1.1 概述 1
第1章 数字工具 1
1.2 微型计算机 2
1.3 数字系统 3
1.3.1 二进制数的表示 3
1.3.2 格雷码 5
1.4 数字构件 6
1.4.1 三态缓冲器 7
1.4.2 边缘触发式D型触发器 8
1.4.3 透明锁存器 8
1.4.4 单稳态触发器 9
1.4.5 与门、或门和异或门 9
1.4.6 置位／复位锁存器 10
1.5 数字计数器／定时器 10
1.5.2 8253可编程定时器 11
1.5.1 数字计数器／定时器的应用 11
1.5.3 AM9513系统定时控制器 12
1.6 并行和串行输入／输出端口 14
1.6.1 握手 15
1.6.2 并行输出端口 16
1.6.3 并行输入端口 19
1.7 数字数据采集过程 22
1.7.1 软件触发状态轮询法 22
1.7.2 硬件触发状态轮询法 23
1.7.3 硬件触发硬件中断法 24
1.7.4 硬件触发直接存储器存取法 24
1.7.5 嵌入式处理器方法 25
1.8 去除开关抖动 25
1.8.3 软件去抖动 26
1.9 数字接口标准 26
1.8.2 单稳态触发器 26
1.8.1 交叉耦合与非门 26
1.9.1 RS-232C 27
1.9.2 RS-422和RS-423 30
1.9.3 RS-485 31
1.9.4 IEEE-488 31
1.9.5 VME总线 33
1.9.6 小型计算机标准接口 34
1.9.7 通用串行总线 34
1.9.8 IEEE-1394 34
1.9.9 ISDN、ADSL和互联网电缆连接 34
1.9.10 各种数字接口标准的相互比较 34
1.10 习题 35
1.11 参考阅读资料 40
实验练习1 C语言程序设计简介 41
实验练习2 测量事件次数 45
实验练习3 数字接口：开关和灯 50
第2章 模拟工具 57
2.1 概述 57
2.2 运算放大器电路 57
2.2.1 反向放大器 58
2.2.2 同相放大器 59
2.2.3 差动放大器 60
2.2.4 电压跟随器 60
2.2.5 电流－电压转换器 60
2.2.6 求和放大器 61
2.2.7 全波整流器 61
2.2.8 峰值检波器 63
2.2.9 曲线整形放大器 63
2.3 运算放大器特性 63
2.3.1 输入偏移电压和输出偏移电压 63
2.3.2 运算放大器的动态响应 65
2.3.4 RC时间常数、上升时间、和带宽之间的关系 66
2.3.3 具有负反馈的动态响应 66
2.4 测量放大器与隔离放大器 67
2.4.1 测量放大器 67
2.4.2 隔离放大器 70
2.5 噪声源 71
2.5.1 约翰逊噪声 71
2.5.2 散射噪声 71
2.5.3 放大器噪声 72
2.5.4 电干扰 72
2.5.5 不适当的接地 73
2.6 模拟滤波 73
2.6.1 简易无源滤波器 75
2.6.2 计算运放滤波器的伯德图 78
2.6.3 单极点低通滤波器 78
2.6.4 高通单极点滤波器 79
2.6.5 陷波滤波器 80
2.6.6 高阶低通滤波器 81
2.6.7 高阶高通滤波器 86
2.7 功率放大器 87
2.8 习题 87
2.9 参考阅读资料 94
实验练习4 运算放大器 95
实验练习5 测量放大器 100
实验练习6 模拟滤波器 106
第3章 数／模转换、模／数转换以及采样 111
3.1 概述 111
3.2 数／模转换电路 111
3.2.1 D/A转换器的特性 111
3.2.2 使用加权加法器的D/A转换器 113
3.2.3 运用R-2R电阻梯形网络的D/A转换器 115
3.2.4 分段D/A转换器 116
3.3.1 A/D转换器的特性 117
3.3 模／数转换器电路 117
3.3.3 比较器 119
3.3.2 A/D转换和D/A转换之间的关系 119
3.3.4 跟踪式A/D转换器 120
3.3.5 积分式A/D转换器 121
3.3.6 逐次逼近式A/D转换器 122
3.3.7 快速A/D转换器 123
3.3.8 分段快速A/D转换器 124
3.3.9 1位重复采样西格马－德尔塔（∑－△）A/D转换器 125
3.3.10 常用的A/D转换器 126
3.4 采样／保持放大器 126
3.4.1 采样模式 126
3.4.2 保持模式 127
3.4.3 采样／保持转换 128
3.4.4 保持／采样转换 129
3.4.6 用采样／保持放大器消除D/A转换器的尖峰脉冲 130
3.4.5 采样／保持放大器的作用 130
3.5 模拟波形采样 131
3.5.1 软件控制的采样 131
3.5.2 硬件控制的DMA采样 131
3.5.3 使用数据采集子系统的采样 131
3.5.4 脉冲幅度分析 132
3.6 频率混叠 133
3.7 常用的数据采集系统 135
3.7.1 HP 54501A 135
3.7.2 几种特殊用途的外部数据采集系统 136
3.7.3 接口软件 136
3.8 习题 136
3.9 参考阅读资料 145
实验练习7 A/D和D/A转换简介 146
实验练习8 D/A转换和波形产生 150
实验练习9 A/D转换与周期采样 155
实验练习10 频率混叠 161
第4章 传感器和执行器 165
