“电子设计步步高”系列教程以大学生电子设计竞赛为平台，以满足需要和够用为原则，总结多年来培训和指导大学生电子设计竞赛的经验和成果编写而成。本册为基础篇——《电子系统设计基础》，详细介绍传统中小规模集成元器件和分立元器件电子系统设计的一般方法、步骤；电子系统调试与指标测试相关的电子测量与仪器仪表知识；常用电子元器件性能和选用方法；为电子系统提供能源的实用直流稳压电源设计方法及应用电路；集成运算放大器及构成的信号产生、变换，滤波电路设计与实例；温度、光电、金属、超声等电子设计竞赛常用传感器及其应用电路；继电器、直流电机、步进电机等执行元器件的驱动电路设计等内容。

“电子设计步步高”是针对国内应用电子系统设计的特点和需要，以全国大学生电子设计竞赛为背景，为高等院校电子信息类专业学生参加竞赛编写的系列培训和实训指导用书。系列教程分三篇：基础篇、提高篇和实践篇。

本册为基础篇——《电子系统设计基础》，以满足需求和够用为原则，详细介绍传统中小规模集成元器件和分立元器件电子系统设计的一般方法、步骤；电子系统调试与指标测试相关的电子测量与仪器仪表知识；常用电子元器件性能和选用方法；为电子系统提供能源的实用直流稳压电源设计方法及应用电路；集成运算放大器及构成的信号产生、变换，滤波电路设计与实例；温度、光电、金属、超声等电子设计竞赛常用传感器及其应用电路；继电器、直流电机、步进电机等执行元器件的驱动电路设计等内容。本书最后结合电子技术课程设计和电子系统设计实训给出了三个实际系统设计实例，以供参考。

