模擬與數(shù)字電路實驗

第1篇 模擬電子學(xué)基礎(chǔ)實驗

§1.1 線性電路的仿真

線性電路是指完全由線性元件、獨立源或線性受控源構(gòu)成的電路。線性就是指輸入和輸出之間關(guān)系可以用線性函數(shù)表示。 齊次，非齊次是指方程中有沒有常數(shù)項，即所有激勵同時乘以常數(shù)k時，所有響應(yīng)也將乘以k。

含有除獨立電源之外的非線性元件的電路。電工中常利用某些元器件的非線性。這里的非線性元件不包括獨立電源。例如，避雷器的非線性特性表現(xiàn)為高電壓下電阻值變小，這可用于保護(hù)雷電下的電工設(shè)備。非線性元器件在電工中得到廣泛應(yīng)用。例如避雷器的非線性特性表現(xiàn)在高電壓下電阻值變小，這性質(zhì)被用來保護(hù)雷電下的電工設(shè)備;鐵心線圈的非線性由磁場的磁飽和引起，這性質(zhì)被用來制造直流電流互感器。非線性電路的研究和其他學(xué)科的非線性問題的研究相互促進(jìn)。20世紀(jì)20年代，荷蘭人B.范德坡爾描述電子管振蕩電路的方程成為研究混沌的先聲。非線性元件電路是指由非線性元件構(gòu)成的電路,如線圈,電容等夠成的LR,CR,LC,LCR電路等,這些可構(gòu)成微分電路或積分電路,這就是非線性電路。

1.1.1 OrCAD的使用

1.1.1.1 EDA簡介

1.1.1.2 電路原理圖輸入Capture操作步驟

1.1.1.3 電路仿真PSpice操作步驟

1.1.2 無源RLC線性電路特性

1.1.2.1 一階系統(tǒng)

1.1.2.2 二階系統(tǒng)

1.1.3 實驗內(nèi)容

1.1.3.1 一階低通和高通電路仿真分析

1.1.3.2 二階低通和高通電路仿真分析

1.1.3.3 二階帶通和帶阻電路仿真分析

1.1.4 實驗步驟

1.1.4.1 無源RLC線性電路原理圖輸入

1.1.4.2 無源RLC線性電路的瞬態(tài)分析

1.1.4.3 無源RLC線性電路的交流分析

1.1.4.4 實驗數(shù)據(jù)記錄

§1.2 晶體管單級放大器的分析

1.2.1 實驗原理

1.2.1.1 雙極型管共射放大器

1.2.1.2 MOSFET共源放大器

1.2.2 實驗內(nèi)容

1.2.2.1 雙極型管共射放大器分析

1.2.2.2 絕緣柵型場效應(yīng)管共源放大器分析

1.2.2.3 實驗數(shù)據(jù)記錄

§1.3 晶體管多級放大器的分析

1.3.1 實驗原理

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 實驗內(nèi)容

1.3.2.1 多級放大器的瞬態(tài)分析

1.3.2.2 多級放大器的交流分析

1.3.2.3 實驗數(shù)據(jù)記錄

§1.4 差動放大電路的分析

1.4.1 實驗原理

1.4.1.1 基本型差動放大器

1.4.1.2 恒流源型差動放大器

1.4.1.3 有源負(fù)載型差動放大器

1.4.2 實驗內(nèi)容

1.4.2.1 差動放大器的瞬態(tài)分析

1.4.2.2 差動放大器的交流掃描分析

1.4.2.3 實驗數(shù)據(jù)記錄

§1.5 負(fù)反饋放大電路的分析

1.5.1 實驗原理

1.5.1.1 負(fù)反饋系統(tǒng)組態(tài)

