模拟与数字电路基础实验

目录

第1篇 模拟电子学基础实验

§1.1线性电路的仿真

1.1.1OrCAD的使用

1.1.1.1电路原理图输入Capture操作步骤

1.1.1.2电路仿真PSpice操作步骤

1.1.2无源RLC线性电路特性

1.1.2.1一阶低通系统

1.1.2.2一阶高通系统

1.1.2.3二阶低通系统

1.1.2.4二阶高通系统

1.1.2.5二阶带通系统

1.1.2.6二阶带阻系统

1.1.3实验内容

1.1.3.1一阶低通和高通电路仿真分析

1.1.3.2二阶低通和高通电路仿真分析

1.1.3.3二阶带通和带阻电路仿真分析

1.1.4实验步骤

1.1.4.1无源RLC线性电路原理图输入

1.1.4.2无源RLC线性电路阶跃响应的瞬态分析

1.1.4.3无源RLC线性电路正弦响应的瞬态分析

1.1.4.4无源RLC线性电路的交流分析

1.1.4.5实验数据记录

§1.2晶体管单级放大器的分析

1.2.1实验原理

1.2.1.1双极型管共射放大器

1.2.1.2MOSFET共源放大器

1.2.2实验内容

1.2.2.1双极型管共射放大器分析

1.2.2.2绝缘栅型场效应管共源放大器分析

1.2.2.3实验数据记录

§1.3晶体管多级放大器的分析

1.3.1实验原理

1.3.1.1共射放大器特性

1.3.1.2共基放大器特性

1.3.1.3共集放大器特性

1.3.2实验内容

1.3.2.1多级放大器的瞬态分析

1.3.2.2多级放大器的交流分析

1.3.2.3实验数据记录

§1.4差动放大电路的分析

1.4.1实验原理

1.4.1.1基本型差动放大器

1.4.1.2恒流源型差动放大器

1.4.1.3有源负载型差动放大器

1.4.2实验内容

1.4.2.1差动放大器的瞬态分析

1.4.2.2差动放大器的交流扫描分析*

1.4.2.3实验数据记录

§1.5负反馈放大电路的分析

1.5.1实验原理

1.5.1.1负反馈系统组态

1.5.1.2负反馈系统特性

1.5.2实验内容

1.5.2.1电压串联负反馈放大电路的分析

1.5.2.2电流串联负反馈放大电路的分析*

1.5.2.3电压并联负反馈放大电路的分析*

1.5.2.4电流并联负反馈放大电路的分析

1.5.2.5数据记录

§1.6运算放大器及其信号处理电路的分析

1.6.1实验原理

1.6.1.1运算放大器特性

1.6.1.2信号处理电路

1.6.1.3有源滤波器

1.6.2实验内容

1.6.2.1运算放大器特性分析

1.6.2.2加运算电路分析

1.6.2.3积分与微分运算电路分析

1.6.2.4有源滤波器电路分析

1.6.2.5数据记录

§1.7信号波形发生电路的分析

1.7.1实验原理

1.7.1.1Wien正弦波振荡器

1.7.1.2非正弦波振荡器

1.7.2实验内容

1.7.2.1Wien正弦波振荡器分析

1.7.2.2非正弦波振荡器分析*

1.7.2.3数据记录

§1.8串联型调整管稳压电源的分析

1.8.1实验原理

1.8.1.1变压器

1.8.1.2整流与滤波电路

1.8.1.3稳压电路

1.8.1.4稳压电源主要指标

1.8.2实验内容

1.8.2.1输出电压范围分析

1.8.2.2稳压系数分析

1.8.2.3输出阻抗分析*

1.8.2.4滤波电压纹波分析*

1.8.2.5数据记录

§1.9OrCAD使用指南

1.9.1电路原理图输入Capture

1.9.1.1电路原理图的基本结构

1.9.1.2设计项目管理

1.9.1.3PSpice数据表示

1.9.1.4元件(Part)与库(Library)

1.9.1.5元器件的放置(Place/Part)

1.9.1.6电源与接地符号的放置(Place/Power和Place/Ground)

1.9.1.7端口连接符号的放置(Place/OffPage Connector)

1.9.1.8互连线的绘制(Place/Wire)

1.9.1.9电连接结点的放置(Place/Junction)

1.9.1.10节点名的放置(Place/Net Alias)

1.9.1.11总线

1.9.1.12电路图的编辑修改

1.9.1.13元器件属性参数的编辑修改

1.9.2电路仿真PSpice

1.9.2.1输出变量表示

1.9.2.2直流工作点分析(Bias Point)

