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第一部分 直流稳压电源设计 2

第1章 直流稳压电源电路基础 2

1.1直流稳压电源分类 2

1.2直流稳压电源的技术参数及测量 3

1.2.1直流稳压电源的技术指标 3

1.2.2直流稳压电源参数的测量 5

1.3线性稳压电源的基本电路及工作原理 7

1.3.1直流稳压电源电路 8

1.3.2二极管稳压电路 17

1.3.3串联反馈稳压电路 20

1.3.4集成稳压器 23

1.4开关稳压电源的原理及基本电路 23

1.4.1开关稳压电源的基本工作原理 23

1.4.2开关稳压电源的原理电路 24

1.4.3开关稳压电源的特点 24

1.4.4典型开关稳压电源的拓扑 25

1.4.5开关电源磁芯特性与应用 30

1.4.6开关稳压电源的保护电路 38

第2章 稳压电源设计应用基础 40

2.1直流稳压电源工艺设计 40

2.1.1电路设计 40

2.1.2印制电路板工艺设计 40

2.1.3直流稳压电源的设计步骤 49

2.2集成稳压器及其应用 50

2.2.1线性三端集成稳压器 51

2.2.2脉宽调制器开关集成稳压器 65

2.2.3单片开关式稳压器 72

第3章 电源类赛题分析与获奖作品选 77

3.1全国大学生电子设计竞赛“电源类”赛题分析 77

3.1.1全国大学生电子设计竞赛“历届赛题”分类 77

3.1.2全国大学生电子设计竞赛历届“电源类”赛题分析 79

3.1.3“电源类”赛题的主要知识点 80

3.1.4“电源类”赛题的训练 80

3.2“电源类”赛题获奖作品选 82

3.2.1赛题——开关稳压电源（第八届，2007年E题） 82

3.2.2赛题解析 83

3.2.3获奖作品1（本作品获得国家一等奖、四川赛区一等奖） 84

3.2.4赛题——电能收集充电器【第十届，2009年，E题，本科组】 93

3.2.5赛题解析 94

3.2.6获奖作品2（本赛题获得国家一等奖、四川赛区一等奖） 95

第二部分 测量系统设计 104

第4章 测量系统设计基础 104

4.1测量系统分类 104

4.2时域参数测量系统 104

4.2.1示波器 104

4.2.2示波器的主要指标 105

4.3时域参数测量系统 106

4.3.1频谱分析仪 106

4.3.2频谱分析仪主要指标 107

4.4元件参数测量系统 108

4.4.1伏安法 108

4.4.2谐振法 109

4.4.3电桥法 109

4.4.4现代数字测量法 110

第5章 测量系统常用电路设计 111

5.1模拟电路与数字电路 111

5.1.1小信号放大电路 111

5.1.2仪表放大电路 117

5.1.3程控可调增益放大电路 119

5.1.4滤波电路 121

5.1.5转换电路 123

5.1.6触发电路 135

5.1.7检波电路 142

5.1.8有效值测量电路 146

5.1.9过压保护电路 149

5.2控制电路 150

5.2.1 A/D控制电路 151

5.2.2 D/A控制电路 155

5.2.3自动增益控制电路 159

5.2.4数据存储器控制电路 161

5.3显示电路 165

5.3.1 LED显示驱动电路 165

5.3.2 LCD驱动电路 168

5.3.3 CRT驱动电路 172

5.3.4 LED点阵显示驱动电路 174

第6章 测量系统赛题获奖作品选 177

6.1宽带直流放大器设计（2009年，特等奖） 177

6.1.1宽带直流放大器赛题解析 177

6.1.2宽带直流放大器获奖报告 177

6.2简易频谱分析仪设计（2005年，一等奖） 184

6.2.1简易频谱分析仪赛题解析 184

6.2.2简易频谱分析仪获奖报告 184

第三部分 数字电路与FPGA设计 194

第7章 数字电路设计 194

7.1组合电路设计 194

7.1.1基本门电路 194

7.1.2常用组合电路 195

7.2时序电路设计 201

7.2.1基本存储电路 202

7.2.2同步时序电路 205

7.2.3异步时序电路 208

7.3 VHDL和Verilog-HDL程序设计基础 210

7.3.1 VHDL基础 210

7.3.2 Verilog-HDL基础 215

第8章 基于FPGA的常用数字模块 218

8.1串行通信模块 218

8.1.1曼彻斯特编解码 218

8.1.2不归零编解码 221

8.1.3不归零反转编解码 221

8.1.4 RS-232 223

