 实验目的 145 6.3.2 实验材料及仪器 145 6.3.3 电路设计原理 145 6.3.4 硬件测试电路 146 6.3.5 测试结果分析 148 6.4 BJT镜像电流源设计和验证 148 6.4.1 实验目的 149 6.4.2 实验材料及仪器 149 6.4.3 电路设计原理 149 6.4.4 硬件测试电路 150 6.6.4 测试结果分析 151 6.5 基极电流补偿镜像电流源 152 6.5.1 实验目的 152 6.5.2 实验材料及仪器 152 6.5.3 电路设计原理 152 6.5.4 硬件测试电路 153 6.5.5 测试结果分析 155 6.6 零增益放大器设计和验证 156 6.6.1 实验目的 156 6.6.2 实验材料及仪器 156 6.6.3 电路设计原理 156 6.6.4 硬件测试电路 158 6.6.5 测试结果分析 159 6.7 稳压电流源设计和验证 160 6.7.1 实验目的 161 6.7.2 实验材料及仪器 161 6.7.3 电路设计原理 161 6.7.4 硬件测试电路 162 6.7.5 测试结果分析 163 6.8 并联整流器设计和验证 164 6.8.1 实验目的 164 6.8.2 实验材料及仪器 164 6.8.3 电路设计原理 164 6.8.4 硬件测试电路 166 6.8.5 测试结果分析 167 6.9 射极跟随器设计和验证 169 6.9.1 实验目的 169 6.9.2 实验材料及仪器 169 6.9.3 电路设计原理 169 6.9.4 硬件测试电路 170 6.9.5 测试结果分析 171 6.10 差模输入差分放大器电路设计和验证 172 6.10.1 实验目的 172 6.10.2 实验材料及仪器 173 6.10.3 电路设计原理 173 6.10.4 硬件测试电路 175 6.10.5 测试结果分析 177 6.11 共模输入差分放大器电路设计和验证 178 6.11.1 实验目的 178 6.11.2 实验材料及仪器 178 6.11.3 电路设计原理 179 6.11.4 硬件测试电路 179 6.11.5 测试结果分析 181 第 章　金属氧化物场效应晶体管电路设计与验证 182 7.1 MOS用作二极管电路测试 182 7.1.1 实验目的 182 7.1.2 实验材料及仪器 182 7.1.3 电路设计原理 182 7.1.4 硬件测试电路 184 7.1.5 测试结果分析 185 7.2 MOS输出曲线测量 186 7.2.1 实验目的 187 7.2.2 实验材料及仪器 187 7.2.3 电路设计原理 187 7.2.4 硬件测试电路 188 7.2.4 测试结果分析 190 7.3 MOS转移特性曲线测量 192 7.3.1 实验目的 192 7.3.2 实验材料及仪器 192 7.3.3 电路设计原理 193 7.3.4 硬件测试电路 195 7.3.5 测试结果分析 196 7.4 MOS共源极放大电路设计和验证 200 7.4.1 实验目的 201 7.4.2 实验材料及仪器 201 7.4.3 电路设计原理 201 7.4.4 硬件测试电路 202 7.4.5 测试结果分析 203 7.5 MOS镜像电流源电路设计和验证 204 7.5.1 实验目的 205 7.5.2 实验材料及仪器 205 7.5.3 电路设计原理 205 7.5.4 硬件测试电路 206 7.5.5 测试结果分析 207 7.6 零增益放大器电路设计和验证 208 7.6.1 实验目的 208 7.6.2 实验材料及仪器 208 7.6.3 电路设计原理 209 7.6.4 硬件测试电路 210 7.6.5 测试结果分析 211 7.7 源极跟随器电路设计和验证 212 7.7.1 实验目的 212 7.7.2 实验材料及仪器 213 7.7.3 电路设计原理 213 7.7.4 硬件测试电路 214 7.7.5 测试结果分析 215 7.8 差模输入差分放大器电路设计和验证 216 7.8.1 实验目的 216 7.8.2 实验材料及仪器 216 7.8.3 