本書是為“電路”課程編寫的基于NI myDAQ教學(xué)平臺的實驗與上機(jī)指導(dǎo)書。內(nèi)容分為5章,包括NI綜述、NI myDAQ電路基礎(chǔ)實驗、Multisim電路仿真、電路綜合實驗以及基于LabVIEW的電路設(shè)計。本書以驗證、鞏固和加深電路的理論知識為主,以注重培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力、綜合分析能力、解決問題能力以及科研創(chuàng)新能力為目標(biāo),對傳統(tǒng)的電路基礎(chǔ)實驗和電路仿真實驗內(nèi)容進(jìn)行了豐富和完善;基于多年的教學(xué)成果,緊扣電路原理,結(jié)合大學(xué)本科一年級、二年級其他課程,適當(dāng)引入后續(xù)課程的知識,增加了綜合實驗和設(shè)計實驗內(nèi)容。
實驗教學(xué)對于培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能、科學(xué)精神和創(chuàng)新能力具有無可替代的意義!半娐贰闭n程是高等學(xué)校電氣信息類專業(yè)本科生必修的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。為配合“電路”課程建設(shè),更好地進(jìn)行電路實驗教學(xué),保證和提高實驗教學(xué)質(zhì)量,我們積極開展了基于NI myDAQ的自主電路實驗教學(xué)改革,對原有的電路實驗和電路仿真內(nèi)容進(jìn)行了充實和豐富,并結(jié)合多年的教學(xué)成果,開設(shè)了綜合和基于LabVIEW的電路設(shè)計實驗。
本書是基于NI myDAQ的自主電路實驗教材,在編寫過程中強(qiáng)調(diào)自主實驗,即以學(xué)生為主體,自行開展實驗。因此,本書將電路基礎(chǔ)、Multisim仿真、綜合實驗及基于LabVIEW的設(shè)計實驗內(nèi)容均列入其中,構(gòu)成一個完整的實驗教學(xué)體系。同時,將Multisim仿真、手動實驗、數(shù)據(jù)采集、LabVIEW數(shù)據(jù)流編程及程序設(shè)計語言編程等多種實驗方法及手段納入實驗教學(xué)中,開闊學(xué)生的視野,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,使學(xué)生明白“電路”課程不再是一門枯燥、抽象的課程,而是一門理論與實踐有機(jī)結(jié)合、會創(chuàng)造無窮可能的課程。
本書的宗旨是以驗證、鞏固和加深電路理論知識為主,以培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力、綜合分析能力、解決問題能力以及科研創(chuàng)新能力為目標(biāo),內(nèi)容涵蓋NI綜述、NI myDAQ電路基礎(chǔ)實驗、Multisim電路仿真、電路綜合實驗以及基于LabVIEW的電路設(shè)計共5個章節(jié),38個實驗。
第1章為NI綜述,主要介紹基于NI myDAQ的電路實驗、NI myDAQ簡介、NI Multisim 2013及NI LabVIEW2013。在NI myDAQ簡介章節(jié)中,主要介紹了它的接口、軟件安裝、硬件設(shè)置、虛擬儀器性能指標(biāo)及虛擬儀器軟面板等內(nèi)容。另外,通過具體實例介紹了NI myDAQ教學(xué)平臺中的兩個工具軟件Multisim和LabVIEW。
第2章為NI myDAQ電路基礎(chǔ)實驗,結(jié)合NI myDAQ虛擬儀器的功能,在通過實驗驗證電路理論的同時,介紹了虛擬儀器的使用方法,引導(dǎo)學(xué)生通過虛擬儀器觀察、思考及分析實驗過程、現(xiàn)象和原理。為便于學(xué)生自行開展實驗,每個實驗都附有NI myDAQ使用示例。內(nèi)容包括: 二端元件電阻的測量、可調(diào)電壓源與電流源的實現(xiàn)、基爾霍夫定律和疊加定理、戴維南等效電路和諾頓等效電路的確定、基本運(yùn)算電路、一階動態(tài)電路的過渡過程、電容的測量、RC選頻網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)、負(fù)阻抗變換器以及方波三角波發(fā)生器,共10個實驗。
第3章為Multisim電路仿真,每個仿真實驗都有詳細(xì)的操作步驟及結(jié)果展示,便于學(xué)生在課外自學(xué)。內(nèi)容包括:受控源電路、線性電路的疊加性與齊次性、二階電路的時域分析、RLC串聯(lián)電路的諧振、功率因數(shù)的提高、交直流電路最大功率傳輸?shù)姆抡鏈y試、三相電路、具有互感的電路、帶通濾波電路及范德坡振蕩電路,共10個實驗。
第4章為電路綜合實驗,以工程實際為背景,需要學(xué)生綜合應(yīng)用電路理論、測量技術(shù)、程序設(shè)計以及工程仿真分析等相關(guān)知識完成實驗。實驗分層設(shè)計,學(xué)生可根據(jù)所選層次自行設(shè)計實驗方法、安排實驗進(jìn)度、完成實驗任務(wù)并撰寫實驗報告。本章節(jié)的特色在于作者對每個實驗都提供了參考信息,可使學(xué)生在參考信息的提示下,開拓思路,對實驗內(nèi)容自行拓展。內(nèi)容包括:電阻網(wǎng)絡(luò)有限可測點(diǎn)的故障診斷、空心電感設(shè)計程序的研制、無損耗傳輸線的研究、受控源電路模擬變壓器、護(hù)眼燈的原理探究——移相電路、溫度檢測電路的實現(xiàn)、電流互感器同名端測定儀的實現(xiàn)及電壓越限報警電路的制作,共8個實驗。
