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测控电路设计与应用（第3版）
作者：郝晓剑 编
出版社：电子工业出版社
出版时间：2017-03-01
ISBN：9787121307157
定价：¥54.80
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内容简介
本书以测控电路设计为重点，较全面地介绍测控电路中典型单元电路的基本概念、原理、设计方法及应用实例等。重点讲述电路的外部特性，按照基本元器件级、电路级、系统级循序渐进的思路，提出系统级实用电路设计步骤和实现过程，使读者学会如何与传感器、计算机紧密结合，围绕“精、快、灵”和测控系统的要求来选用电路、设计电路、调试电路，提高读者的电路综合设计能力和创新能力。本书体系完整，概念清楚，理论联系实际，叙述浅显易懂，对测控电路设计有较强的指导和参考作用。全书共12章，第1章介绍测控电路的组成、功用及设计方法；第2章介绍传感器的基本概念和典型传感器的接口电路；第3～8章以模拟电路、集成电路为重点，介绍测控电路的典型单元电路设计方法，包括信号的放大、滤波、运算、转换、调制解调和振荡电路；第9章介绍典型执行器件的驱动电路；第10章介绍电路设计中的抗干扰技术；第11章介绍测控电路与计算机接口电路及应用，第12章提供多种测控系统电路设计实例，以供读者借鉴。
作者简介
郝晓剑教授，中北大学仪器与电子学院副院长，研究方向为光电仪器与动态测试技术；山西省高校工委、省教育厅党组联系的高级专家，中国计量测试学会会员；出版过多部著作和教材。
目录
绪论 1
第1章 测控电路概述 4
1．1 测控系统组成 4
1．2 测试系统设计要求 6
1．3 测控电路的功用及要求 8
1．3．1 测控电路的功能 8
1．3．2 测控电路的主要要求 9
1．3．3 测控电路的发展趋势 11
1．4 测控电路设计及优化 13
1．5 部件之间的连接与匹配 16
1．5．1 电器性能相互匹配问题 16
1．5．2 信号耦合方式和时序配合 18
思考与练习 19
第2章 传感器与接口电路 20
2．1 传感器技术基础 20
2．1．1 传感器的分类 20
2．1．2 传感器的主要技术特性指标 21
2．1．3 传感器的接口电路 25
2．1．4 传感器的选择 30
2．2 阻性传感器的接口电路 31
2．2．1 电压驱动方式 31
2．2．2 电流驱动方式 34
2．2．3 振荡器驱动方式 34
2．3 容性传感器的接口电路 35
2．4 电压输出型传感器的接口电路 36
2．5 电荷输出型传感器的接口电路 36
2．6 电流输出型传感器的接口电路 38
2．7 新型传感器的接口电路 38
2．7．1 ICP传感器的接口电路 38
2．7．2 光纤传感器的接口电路 40
2．7．3 数字输出传感器的接口电路 40
思考与练习 41
第3章 集成运算放大器电路设计 42
3．1 运算放大器基本原理和主要性能指标 43
3．1．1 集成运算放大器基础 43
3．1．2 集成运算放大器的主要参数及分类 44
3．2 集成运放的分析方法 47
3．2．1 基本分析方法 47
3．2．2 典型电路设计 48
3．3 测量放大电路设计 58
3．3．1 低漂移直流放大器设计 58
3．3．2 高输入阻抗放大器和低输入阻抗放大器设计 61
3．3．3 仪用放大器 64
3．3．4 可编程增益放大电路 66
3．3．5 隔离放大电路 70
3．3．6 前置放大电路的设计 75
3．3．8 锁相放大电路的应用 77
本章附录：电阻电容值的E系列值 80
思考与练习 80
第4章 信号的滤波 82
4．1 滤波器的基本知识 82
4．1．1 滤波器的分类 82
4．1．2 滤波器的主要特性指标 85
4．2 滤波器特性的逼近 86
4．2．1 巴特沃兹逼近 86
4．2．2 切比雪夫逼近 87
4．2．3 贝塞尔逼近 89
4．3 常用滤波电路结构 90
4．3．1 一阶滤波器电路 90
4．3．2 二阶滤波器电路 94
4．4 有源滤波器的设计 97
4．4．1 公式法 98
4．4．2 滤波器辅助设计软件 102
4．5 集成滤波器 106
4．5．1 开关电容滤波器 106
4．5．2 状态变量滤波器 107