1.9.2.3直流特性扫描分析(DC Sweep)

1.9.2.4交流小信号频率特性分析(AC Sweep)

1.9.2.5瞬态特性分析(Time Domain(Transient))

1.9.2.6输入激励信号

1.9.2.7波形显示和分析模块Probe

§1.10放大器参数测试以及无源器件参数系列

1.10.1放大器参数测试的实验方法

1.10.1.1最大动态范围Vopp的测试

1.10.1.2放大器输入阻抗ri的测试

1.10.1.3放大器输出电阻ro的测试

1.10.1.4放大器增益的测试

1.10.1.5放大器幅频特性的测试

1.10.2无源器件参数系列

1.10.2.1电阻参数系列

1.10.2.2电容参数系列

1.10.2.3电感参数系列

第2篇 数字逻辑基础实验

§2.1数字EDA软件入门

2.1.1设计软件ISE的使用

2.1.1.1进入设计环境

2.1.1.2进入电原理图编辑器

2.1.1.3编辑电原理图

2.1.1.4逻辑功能验证

2.1.1.5设计实现和时序仿真

2.1.2实验内容

2.1.2.1输入电原理图

2.1.2.2设计后续处理

2.1.2.3实验预习

2.1.2.4实验报告要求

§2.2组合电路的分析和验证

2.2.1实验原理

2.2.2实验内容

2.2.2.1编码器电路分析

2.2.2.2组合电路分析1*

2.2.2.3组合电路分析2*

2.2.2.4实验预习报告内容

2.2.2.5实验报告要求

§2.3组合电路(７段译码器与编码器)的设计

2.3.1实验原理

2.3.2实验内容

2.3.2.1设计7段数码显示器译码电路

2.3.2.2设计42优先编码器*

2.3.2.3实验预习报告内容

2.3.2.4实验报告要求

§2.4层次化的设计方法(全加器设计)

2.4.1实验原理

2.4.2实验内容

2.4.2.1用层次化的方法设计4位加法器电路

2.4.2.2用已验证的4位加法器宏单元组成一个8位的加减器*

2.4.2.3实验预习报告内容

2.4.2.4实验报告要求

§2.5迭代设计法(4位全加器与数据比较器的设计)

2.5.1实验原理

2.5.2实验内容

2.5.2.1设计采用超前进位技术的4位加法器

2.5.2.2采用迭代的方法设计一个4位的数据比较器

2.5.2.3实验预习报告内容

2.5.2.4实验报告要求

§2.6算术逻辑单元的设计*

2.6.1实验原理

2.6.2实验内容

§2.7触发器及基本应用电路

2.7.1实验原理

2.7.1.1触发器的转换

2.7.1.2二进制异步计数器

2.7.1.3移位寄存器

2.7.2实验内容

2.7.2.1触发器与锁存器的性能比较

2.7.2.2触发器形式的变化

2.7.2.3异步计数器的基本性能分析

2.7.2.4异步计数器的工作过程分析

2.7.2.5移位寄存器分析*

2.7.2.6实验预习报告内容

2.7.2.7实验报告要求

§2.8同步计数器与应用

2.8.1实验原理

2.8.2实验内容

2.8.2.1同步计数器的基本性能分析

2.8.2.2构成秒信号发生器

2.8.2.310进制计数器和6进制计数器的设计

2.8.2.4电子秒表电路设计

2.8.2.5带冗余状态的同步时序电路的设计*

2.8.2.6实验预习报告内容

2.8.2.7实验报告要求

§2.9顺序脉冲信号发生器

2.9.1实验原理

2.9.2实验内容

2.9.2.1计数器与译码器构成的顺序脉冲信号发生器

2.9.2.2环型计数器构成的顺序脉冲信号发生器

2.9.2.3伪随机序列发生器*

2.9.2.4实验预习报告内容

2.9.2.5实验报告要求

§2.10状态机设计(自动售货机)