本书除可作为大学生电子设计竞赛培训实训指导用书外，也可作为电子信息工程、通信工程、自动控制、电气控制、计算机类各专业学生课程设计和毕业设计的参考用书。

第1章 电子系统设计导论/1

 1.1 概述/1

1.1.1 电子系统基本组成/1

1.1.2 电子系统基本类型/1

 1.2 电子系统设计/3

1.2.1 电子系统设计基本原则/3

1.2.2 电子系统设计的基本内容/4

1.2.3 电子系统设计的一般方法/5

 1.3 模拟电子系统设计流程/6

 1.4 数字电子系统设计流程/8

第2章 电子测量与常用仪表/10

 2.1 概述/10

2.1.1 测量定义/10

2.1.2 电子测量及分类/10

2.1.3 电子测量特点/12

2.1.4 电子测量内容/13

 2.2 电子测量误差理论/13

2.2.1 误差的概念与表示方法/14

2.2.2 测量误差主要来源/15

2.2.3 测量误差分类/16

 2.3 实验数据处理/19

2.3.1 有效数字的处理/19

2.3.2 近似数运算规则/20

2.3.3 等精度测量结果的处理步骤/21

2.3.4 测量数据的表示方法/22

 2.4 电子电路基本参数的测试方法/25

2.4.1 电压测量/25

2.4.2 时间测量/27

2.4.3 相位测量/27

2.4.4 调幅度的测量/28

2.4.5 放大电路输入电阻与输出电阻的测量/29

2.4.6 幅频特性与通频带的测量/31

 2.5 基本电子测量仪器的使用/32

2.5.1 万用表/33

2.5.2 信号发生器/42

2.5.3 示波器/48

2.5.4 交流毫伏表/58

第3章 常用电子元器件/61

 3.1 电阻器/61

3.1.1 电阻器及其分类/61

3.1.2 电阻器的型号命名方法/62

3.1.3 电阻器的主要性能指标/63

3.1.4 电阻器阻值标示方法/64

3.1.5 敏感电阻/65

3.1.6 电阻器的简单测试/68

3.1.7 选用电阻器常识/70

 3.2 电容器/71

3.2.1 电容器及其分类/71

3.2.2 电容器的型号命名方法/73

3.2.3 电容器的主要性能指标/74

3.2.4 电容量标示方法/75

3.2.5 电容器的简单测试/75

3.2.6 选用电容器常识/76

 3.3 电感器/77

3.3.1 电感器及其分类/77

3.3.2 电感器的主要性能指标/78

3.3.3 电感器的简单测试/78

3.3.4 选用电感器常识/78

 3.4 半导体分立器件的简单识别与型号命名法/79

3.4.1 半导体分立器件型号命名法/79

3.4.2 二极管/84

3.4.3 三极管/87

 3.5 半导体集成电路/92

3.5.1 集成电路分类/92

3.5.2 集成电路的型号命名法/93

3.5.3 封装形式/95

 3.6 表面贴装元器件/95

3.6.1 电阻器/95

3.6.2 电容器/97

3.6.3 电感器/98

3.6.4 二极管及三极管/99

3.6.5 贴片晶振/99

第4章 直流稳压电源设计/100

 4.1 直流稳压电源的基本原理/100

4.1.1 整流电路/100

4.1.2 滤波电路/101

 4.2 集成稳压电路/102

4.2.1 三端固定式稳压器/102

4.2.2 三端可调式稳压器/104

 4.3 正、负输出稳压电源/104

 4.4 DC/DC电源变换/105

 4.5 斩波调压电源电路/106

 4.6 固定式稳压器构成的可调稳压电路/108

 4.7 受控稳压电源/109

 4.8 LCD显示器用负压电源/109

第5章 集成运算放大器应用电路设计/112

 5.1 放大器概述/112

 5.2 分立元器件放大电路设计/113

5.2.1 晶体管放大电路的设计/113

5.2.2 场效应管放大电路的设计/117

 5.3 集成运算放大器基本知识/119

5.3.1 概述/119

5.3.2 集成运算放大器的内部电路简介/120

5.3.3 常用运算放大器类型/122

5.3.4 集成运算放大器主要参数/125

5.3.5 理想集成运算放大器/127

5.3.6 集成运放的选用原则/129

 5.4 应用电路设计/132

5.4.1 简单电压放大电路设计/132

5.4.2 双电源交流电压放大电路设计/133

5.4.3 单电源交流电压放大电路设计/134

5.4.4 前置放大电路设计/135

5.4.5 差动放大电路设计/136

5.4.6 仪用放大电路设计/137

5.4.7 隔离放大器/139

5.4.8 采样保持放大电路设计/141

 5.5 有源滤波电路设计/143

5.5.1 滤波器分类/143

5.5.2 有源滤波器设计原理/146

5.5.3 有源滤波器设计实例/149

5.5.4 集成有源滤波器/156

 5.6 信号产生电路/157

5.6.1 矩形波产生电路/157

5.6.2 正弦波产生电路/159

5.6.3 三角波产生电路/160

5.6.4 锯齿波发生器/161

 5.7 变换电路/162

5.7.1 电压/频率、频率/电压变换电路/162

5.7.2 电流/电压变换电路/163

第6章 传感器及应用电路设计/164

 6.1 传感器概述/164

6.1.1 传感器的组成/165

6.1.2 传感器分类/166

6.1.3 传感器静态特性/168

6.1.4 传感器动态特性及指标/172

 6.2 温度传感器/175

6.2.1 金属热电阻温度传感器/175

6.2.2 热敏电阻/177

6.2.3 热电偶传感器/181

6.2.4 集成温度传感器/184

 6.3 光电传感器/192

6.3.1 光敏器件/192

6.3.2 几种常用的集成光电传感器及应用/194

6.3.3 应用电路/197

6.3.4 应用时需要注意的问题/198

 6.4 超声波传感器/199

6.4.1 基本原理及其特性/199

6.4.2 超声波传感器的发射/接收电路/201

6.4.3 集成超声波传感器/203

6.4.4 超声波传感器的应用/204

 6.5 霍尔传感器与应用电路/205

6.5.1 霍尔效应/205

6.5.2 霍尔元器件及基本电路/206

6.5.3 集成霍尔传感器及应用/208

 6.6 金属传感器/209

6.6.1 电感式接近开关/210

6.6.2 电容式接近开关/210

6.6.3 自制简易金属传感器电路/211

 6.7 气体传感器/212

 6.8 分立元器件制作的声音报警电路/213

第7章 功率驱动电路/215

 7.1 功率放大电路/215

 7.2 直流电机驱动接口电路/218

7.2.1 直流电机类型/218

7.2.2 直流电机电枢调速原理/218

7.2.3 直流电机电枢调速的电路设计/219

7.2.4 FPGA产生PWM波形/220

 7.3 步进电机及驱动电路/222

7.3.1 步进电机的构造/222

7.3.2 步进电机运转原理/223

7.3.3 步进电机工作方式/224

7.3.4 步进电机驱动电路/225

7.3.5 步进电机的性能指标及选择/233

 7.4 继电器驱动电路/236

 7.5 固态继电器驱动电路/239

7.5.1 固态继电器简介/239

7.5.2 固态继电器分类/241

7.5.3 固态继电器主要参数与选用/242

7.5.4 应用电路/245

第8章 综合设计实例/248

 8.1 峰值、有效值测量的模拟实现/248

8.1.1 峰值检波电路/248

8.1.2 真有效值检波/248

 8.2 峰值、有效值测量的数字实现/250

8.2.1 数字法实现峰值测量的原理/250

8.2.2 数字法实现有效值测量的原理/250

 8.3 自动增益控制电路/252

8.3.1 场效应管和运放实现/253

8.3.2 单片机控制实现/253

8.3.3 可变增益放大器实现/253

 8.4 线性集成运放组成的稳压电源设计/257

8.4.1 设计内容和要求/257

8.4.2 电路设计/258

8.4.3 元器件及参数选择/259

8.4.4 稳压电源调试/263

8.4.5 稳压电路指标测试/264

 8.5 经典超声波测距系统设计/265

8.5.1 工作原理/266

8.5.2 元器件选择/269

8.5.3 制作调试/270

 8.6 经典脉搏检测系统设计/272

8.6.1 设计内容和要求/272

8.6.2 脉搏波的特性/273

8.6.3 脉搏波检测原理/274

8.6.4 总体思路/275

8.6.5 单元电路设计/275

8.6.6 LM324集成运放特性/279

8.6.7 定时及显示控制电路设计/280

附录A 部分电气图形符号/283

 附录A.1 电阻器、电容器、电感器和变压器/283

 附录A.2 半导体管/283

 附录A.3 其他电气图形符号/284

参考文献/285