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。
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MultisimDesigner14.0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
何宾，著名的嵌入式技术和EDA技术专家，长期从事电子设计自动化方面的教学和科研工作，与全球多家知名的半导体厂商和EDA工具厂商大学计划保持紧密合作。目前已经出版嵌入式和EDA方面的著作近30部，内容涵盖电路仿真、电路设计、可编程逻辑器件、数字信号处理、单片机、嵌入式系统、片上可编程系统等。典型的代表作有《Xilinx FPGA设计*威指南》、《Altium Designer13.0电路设计、仿真与验证*威指南》、《Xilinx FPGA数字设计-从门级到行为级的双重描述》、《Xilinx FPGA数字信号处理*威指南-从HDL、模型到C的描述》、《模拟与数字系统协同设计*威指南-Cypress集成开发环境》、《STC单片机原理及应用》、《Altium Designer15.0电路仿真、设计、验证与工艺实现*威指南》、《STC单片机C语言程序设计》。
第1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
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