4．6 滤波器设计实例：冲击波超压 测试系统抗混叠滤波器设计 107
4．6．1 被处理信号的分析 107
4．6．2 滤波器的设计 110
思考与练习 111
第5章 信号运算电路 112
5．1 差分运算电路 112
5．2 加法运算电路 113
5．3 减法运算电路 114
5．4 积分、微分运算电路 115
5．5 对数、反对数运算电路 117
5．6 模拟乘法器组成的运算电路 118
5．7 信号运算电路典型应用 124
5．8 集成运算放大器的应用技术 132
思考与练习 134
第6章 信号转换电路 136
6．1 采样保持（S/H）电路 136
6．2 电压比较电路 141
6．2．1 过零比铰器 141
6．2．2 单限比较器 142
6．2．3 滞回比较器 143
6．2．4 双限比较器 144
6．2．5 集成电压比较器 144
6．2．6 比较器的主要参数 145
6．3 电压频率转换电路 145
6．4 电压电流转换电路 148
6．5 波形变换 151
6．6 比较器应用实例：电压比较器LM339的常用方法 152
思考与练习 154
第7章 信号调制与解调电路 155
7．1 调制解调的功用与类型 155
7．2 调幅式测量电路 156
7．2．1 幅值调制与解调概念 156
7．2．2 调幅原理与方法 156
7．2．3 调幅波的解调 161
7．3 调频式测量电路 174
7．3．1 调频原理和方法 175
7．3．2 鉴频电路 176
7．4 相位调制与解调 181
7．4．1 相位调制 181
7．4．2 相位调制的解调 182
7．5 集成锁相环 183
7．6 脉冲宽度调制 187
思考与练习 189
第8章 振荡电路与信号源 191
8．1 振荡电路的作用和分类 191
8．2 正弦波振荡电路的基本原理 192
8．2．1 RC串并联电路的选频特性 193
8．2．2 文氏电桥振荡器 194
8．3 非正弦波振荡器的组成 195
8．4 晶体振荡器 197
8．5 集成波形发生器 200
思考与练习 205
第9章 执行器件的驱动电路 206
9．1 继电器 206
9．2 直流电动机 212
9．3 无刷直流电动机 218
9．4 步进电动机 223
思考与练习 232
第10章 测控电路的抗干扰措施 233
10．1 干扰源简介 233
10．1．1 干扰与噪声源 234
10．1．2 干扰与噪声的耦合方式 234
10．1．3 干扰与噪声抑制的一般措施 237
10．2 干扰抑制技术的基础知识 237
10．2．1 屏蔽技术 237
10．2．2 接地技术 239
10．2．3 隔离技术 241
10．2．4 布线技术 242
10．2．5 灭弧技术 243
10．2．6 其他抗干扰技术 244
10．3 电源干扰的抑制 244
10．3．1 电网干扰抑制技术 245
10．3．2 电源稳定净化技术 246
10．4 干扰抑制常用方法 250
思考与练习 252
第11章 测控电路与计算机接口电路 254
11．1 串行通信接口 254
11．1．1 同步串行通信与异步串行通信的区别 254
11．1．2 UART简介 255
11．1．3 UART的基本特点 255
11．1．4 基于FPGA的UART接口电路 256
11．1．5 UART接收发送模块VHDL编程实例 257
11．1．6 串行通信接口 262
11．2 PCI总线 265
11．2．1 PCI总线概述 265
11．2．2 PCI内部结构及外围信号 265
11．2．3 基于PCI9054从模式的数据采集卡设计与应用 266
11．3 USB接口 269
11．3．1 USB接口简介 269
11．3．2 FT245BM与FPGA的接口设计 269
11．3．3 基于PL2303的USB接口设计 272
11．3．4 基于CY7C68013的USB接口设计 274
11．4 Internet接口 278
11．4．1 基本概念 278
11．4．2 目前常用以太网接口芯片 278
11．4．3 DM9000A与FPGA的接口 279
11．4．4 网络接口常用调试工具 281
11．4．5 基于网络接口的光栅解调仪实例 281
11．4．6 UDP与ARP数据包设计 282
思考与练习 286