1.5.1.2 負(fù)反饋系統(tǒng)特性

1.5.2 實驗內(nèi)容

1.5.2.1 電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路的分析

1.5.2.2 電流串聯(lián)負(fù)反饋放大電路的分析

1.5.2.3 電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路的分析

1.5.2.4 電流并聯(lián)負(fù)反饋放大電路的分析

1.5.2.5 數(shù)據(jù)記錄

§1.6 運算放大器及其信號處理電路的分析

1.6.1 實驗原理

1.6.1.1 運算放大器特性

1.6.1.2 信號處理電路

1.6.1.3 有源濾波器

1.6.2 實驗內(nèi)容

1.6.2.1 運算放大器特性分析

1.6.2.2 加運算電路分析

1.6.2.3 積分與微分運算電路分析

1.6.2.4 有源濾波器電路分析

1.6.2.5 數(shù)據(jù)記錄

§1.7 信號波形發(fā)生電路的分析

1.7.1 實驗原理

1.7.1.1 Wien正弦波振蕩器

1.7.1.2 非正弦波振蕩器

1.7.2 實驗內(nèi)容

1.7.2.1 Wien正弦波振蕩器分析

1.7.2.2 非正弦波振蕩器分析

1.7.2.3 數(shù)據(jù)記錄

§1.8 串聯(lián)型調(diào)整管穩(wěn)壓電源的分析

1.8.1 實驗原理

1.8.1.1 變壓器

1.8.1.2 整流與濾波電路

1.8.1.3 穩(wěn)壓電路

1.8.1.4 穩(wěn)壓電源主要指標(biāo)

1.8.2 實驗內(nèi)容

1.8.2.1 輸出電壓范圍分析

1.8.2.2 穩(wěn)壓系數(shù)分析

1.8.2.3 輸出阻抗分析

1.8.2.4 濾波電壓紋波分析

1.8.2.5 數(shù)據(jù)記錄

§1.9 OrCAD使用指南

1.9.1 電路原理圖輸入Capture

1.9.1.1 電路原理圖的基本結(jié)構(gòu)

1.9.1.2 設(shè)計項目管理

1.9.1.3 PSpice數(shù)據(jù)表示

1.9.1.4 元件(Part)與庫(Library)

1.9.1.5 元器件的放置(Place/Part)

1.9.1.6 電源與接地符號的放置(Place/Power和Place/Ground)

1.9.1.7 端口連接符號的放置(Place/OffˉPage Connector)

1.9.1.8 互連線的繪制(Place/Wire)

1.9.1.9 電連接結(jié)點的放置(Place/Junction)

1.9.1.10 節(jié)點名的放置(Place/Net Alias)

1.9.1.11 總線

1.9.1.12 電路圖的編輯修改

1.9.1.13 元器件屬性參數(shù)的編輯修改

1.9.2 電路仿真PSpice

1.9.2.1 輸出變量表示

1.9.2.2 直流工作點分析(Bias Point)

1.9.2.3 直流特性掃描分析(DC Sweep)

1.9.2.4 交流小信號頻率特性分析(AC Sweep)

1.9.2.5 瞬態(tài)特性分析(Time Domain(Transient))

1.9.2.6 輸入激勵信號

1.9.2.7 波形顯示和分析模塊Probe

§1.10 放大器參數(shù)測試以及無源器件參數(shù)系列

1.10.1 放大器參數(shù)測試的實驗方法

1.10.1.1 最大動態(tài)范圍Vopp 的測試

1.10.1.2 放大器輸入阻抗Ri 的測試

1.10.1.3 放大器輸出電阻Ro的測試

1.10.1.4 放大器增益的測試

1.10.1.5 放大器幅頻特性的測試

1.10.2 無源器件參數(shù)系列

1.10.2.1 電阻參數(shù)系列

1.10.2.2 電容參數(shù)系列

1.10.2.3 電感參數(shù)系列

第2篇 數(shù)字邏輯基礎(chǔ)實驗

§2.1 數(shù)字EDA軟件入門

2.1.1 利用EDA工具設(shè)計數(shù)字電路的基本流程

2.1.2 以電原理圖為頂層的設(shè)計

2.1.2.1 進(jìn)入設(shè)計環(huán)境

2.1.2.2 進(jìn)入電原理圖編輯器

2.1.2.3 編輯電原理圖

2.1.2.4 后續(xù)處理

2.1.3 實驗內(nèi)容

2.1.3.1 輸入電原理圖

2.1.3.2 設(shè)計后續(xù)處理

2.1.3.3 實驗預(yù)習(xí)