电路设计原理 217 7.8.4 硬件测试电路 218 7.8.5 测试结果分析 219 7.9 共模输入差分放大器电路设计和验证 220 7.9.1 实验目的 220 7.9.2 实验材料及仪器 221 7.9.3 电路设计原理 221 7.9.4 硬件测试电路 221 7.9.5 测试结果分析 223 第 章 集成运算放大器电路设计与验证 224 8.1 同相放大器电路设计和验证 224 8.1.1 实验目的 224 8.1.2 实验材料及仪器 224 8.1.3 电路设计原理 224 8.1.4 硬件测试电路 226 8.1.5 测试结果分析 227 8.2 反相放大器电路设计和验证 227 8.2.1 实验目的 228 8.2.2 实验材料及仪器 228 8.2.3 电路设计原理 228 8.2.4 硬件测试电路 229 8.2.5 测试结果分析 230 8.3 电压跟随器电路设计和验证 231 8.3.1 实验目的 231 8.3.2 实验材料及仪器 231 8.3.3 电路设计原理 232 8.3.4 硬件测试电路 233 8.3.5 测试结果分析 234 8.4 加法器电路设计和验证 234 8.4.1 实验目的 234 8.4.2 实验材料及仪器 235 8.4.3 电路设计原理 235 8.4.4 硬件测试电路 236 8.4.5 测试结果分析 237 8.5 积分器电路设计和验证 238 8.5.1 实验目的 238 8.5.2 实验材料及仪器 238 8.5.3 电路设计原理 239 8.5.4 硬件测试电路 240 8.5.5 测试结果分析 241 8.6 微分器电路设计和验证 242 8.6.1 实验目的 242 8.6.2 实验材料及仪器 242 8.6.3 电路设计原理 242 8.6.4 硬件测试电路 243 8.6.5 测试结果分析 244 8.7 半波整流器电路设计和验证 245 8.7.1 实验目的 245 8.7.2 实验材料及仪器 245 8.7.3 电路设计原理 246 8.7.4 硬件测试电路 247 8.7.5 测试结果分析 248 8.8 全波整流器电路设计和验证 249 8.8.1 实验目的 249 8.8.2 实验材料及仪器 249 8.8.3 电路设计原理 249 8.8.4 硬件测试电路 251 8.8.5 测试结果分析 252 8.9 单电源同相放大器电路设计和验证 253 8.9.1 实验目的 253 8.9.2 实验材料及仪器 253 8.9.3 电路设计原理 253 8.9.4 硬件测试电路 254 8.9.5 测试结果分析 256 第 章　集成差动放大器电路设计与验证 258 9.1 应变力测量电路设计和验证 258 9.1.1 实验目的 258 9.1.2 实验材料及仪器 258 9.1.3 应变片原理 259 9.1.4 电路设计原理 260 9.1.5 硬件测试电路 262 9.1.6 测试结果分析 263 9.2 热电阻测量电路设计和验证 264 9.2.1 实验目的 265 9.2.2 实验材料及仪器 265 9.2.3 温度传感器原理 265 9.2.4 电路设计原理 266 9.2.5 硬件测试电路 266 9.2.6 测试结果分析 267 第 章　有源滤波器电路设计与验证 269 10.1 一阶有源低通滤波器电路设计和验证 269 10.1.1 实验目的 269 10.1.2 实验材料及仪器 269 10.1.3 电路设计原理 270 10.1.4 硬件测试电路 272 10.1.5 测试结果分析 273 10.2 一阶有源高通滤波器电路设计和验证 276 10.2.1 实验目的 276 10.2.2 实验材料及仪器 277 10.2.3 电路设计原理 277 10.2.4 硬件测试电路 279 10.2.5 测试结果分析 280 10.3 一阶有源带通滤波器电路设计和验证 283 10.3.1 实验目的 283 10.3.2 实验材料及仪器 284 10.3.3 电路设计原理 284 10.3.4 硬件测试电路 286 10.3.5 测试结果分析 288 10.4 