第12章 测控电路设计实例 287
12．1 瞬态高温测量及校准仪 287
12．1．1 蓝宝石光纤瞬态表面高温仪 287
12．1．2 瞬态表面温度动态校准仪 291
12．2 运动物体速度测试仪 295
12．2．1 创伤弹道研究专用激光测速靶 295
12．2．2 激光光幕原向反射触发信号源 301
12．2．3 定距测速法的应用探索 305
12．3 爆炸冲击波超压测试系统 312
12．3．1 测试方法 313
12．3．2 无线冲击波场超压测试系统原理 313
12．3．3 测试电路 314
12．3．4 测试结果 320
12．4 NDVI测量仪 321
12．5 电子磁罗盘定向测试系统 323
附录 测控电路设计与应用实验 333
参考文献 363
第1章 测控电路概述 4
1．1 测控系统组成 4
1．2 测试系统设计要求 6
1．3 测控电路的功用及要求 8
1．3．1 测控电路的功能 8
1．3．2 测控电路的主要要求 9
1．3．3 测控电路的发展趋势 11
1．4 测控电路设计及优化 13
1．5 部件之间的连接与匹配 16
1．5．1 电器性能相互匹配问题 16
1．5．2 信号耦合方式和时序配合 18
思考与练习 19
第2章 传感器与接口电路 20
2．1 传感器技术基础 20
2．1．1 传感器的分类 20
2．1．2 传感器的主要技术特性指标 21
2．1．3 传感器的接口电路 25
2．1．4 传感器的选择 30
2．2 阻性传感器的接口电路 31
2．2．1 电压驱动方式 31
2．2．2 电流驱动方式 34
2．2．3 振荡器驱动方式 34
2．3 容性传感器的接口电路 35
2．4 电压输出型传感器的接口电路 36
2．5 电荷输出型传感器的接口电路 36
2．6 电流输出型传感器的接口电路 38
2．7 新型传感器的接口电路 38
2．7．1 ICP传感器的接口电路 38
2．7．2 光纤传感器的接口电路 40
2．7．3 数字输出传感器的接口电路 40
思考与练习 41
第3章 集成运算放大器电路设计 42
3．1 运算放大器基本原理和主要性能指标 43
3．1．1 集成运算放大器基础 43
3．1．2 集成运算放大器的主要参数及分类 44
3．2 集成运放的分析方法 47
3．2．1 基本分析方法 47
3．2．2 典型电路设计 48
3．3 测量放大电路设计 58
3．3．1 低漂移直流放大器设计 58
3．3．2 高输入阻抗放大器和低输入阻抗放大器设计 61
3．3．3 仪用放大器 64
3．3．4 可编程增益放大电路 66
3．3．5 隔离放大电路 70
3．3．6 前置放大电路的设计 75
3．3．8 锁相放大电路的应用 77
本章附录：电阻电容值的E系列值 80
思考与练习 80
第4章 信号的滤波 82
4．1 滤波器的基本知识 82
4．1．1 滤波器的分类 82
4．1．2 滤波器的主要特性指标 85
4．2 滤波器特性的逼近 86
4．2．1 巴特沃兹逼近 86
4．2．2 切比雪夫逼近 87
4．2．3 贝塞尔逼近 89
4．3 常用滤波电路结构 90
4．3．1 一阶滤波器电路 90
4．3．2 二阶滤波器电路 94
4．4 有源滤波器的设计 97
4．4．1 公式法 98
4．4．2 滤波器辅助设计软件 102
4．5 集成滤波器 106
4．5．1 开关电容滤波器 106
4．5．2 状态变量滤波器 107
4．6 滤波器设计实例：冲击波超压 测试系统抗混叠滤波器设计 107
4．6．1 被处理信号的分析 107
4．6．2 滤波器的设计 110
思考与练习 111
第5章 信号运算电路 112
5．1 差分运算电路 112
5．2 加法运算电路 113
5．3 减法运算电路 114
5．4 积分、微分运算电路 115
5．5 对数、反对数运算电路 117
5．6 模拟乘法器组成的运算电路 118
5．7 信号运算电路典型应用 124
5．8 集成运算放大器的应用技术 132
思考与练习 134
第6章 信号转换电路 136
6．1 采样保持（S/H）电路 136
6．2 电压比较电路 141
6．2．1 过零比铰器 141
6．2．2 单限比较器 142
6．2．3 滞回比较器 143
6．2．4 双限比较器 144
6．2．5 集成电压比较器 144