2.1.3.4 實驗報告要求

§2.2 組合電路的分析和驗證

2.2.1 實驗原理

2.2.2 實驗內(nèi)容

2.2.2.1 編碼器電路分析

2.2.2.2 組合電路分析1

2.2.2.3 組合電路分析2

2.2.2.4 實驗預(yù)習(xí)報告內(nèi)容

2.2.2.5 實驗報告要求

§2.3 組合電路(7段譯碼器與編碼器)的設(shè)計

2.3.1 實驗原理

2.3.2 實驗內(nèi)容

2.3.2.1 設(shè)計7段數(shù)碼顯示器譯碼電路

2.3.2.2 設(shè)計4ˉ2優(yōu)先編碼器

2.3.2.3 實驗預(yù)習(xí)報告內(nèi)容

2.3.2.4 實驗報告要求

§2.4 層次化的設(shè)計方法(全加器設(shè)計)

2.4.1 實驗原理

2.4.2 實驗內(nèi)容

2.4.2.1 用層次化的方法設(shè)計4位加法器電路

2.4.2.2 用已驗證的4位加法器宏單元組成一個8位的加減器

2.4.2.3 實驗預(yù)習(xí)報告內(nèi)容

2.4.2.4 實驗報告要求

§2.5 迭代設(shè)計法(4位全加器與數(shù)據(jù)比較器的設(shè)計)

2.5.1 實驗原理

2.5.2 實驗內(nèi)容

2.5.2.1 設(shè)計采用超前進(jìn)位技術(shù)的4位加法器

2.5.2.2 采用迭代的方法設(shè)計一個4位的數(shù)據(jù)比較器

2.5.2.3 實驗預(yù)習(xí)報告內(nèi)容

2.5.2.4 實驗報告要求

§2.6 算術(shù)邏輯單元的設(shè)計

2.6.1 實驗原理

2.6.2 實驗內(nèi)容

§2.7 觸發(fā)器及基本應(yīng)用電路

2.7.1 實驗原理

2.7.1.1 觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換

2.7.1.2 二進(jìn)制異步計數(shù)器

2.7.1.3 移位寄存器

2.7.2 實驗內(nèi)容

2.7.2.1 觸發(fā)器與鎖存器的性能比較

2.7.2.2 觸發(fā)器形式的變化

2.7.2.3 異步計數(shù)器的基本性能分析

2.7.2.4 異步計數(shù)器的工作過程分析

2.7.2.5 移位寄存器分析

2.7.2.6 實驗預(yù)習(xí)報告內(nèi)容

2.7.2.7 實驗報告要求

§2.8 同步計數(shù)器與應(yīng)用

2.8.1 實驗原理

2.8.2 實驗內(nèi)容

2.8.2.1 同步計數(shù)器的基本性能分析

2.8.2.2 構(gòu)成秒信號發(fā)生器

2.8.2.3 10進(jìn)制計數(shù)器和6進(jìn)制計數(shù)器的設(shè)計

2.8.2.4 電子秒表電路設(shè)計

2.8.2.5 帶冗余狀態(tài)的同步時序電路的設(shè)計

2.8.2.6 實驗預(yù)習(xí)報告內(nèi)容

2.8.2.7 實驗報告要求

§2.9 順序脈沖信號發(fā)生器

2.9.1 實驗原理

2.9.2 實驗內(nèi)容

2.9.2.1 計數(shù)器與譯碼器構(gòu)成的順序脈沖信號發(fā)生器

2.9.2.2 環(huán)型計數(shù)器構(gòu)成的順序脈沖信號發(fā)生器

2.9.2.3 偽隨機(jī)序列發(fā)生器

2.9.2.4 實驗預(yù)習(xí)報告內(nèi)容

2.9.2.5 實驗報告要求

§2.10 狀態(tài)機(jī)設(shè)計(自動售貨機(jī))