第5章為基于LabVIEW的電路設(shè)計,結(jié)合電路理論及LabVIEW選取具有典型性、趣味性的實驗項目,通過電路設(shè)計、搭建實際電路、數(shù)據(jù)采集以及LabVIEW數(shù)據(jù)流編程等一系列實驗過程,使學(xué)生提前接受畢業(yè)設(shè)計訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析和綜合設(shè)計能力,增強(qiáng)學(xué)生的自信心,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)激情,培育學(xué)生的科研創(chuàng)新能力。本章節(jié)的特色在于作者對每個實驗都提供了包括設(shè)計原理、Multisim仿真、NI myDAQ數(shù)據(jù)采集功能的設(shè)置、LabVIEW 前面板及程序框圖的設(shè)計示例,可開闊學(xué)生思路,引導(dǎo)學(xué)生科研創(chuàng)新。內(nèi)容包括:延時器電路的設(shè)計、數(shù)-模轉(zhuǎn)換解碼電路的設(shè)計、惠斯通電橋煙霧探測器的設(shè)計、音效電路的實現(xiàn)、電壓頻率變換器電路的設(shè)計、光照檢測電路的設(shè)計、催眠曲播放電路的設(shè)計、峰值檢測電路的設(shè)計、電抗器匝間短路報警電路的設(shè)計及保密通信的研究——混沌同步電路的設(shè)計,共10個實驗。
本書內(nèi)容豐富、全面,富有代表性、趣味性及先進(jìn)性;編排按先易后難、先基本后綜合再創(chuàng)新的順序,具有層次化、模塊化的結(jié)構(gòu),便于選用。
本書由應(yīng)柏青、趙彥珍、鄒建龍和沈瑤編寫。馬西奎教授作為主審對本書進(jìn)行了細(xì)致嚴(yán)格的審閱,在此,編者向他致以衷心的感謝。此外,參加實驗教學(xué)改革實踐活動的有陳欣琰、范新凱、王一凱和蔡宇麟等同學(xué),他們的實踐活動為本書提供了詳實的實驗數(shù)據(jù),在此對他們所做的工作表示感謝。
限于作者的水平和實踐經(jīng)驗,書中定有不少疏漏和不足之處,敬請讀者賜教。來信請寄西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,或者可通過電子郵件磠樀琀甀無攙甀揠渀與我們聯(lián)系。
編者
前言
第1章NI綜述
11基于NI myDAQ的電路實驗
111電路實驗的目的
112電路實驗的基本要求
113本書特色
12NI myDAQ簡介
121NI myDAQ設(shè)備
122接口說明
123軟件安裝
124硬件設(shè)置
125虛擬儀器性能指標(biāo)
126虛擬儀器軟面板
13NI Multisim 2013概述
131Multisim簡介
132Multisim 2013特點(diǎn)
133常用元器件庫
134常用虛擬儀器儀表
135常用分析方法
136電路仿真的步驟
137電路仿真實例
14LabVIEW 2013概述
141LabVIEW簡介
142LabVIEW 2013編程環(huán)境
143VI建立實例
第2章電路基礎(chǔ)實驗
21二端元件電阻的測量
22可調(diào)電壓源與電流源的實現(xiàn)
23基爾霍夫定律和疊加定理
24戴維南等效電路和諾頓等效電路的
確定
25基本運(yùn)算電路
26一階動態(tài)電路的過渡過程
27電容的測量
28RC選頻網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)
29負(fù)阻抗變換器
210方波三角波發(fā)生器
第3章電路仿真實驗
31受控源電路
32線性電路的疊加性與齊次性
33二階電路的時域分析
34RLC串聯(lián)電路的諧振
35功率因數(shù)的提高
36交直流電路最大功率傳輸?shù)?nbsp;
仿真測試
37三相電路
38具有互感的電路
39帶通濾波電路
310范德坡振蕩電路
第4章電路綜合實驗
41電阻網(wǎng)絡(luò)有限可測點(diǎn)的故障診斷
42空心電感設(shè)計程序的研制
43無損耗傳輸線的研究
44受控源電路模擬變壓器
45護(hù)眼燈的原理探究——移相電路
46溫度檢測電路的實現(xiàn)
47電流互感器同名端測定儀的實現(xiàn)
48電壓越限報警電路的制作
第5章基于LabVIEW的電路設(shè)計
51延時器電路的設(shè)計
52數(shù)-模轉(zhuǎn)換解碼電路的設(shè)計
53惠斯通電橋煙霧探測器的設(shè)計
54音效電路的實現(xiàn)
55電壓頻率變換器電路的設(shè)計
56光照檢測電路的設(shè)計
57催眠曲播放電路的設(shè)計
58峰值檢測電路的設(shè)計
59電抗器匝間短路報警電路的設(shè)計
510保密通信的研究——混沌同步電路的
設(shè)計
附錄
附錄A相關(guān)器材介紹
A1電阻、電感和電容
A2二極管
A3運(yùn)算放大器
A4集成穩(wěn)壓器
A5NE555集成電路
A6繼電器HF-49F
A7光耦LP521
A8蜂鳴器
A9晶體管
A10EIC-102B面包板介紹
附錄B相關(guān)儀器介紹
B1YS1127微波信號發(fā)生器
B2YS3892選頻放大器
附錄CPSpice 9 工程軟件使用介紹
C1PSpice 9 功能簡介
C2運(yùn)行要求
C3PSpice 9電路仿真過程
附錄D基于NI myDAQ可開展的
研究項目
參考文獻(xiàn)