8.2数字滤波器 227

8.2.1 S域到Z域的变换 228

8.2.2 Z函数的实现 228

8.2.3基本低通滤波器模型 232

8.2.4 FIR滤波器 235

8.3数据采集模块 236

8.3.1数据采集基础 236

8.3.2数据采集模块中常用基本模块 239

第9章 基于FPGA的全国电子大赛赛题详解 248

9.1获奖作品1（简易数字信号传输性能分析仪，2011年国家一等奖） 248

9.1.1题目解析 248

9.1.2设计任务与要求 248

9.1.3选题知识背景 250

9.1.4系统方案论证 250

9.1.5理论分析与计算 251

9.1.6电路与程序设计 252

9.1.7测试方案与测试结果 262

9.2获奖作品2（数字幅频均衡功率放大器，2009年国家一等奖） 264

9.2.1题目解析 264

9.2.2设计任务与要求 265

9.2.3选题知识背景 266

9.2.4系统方案论证 266

9.2.5理论分析与计算 268

9.2.6电路与程序设计 270

9.2.7测试方案与测试结果 277

第四部分 通信系统设计 280

第10章 通信系统设计基础 280

10.1引言 281

10.1.1发射机和接收机概述 281

10.1.2发射机设计 281

10.1.3接收机设计 284

10.2通信系统的基本参数 293

10.2.1接收机的主要指标 293

10.2.2发射机的主要技术指标 303

第11章 通信系统常用的电路 306

11.1低噪声放大器 306

11.1.1 LNA的主要性能指标 306

11.1.2常见LNA电路 307

11.2滤波器 308

11.2.1滤波器的分类 308

11.2.2常见的滤波器电路 309

11.3混频器 312

11.3.1混频器的干扰 312

11.3.2常见的混频器电路 312

11.4频率合成器 316

11.4.1频率合成器分类 316

11.4.2频率合成器的主要性能指标 317

11.4.3 Σ-△小数频率合成器的电路组成 318

11.5功率放大器 321

11.5.1高频功率放大器的分类 321

11.5.2常见功率放大器电路 321

11.6调制与解调电路 326

11.6.1常见调制电路 326

11.6.2常见解调电路 328

第12章 通信系统设计案例 329

12.1单工无线呼叫系统 329

12.1.1题目解析 329

12.1.2设计任务与要求 329

12.1.3方案比较与论证 330

12.1.4系统硬件设计 331

12.1.5软件设计 336

12.1.6系统测试 338

12.2无线环境监测模拟装置 338

12.2.1题目解析 338

12.2.2设计任务与要求 339

12.2.3系统方案 340

12.2.4方案论证与选择 340

12.2.5理论分析与计算 343

12.2.6电路设计与软件设计 345

12.2.7测试方案与测试结果 346

12.2.8测试仪器 348

12.2.9总结 348

第五部分 控制系统设计 350

第13章 控制系统设计基础 350

13.1控制系统的基本概念 350

13.1.1开环控制系统 350

13.1.2闭环控制系统 351

13.2电机伺服控制 352

13.2.1电机伺服控制基础 352

13.2.2 PID控制器 353

第14章 控制系统应用设计 357

14.1控制系统中的电机控制 357

14.1.1步进电机及其驱动控制 357

14.1.2步进电机驱动与控制应用电路介绍 362

14.1.3直流电机及其驱动控制 365

14.1.4舵机 371

14.1.5减速器 373

14.2控制系统中的常见传感器及其应用电路 375

14.2.1温度传感器应用介绍 375

14.2.2光电传感器应用设计 380

14.2.3压力传感器应用设计 382

14.2.4超声波传感器应用设计 385

14.2.5霍尔传感器应用设计 387

14.2.6加速度传感器应用设计 390

14.2.7颜色传感器应用设计 392

14.2.8旋转编码器应用设计 395

第15章 电子设计竞赛控制类获奖作品选 398

15.1电动跷跷板（2007年本科组F题-获全国二等奖） 398

15.1.1题目介绍 398

15.1.2获奖作品解析 400

15.2基于自由摆的平板控制系统（2011年本科组B题-获全国一等奖） 414

15.2.1题目介绍 414

15.2.2获奖作品解析 417