4.1 概述 165
4.2 位置传感器与角度传感器 166
4.2.1 电位计 166
4.2.2 数字编码器 168
4.2.3 步进电机 169
4.3 温度传感器 170
4.3.1 温度标准 171
4.3.2 铂电阻温度计 172
4.3.3 双金属开关和表盘式温度计 172
4.3.4 热电偶 173
4.3.5 热敏电阻器 179
4.3.6 固态温度传感器 182
4.3.9 温度传感器小结 183
4.3.7 热电偶参考结点的自动补偿（电子“冰点”） 183
4.3.8 红外线温度传感器 183
4.4 应变敏感元件 184
4.5 力传感器和压力传感器 185
4.5.1 力传感器 185
4.5.2 压力传感器 187
4.5.3 压电传感器 187
4.5.4 真空传感器和真空泵 188
4.6 测量光 189
4.6.1 硅光电二极管 189
4.6.2 郎伯－比尔定律 193
4.6.3 固态光电探测器小结 193
4.6.4 真空光电倍增管 193
4.7 产生可见光 194
4.7.1 白炽光 194
4.7.2 发光 195
4.7.3 发光效率 196
4.8 离子电势 197
4.8.1 离子电势的产生 197
4.8.2 裸金属电极 197
4.8.3 银／氯化银电极 197
4.9 电离辐射的检测与测量 198
4.9.1 电磁波谱 198
4.9.2 辐射的应用 198
4.9.3 X射线 199
4.9.4 γ射线 199
4.9.5 中子 199
4.9.6 β射线 199
4.9.8 放射性同位素 200
4.9.9 辐射探测器 200
4.9.7 α射线 200
4.10 测量时间 201
4.10.1 传统的时间测量方法 201
4.10.2 现代的时间测量方法 201
4.11 习题 201
4.12 参考阅读资料 214
实验练习11 测量角度位置 216
实验练习12 测量温度 220
实验练习13 测量应变和力 224
实验练习14 用光电二极管测量光 228
实验练习15 热电热泵 233
实验练习16 电极与离子介质 238
实验练习17 人的心脏 242
实验练习18 肌动电流图 250
实验练习19 眼动电流图 256
5.2 高斯误差分布 261
5.2.1 相同量的重复测量 261
5.1 概述 261
第5章 数据分析与控制 261
5.2.2 估计样本均值和标准差 264
5.2.3 估计均值的标准误差 265
5.2.4 估计标准差的标准误差 265
5.3 使用“学生”t检验 266
5.3.1 不配对数据 266
5.3.3 “学生”t检验的运用 267
5.3.2 成对数据 267
5.3.4 计算超过｜t｜的概率 269
5.4 最小平方拟合 270
5.4.1 用所测量的数据拟合一条直线 270
5.4.2 用所测量的数据拟合一条曲线 272
5.5 χ2统计 273
5.5.1 数据拟合模型中χ2的使用 273
5.5.2 计算超过χ2的概率 275
5.6.1 牛顿法解f(x)0 276
5.6 解非线性方程 276
5.6.2 二次迭代法解f(x)=0 277
5.6.3 数值最小化 277
5.7 蒙特卡罗模拟 278
5.8 傅里叶变换 280
5.8.1 积分傅里叶变换的例子 281
5.8.2 周期波形的傅里叶变换 285
5.8.3 周期采样时间函数的傅里叶变换 287
5.8.4 有效地使用混叠——采样示波器 289
5.8.5 截尾时间函数的傅里叶变换 291
5.8.6 离散傅里叶变换 292
5.8.7 快速傅里叶变换 296
5.8.8 快速傅里叶变换函数和开窗术的应用 299
5.8.9 采样系统设计因数的总结 303
5.9 数字滤波器 304
5.9.2 无限冲激响应滤波器 305
5.9.1 有限冲激响应滤波器 305
5.9.3 用FIR和IIR滤波器进行离散傅里叶变换 306
5.10 控制技术 307
5.10.1 傅里叶控制 307
5.10.2 模拟控制 308
5.10.3 基于计算机的数字控制 308
5.10.4 开环系统响应 309
5.10.5 控制算法的性能标准 309
5.10.6 温度控制 311
5.10.7 开关控制 311
5.10.8 比例控制 312
5.10.9 比例积分微分控制 313
5.11 习题 313
5.12 参考阅读资料 329
实验练习20 模／数转换器和最小平方拟合 330
实验练习21 样本数据的快速傅里叶变换 333
实验练习22 语音的快速傅里叶变换 338
实验练习23 数字滤波 346
实验练习24 用傅里叶反卷积和数字滤波处理补偿问题 350
实验练习25 使用电阻加热器的模拟温度控制 356
实验练习26 使用计算机和电阻加热器的温度控制 360
实验练习27 使用计算机和热电热泵的温度控制 365
附录A 接地与屏蔽 370
附录B 实验中的不定度 373
附录C C语言编程技巧 375
附录D 数值方法与C函数 381
附录E 数据转换插卡DT3010 PCI简介 411
附录F 用数字示波器记录波形 415
附录G 电的危险与安全 416
附录H 电阻与电容的标准值 420
附录I ASCII字符码 423
术语表 426