2.10.1 實驗原理

2.10.2 實驗內(nèi)容

2.10.2.1 自動售貨機(jī)控制電路設(shè)計

2.10.2.2 自動售貨機(jī)控制電路的改進(jìn)

2.10.2.3 實驗預(yù)習(xí)報告內(nèi)容

2.10.2.4 實驗報告要求

§2.11 交通燈控制器

2.11.1 實驗原理

2.11.2 實驗內(nèi)容

§2.12 邏輯功能驗證和時序仿真技巧

2.12.1 時鐘及二進(jìn)制信號的產(chǎn)生與選擇

2.12.2 總線的設(shè)置

§2.13 邏輯單元圖形符號

第3篇 印刷電路板設(shè)計基礎(chǔ)實驗

§3.1 單面印刷電路板設(shè)計

3.1.1 印刷電路板設(shè)計原理

3.1.1.1 印刷電路板層次結(jié)構(gòu)

3.1.1.2 印刷電路板元件布局

3.1.1.3 印刷電路板布線

3.1.2 Protel的使用

3.1.2.1 Protel的操作流程

3.1.2.2 Protel的啟動

3.1.2.3 電路原理圖編輯步驟

3.1.2.4 印刷電路板設(shè)計步驟

3.1.3 實驗內(nèi)容

3.1.4 實驗步驟

3.1.4.1 啟動Protel

3.1.4.2 電路原理圖的編輯

3.1.4.3 印刷電路板的編輯

§3.2 雙面印刷電路板設(shè)計

3.2.1 實驗原理

3.2.1.1 雙面印刷電路板的手工布線方法

3.2.1.2 雙面印刷電路板的自動布線方法

3.2.2 實驗內(nèi)容

3.2.2.1 三位數(shù)字頻率計電路原理圖編輯

3.2.2.2 三位數(shù)字頻率計印刷電路板設(shè)計

§3.3 原理圖元件符號創(chuàng)建

3.3.1 實驗原理

3.3.1.1 原理圖元件符號的編輯

3.3.1.2 原理圖元件符號的創(chuàng)建

3.3.2 實驗內(nèi)容

3.3.2.1 RS485總線驅(qū)動接收器元件符號的創(chuàng)建

3.3.2.2 RS232/RS485總線轉(zhuǎn)換電路的PCB設(shè)計

§3.4 印刷板圖元件創(chuàng)建

3.4.1 實驗原理

3.4.1.1 印刷板元件封裝圖形的編輯

3.4.1.2 印刷板元件封裝圖形的創(chuàng)建

3.4.2 實驗內(nèi)容

3.4.2.1 7段數(shù)碼顯示器元件符號的創(chuàng)建

3.4.2.2 三位數(shù)字動態(tài)掃描顯示電路的PCB設(shè)計

§3.5 Protel使用指南

3.5.1 電路原理圖編輯

3.5.1.1 設(shè)置SCH的工作環(huán)境

3.5.1.2 元件原理圖符號庫

3.5.1.3 放置元件

3.5.1.4 修改元件選項屬性

3.5.1.5 元件自動編號

3.5.1.6 放置電源和地線

3.5.1.7 連線操作

3.5.1.8 原理圖的電氣規(guī)則檢查

3.5.1.9 報表生成

3.5.1.10 層次電路編輯方法

3.5.2 印刷電路板設(shè)計

3.5.2.1 由原理圖生成印刷板

3.5.2.2 工作環(huán)境設(shè)置

3.5.2.3 元件手工布局

3.5.2.4 元件自動布局

3.5.2.5 設(shè)計規(guī)則設(shè)置

3.5.2.6 手工與自動布線

3.5.2.7 敷銅區(qū)與填充區(qū)的放置

3.5.2.8 設(shè)置淚滴焊盤及淚滴過孔

3.5.2.9 設(shè)計規(guī)則檢查

3.5.2.10 印刷板元件重新編號及原理圖元件序號更新

3.5.2.11 信號完整性分析

參考文獻(xiàn)