6．2．6 比较器的主要参数 145
6．3 电压频率转换电路 145
6．4 电压电流转换电路 148
6．5 波形变换 151
6．6 比较器应用实例：电压比较器LM339的常用方法 152
思考与练习 154
第7章 信号调制与解调电路 155
7．1 调制解调的功用与类型 155
7．2 调幅式测量电路 156
7．2．1 幅值调制与解调概念 156
7．2．2 调幅原理与方法 156
7．2．3 调幅波的解调 161
7．3 调频式测量电路 174
7．3．1 调频原理和方法 175
7．3．2 鉴频电路 176
7．4 相位调制与解调 181
7．4．1 相位调制 181
7．4．2 相位调制的解调 182
7．5 集成锁相环 183
7．6 脉冲宽度调制 187
思考与练习 189
第8章 振荡电路与信号源 191
8．1 振荡电路的作用和分类 191
8．2 正弦波振荡电路的基本原理 192
8．2．1 RC串并联电路的选频特性 193
8．2．2 文氏电桥振荡器 194
8．3 非正弦波振荡器的组成 195
8．4 晶体振荡器 197
8．5 集成波形发生器 200
思考与练习 205
第9章 执行器件的驱动电路 206
9．1 继电器 206
9．2 直流电动机 212
9．3 无刷直流电动机 218
9．4 步进电动机 223
思考与练习 232
第10章 测控电路的抗干扰措施 233
10．1 干扰源简介 233
10．1．1 干扰与噪声源 234
10．1．2 干扰与噪声的耦合方式 234
10．1．3 干扰与噪声抑制的一般措施 237
10．2 干扰抑制技术的基础知识 237
10．2．1 屏蔽技术 237
10．2．2 接地技术 239
10．2．3 隔离技术 241
10．2．4 布线技术 242
10．2．5 灭弧技术 243
10．2．6 其他抗干扰技术 244
10．3 电源干扰的抑制 244
10．3．1 电网干扰抑制技术 245
10．3．2 电源稳定净化技术 246
10．4 干扰抑制常用方法 250
思考与练习 252
第11章 测控电路与计算机接口电路 254
11．1 串行通信接口 254
11．1．1 同步串行通信与异步串行通信的区别 254
11．1．2 UART简介 255
11．1．3 UART的基本特点 255
11．1．4 基于FPGA的UART接口电路 256
11．1．5 UART接收发送模块VHDL编程实例 257
11．1．6 串行通信接口 262
11．2 PCI总线 265
11．2．1 PCI总线概述 265
11．2．2 PCI内部结构及外围信号 265
11．2．3 基于PCI9054从模式的数据采集卡设计与应用 266
11．3 USB接口 269
11．3．1 USB接口简介 269
11．3．2 FT245BM与FPGA的接口设计 269
11．3．3 基于PL2303的USB接口设计 272
11．3．4 基于CY7C68013的USB接口设计 274
11．4 Internet接口 278
11．4．1 基本概念 278
11．4．2 目前常用以太网接口芯片 278
11．4．3 DM9000A与FPGA的接口 279
11．4．4 网络接口常用调试工具 281
11．4．5 基于网络接口的光栅解调仪实例 281
11．4．6 UDP与ARP数据包设计 282
思考与练习 286
第12章 测控电路设计实例 287
12．1 瞬态高温测量及校准仪 287
12．1．1 蓝宝石光纤瞬态表面高温仪 287
12．1．2 瞬态表面温度动态校准仪 291
12．2 运动物体速度测试仪 295
12．2．1 创伤弹道研究专用激光测速靶 295
12．2．2 激光光幕原向反射触发信号源 301
12．2．3 定距测速法的应用探索 305
12．3 爆炸冲击波超压测试系统 312
12．3．1 测试方法 313
12．3．2 无线冲击波场超压测试系统原理 313
12．3．3 测试电路 314
12．3．4 测试结果 320
12．4 NDVI测量仪 321
12．5 电子磁罗盘定向测试系统 323
附录 测控电路设计与应用实验 333
参考文献 363
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