2.10.1实验原理

2.10.2实验内容

2.10.2.1自动售货机控制电路设计

2.10.2.2自动售货机控制电路的改进*

2.10.2.3实验预习报告内容

2.10.2.4实验报告要求

§2.11交通灯控制器*

2.11.1实验原理

2.11.2实验内容

§2.12逻辑单元图形符号

§2.13FPGA结构数据下载

2.13.1实验开发板FPGA外围设备

2.13.1.1系统电源与结构文件数据下载方式选择

2.13.1.2外围输入设备的FPGA芯片管脚定义

2.13.1.3外围输出设备的FPGA芯片管脚定义

2.13.1.4外围双向设备的FPGA芯片管脚定义

2.13.2结构文件数据配置下载的准备

2.13.2.1接通FPGA开发板电源和JATG下载线

2.13.2.2完成项目顶层电路原理图的编辑与修改

2.13.2.3分配FPGA管脚

2.13.3下载结构文件数据到FPGA芯片内部RAM

2.13.3.1指定bit编程文件

2.13.3.2下载bit文件到FPGA芯片内部RAM

2.13.4下载结构文件数据到FPGA芯片外部EEPROM

2.13.4.1指定mcs编程文件

2.13.4.2下载mcs文件到FPGA芯片外部EEPROM

第3篇 印刷电路板设计基础实验

§3.1单面印刷电路板设计

3.1.1印刷电路板设计原理

3.1.1.1印刷电路板层次结构

3.1.1.2印刷电路板元件布局

3.1.1.3印刷电路板布线

3.1.2Altium Designer使用入门

3.1.2.1新建电路板工程项目

3.1.2.2电路原理图编辑

3.1.2.3印刷电路板设计

3.1.3实验内容

3.1.3.1晶体振荡器电路原理图编辑

3.1.3.2晶体振荡器电路印刷板设计

3.1.4实验步骤

3.1.4.1新建电路板工程项目

3.1.4.2电路原理图的编辑

3.1.4.3印刷电路板的编辑

§3.2双面印刷电路板设计

3.2.1实验原理

3.2.1.1金属化过孔与双面走线

3.2.1.2双面印刷电路板设计预处理

3.2.1.3双面印刷电路板设计规则设置

3.2.1.4双面印刷电路板设计自动布线

3.2.1.5双面印刷电路板设计后续处理

3.2.2实验内容

3.2.2.1三位数字频率计电路原理图编辑

3.2.2.2三位数字频率计印刷电路板设计

§3.3原理图元件符号创建

3.3.1实验原理

3.3.1.1原理图元件符号库文件管理

3.3.1.2原理图元件符号的创建

3.3.2实验内容

3.3.2.1RS485总线驱动接收器元件符号的创建

3.3.2.2RS232/RS485总线转换电路原理图编辑

3.3.2.3RS232/RS485总线转换电路的PCB设计

§3.4印刷板图元件创建

3.4.1实验原理

3.4.1.1印刷板元件封装图形库文件管理

3.4.1.2印刷板元件封装图形的创建

3.4.2实验内容

3.4.2.1７段数码显示器元件符号的创建

3.4.2.2三位数字动态扫描显示电路原理图编辑

3.4.2.3三位数字动态扫描显示电路的PCB设计

§3.5Altium Designer使用指南

3.5.1层次电路原理图编辑方法

3.5.1.1层次电路元件序号标识形式

3.5.1.2建立层次电路

3.5.2印刷电路板后续处理

3.5.2.1敷铜区放置

3.5.2.2设置泪滴焊盘及泪滴过孔

参考文献

“模拟电子学基础”和“数字逻辑基础”是复旦大学理科技术类基础平台课程，《模拟与数字电路基础实验》是这两门课程的配套实验教材．教材编写的立足点是使用当代EDA工具进行基础实验仿真教学，以有限课时对理论课程涉及的理论与概念进行全面分析与验证，从而能够使绝大多数学生充分理解及掌握理论基础概念、培养对电子信息类课程的学习兴趣、提高对电子信息类课程的分析与解决问题的能力．
本书内容分为模拟电子学基础实验、数字逻辑基础实验及印刷电路板设计基础实验共3个部分：第一部分内容涵盖“模拟电子学基础”课程的基本概念，包括线性电路分析、晶体管单级放大器分析、多级放大器分析、差动放大器分析、负反馈放大器分析、信号处理电路分析、信号发生器分析、直流电源分析等8个实验；第二部分内容涵盖“数字逻辑基础”课程的基本概念，包括数字EDA软件入门、组合电路的分析和验证、组合电路(7段译码器与编码器)的设计、层次化的设计方法(全加器设计)、迭代设计法(四位全加器与数据比较器的设计)、算术逻辑单元的设计、触发器及基本应用电路、同步计数器与应用、顺序脉；中信号发生器、状态机设计(自动售货机)、交通灯控制器等11个实验；第三部分内容与电子工程实习环节相结合，包括单面印刷电路板手工设计、双面印刷电路板手工及自动设计、电路原理图元件符号创建、印刷电路板元件封装符号创建等4个实验．本书所有实验也适于电路的实际制作与仪器测量．