一阶有源带阻滤波器电路设计和验证 294 10.4.1 实验目的 294 10.4.2 实验材料及仪器 294 10.4.3 电路设计原理 295 10.4.4 硬件测试电路 297 10.4.5 测试结果分析 298 10.5 二阶有源低通滤波器电路设计和验证 303 10.5.1 实验目的 303 10.5.2 实验材料及仪器 303 10.5.3 电路设计原理 304 10.5.4 硬件测试电路 305 10.5.5 测试结果分析 307 第 章 功率放大器电路设计与验证 311 11.1 B类功率放大器电路设计与验证 311 11.1.1 实验目的 311 11.1.2 实验材料及仪器 311 11.1.3 电路设计原理 311 11.1.4 硬件测试电路 313 11.1.5 测试结果分析 314 11.2 AB类功率输出放大器电路设计与验证（一） 315 11.2.1 实验目的 316 11.2.2 实验材料及仪器 316 11.2.3 电路设计原理 316 11.2.4 硬件测试电路 318 11.2.5 测试结果分析 319 11.3 AB类功率输出放大器电路设计与验证（二） 320 11.3.1 实验目的 320 11.3.2 实验材料及仪器 320 11.3.3 电路设计原理 320 11.3.4 硬件测试电路 322 11.3.5 测试结果分析 323 第 章　振荡器电路设计与验证 325 12.1 移相振荡器电路设计和验证 325 12.1.1 实验目的 325 12.1.2 实验材料及仪器 325 12.1.3 电路设计原理 325 12.1.4 硬件测试电路 327 12.1.5 测试结果分析 329 12.2 文氏桥振荡器电路设计和验证 329 12.2.1 实验目的 330 12.2.2 实验材料及仪器 330 12.2.3 电路设计原理 330 12.2.4 硬件测试电路 332 12.2.5 测试结果分析 334 第 章　电源管理器电路设计与验证 335 13.1 线性电源电路设计和验证 335 13.1.1 实验目的 335 13.1.2 实验材料及仪器 335 13.1.3 硬件测试电路 336 13.1.5 测试结果分析 337 13.2 降压型开关电源设计与验证 339 13.2.1 实验目的 339 13.2.2 实验材料和仪器 340 13.2.3 电路设计原理 340 13.2.4 硬件测试电路 345 13.2.5 测试结果分析 346 13.3 升压型开关电源设计与验证 353 13.3.1 实验目的 353 13.3.2 实验材料和仪器 353 13.3.3 电路设计原理 354 13.3.4 硬件测试电路 355 13.3.5 测试结果分析 356 第 章　模拟电路自动测试系统的构建 362 14.1 实验目的 362 14.2 实验材料及仪器 362 14.3 自动测试系统构建原理及实现 362 14.3.1 下载并安装软件 362 14.3.2 测试仪器与上位机连接 365 14.3.3 使用TekVISA软件工具 366 14.3.4 使用arbexpress软件工具 368 14.3.5 使用OpenChoice软件工具

数字系统设计专家，EDA技术领域畅销书作者。2004年，于北京理工大学信号与信息处理专业博士毕业，目前在北京化工大学信息学院从事EDA方面的教学和科研工作。目前和XILINX、CYPRESS、ALTIUM、ARM、MATHWORK大学计划部门合作，先后出版16本EDA方面的著作，内容涵盖了目前国内电子设计所必需掌握的基本的知识点。同时，和Xilinx保持密切的合作，在2010年-2011年全国进行大学生电子设计竞赛极力推进FPGA专题方面的培训工作，在EDA教学与科研应用方面积累了丰富的经验。已出版相关图书《Xilinx All Programmable Zynq-7000 SoC设计指南》、《EDA原理及Verilog实现》、《EDA原理及VHDL实现》、《基于AXI4的可编程SOC系统设计》、《Xilinx FPGA设计权威指南》等深受读者喜欢的Xilinx FPGA图书。