《模拟与数字电路实验》课程教学大纲
课程编号：382008
学 分：2学分
总 学 时： 32学时
适用专业：计算机软工专业
先修课程：高等数学、物理、数字逻辑电路
一、课程的性质和目的
《模拟和数字逻辑电路》是计算机类专业重要的技术基础课程，包含模拟电路与数字逻辑电路两部分，涉及多门专业基础课和专业课的基本技术，是计算机类专业学生必修的课程。本课程实验教学目的是通过大纲所列内容的学习与实践环节的训练，提高学生理论的理解和设计水平及工程实践设计能力。
二、实验内容与教学要求
1、常用电子仪器使用(1)（3学时）
实验目的：
（1）熟悉示波器、函数发生器、交流毫伏表和直流稳压电源等常用电子仪器面板上各控制件的名称及作用；
（2）了解电子仪器的主要技术指标、基本性能，初步掌握相关仪器的正确使用方法；
（3）熟练掌握几种典型信号的幅值、峰峰值、有效值、周期（频率）和相位差的测量方法。
实验内容：
P82 1、熟悉示波器、函数发生器、交流毫伏表和直流稳压电源等常用电子仪器面板上各控制键的名称及作用。初步了解模拟实验箱的结构及接线的具体方法。
2、掌握常用电子仪器的使用方法。
（1）电源的使用（DF1731S）。a、b
（2）示波器、函数发生器和交流毫伏表的使用。b、c，完成表3.1.1。
2、常用电子仪器使用(2) (3学时）
实验目的：
（1）熟悉示波器、函数发生器、交流毫伏表和直流稳压电源等常用电子仪器面板上各控制件的名称及作用；
（2）了解电子仪器的主要技术指标、基本性能，初步掌握相关仪器的正确使用方法；
（3）熟练掌握几种典型信号的幅值、峰峰值、有效值、周期（频率）和相位差的测量方法。
实验内容：
P83 （2）示波器、函数发生器和交流毫伏表的使用。d、e
3.几种周期信号的幅值、有效值及频率的测量，完成表3.1.3。
3、模拟运算电路（1）(3学时）
实验目的：
（1）掌握模拟电路实验箱的结构和使用方法；
（2）深入理解虚短、虚断概念；
（3）通过实验理解和掌握基本模拟运算电路的设计方法。
实验内容：
（1）反相比例运算电路（必做）
①输入直流信号Ui=±0.5V、±2V，用万用表测量UO值，完成表4.3.2；
②输入ƒ=1kHz正弦信号，调整输信号Ui=0.1V，测量Avƒ，并与理论值比较；
③观察并记录电压传输特性。
（2）同相比例运算电路（选做）
①输入直流信号Ui=±0.5V、±2V，用万用表测量UO值，画表同4.3.2；
②输入ƒ=1kHz正弦信号，调整输信号Ui=0.1V，测量Avƒ，并与理论值比较；
③观察并记录电压传输特性。
4、模拟运算电路（2）(3学时）
实验目的：
进一步深入理解虚短、虚断概念；通过实验理解和掌握基本模拟运算电路的设计方法。
实验内容：
（1）设计电路满足运算关系UO=-(10Ui1+5Ui2),±VCC=±15V
①Ui1=0.5V，Ui2=-0.2V直流电压，计算并测量输出电压UO；
②Ui1=0V直流电压，Ui2=0.1V，ƒ=1kHz正弦电压，观察并画出输入输出波形；
③Ui1=0.5V直流电压，Ui2=0.1V，ƒ=1kHz正弦电压，观察并画出输入输出波形；
（2）设计电路满足运算关系UO=-5(Ui1-Ui2),±VCC=±15V（选做）
步骤同上
（3）单电源反相比例交流放大器（VCC=15V）（选做）
①ƒ=1kHz,Ui=0.1V，测量UO值，求Avƒ；
②用万用表直流电压挡测量电路静态工作点U+、U-、UO，用示波器观察并画出C2两端波形,分析C2两端交、直流分量。
5、波形产生电路(3学时）
实验目的：
（1）掌握波形发生器的工作原理和设计方法。
（2）掌握有集成运放构成正弦波发生器、方波发生器、三角波发生器的调试和主要性能指标的测试方法。
（3）观察RC参数对振荡频率的影响，学习振荡频率、输出幅度的测试方法。
实验内容：
（1）正弦波信号发生器
①设计正弦波信号发生器，要求：振荡频率在1.6kHz左右；振荡幅度峰-峰值不小于10V；波形无明显失真。
②确定电路，计算确定元器件参数，并在实验箱上搭电路，检查无误后接通电源进行调试，调节反馈电阻RF,用示波器观察并画出UO（停振、失真、正常）的波形。并在正常波形时测量RF、R4的值，分析负反馈强弱对起振条件及输出波形的影响。
③缓慢调整反馈电阻RF,用示波器观察稳定地最大不失真正弦波波形，用交流毫伏表测量输出电压有效值UO和反馈电压U+,计算反馈系数ƒv = U+/UO。分析研究振幅平衡条件；
④用示波器测量振荡周期T，计算振荡频率ƒ=1/T，与理论值比较并分析误差；
⑤用李沙育图形法测出振荡频率ƒ，测量方法见P180；
⑥将C1、C2上并联等值电容0.01μF重测一次振荡频率，计算理论振荡频率，比较并分析误差。
（2）方波信号发生器（选做）
①参照图4.5.2设计一方波发生器，±VCC=±15V；
②调节电位器RW至合适的位置，用双踪示波器观察UO、UC的波形，并测量其电压峰-峰值，画出波形，标注幅值和周期；
③调节RW观察波形频率变化规律，分别测量RW调至最大和最小时的方波频率ƒmin和ƒmax，在两种情况下分别断开电路测量R1、R2和R的值，计算理论值，并与测量值比较，分析误差。
（3）占空比可调的矩形波信号发生器（选做）
①参照图4.5.4设计一矩形波发生器，±VCC=±15V；
②将电位器RW调至合适的位置，用双踪示波器观察UO、UC的波形，并测量其电压峰-峰值，画出波形，标注幅值和周期；
③调节RW观察波形宽度变化规律，分别测量RW调至最大和最小时的矩形波占空比，并与理论值比较。
（4）三角波信号发生器（选做）。
①参照图4.5.6设计一三角波信号发生器，±VCC=±15V；
②调节电位器RW1至合适的位置，用示波器观察并绘出方波输出UO1和三角波输出UO2的波形，测其幅值、频率及RW1，记录结果，并与理论值比较；
③观察RW1、RW2对波形的影响。
6、集成门电路（3学时）
实验目的：
(1) 掌握数字实验箱的结构功能和使用方法。
(2) 掌握TTL门电路的逻辑功能及其转换作用。
(3) 掌握TTL门电路的逻辑功能的测试方法。
实验内容：
(1)掌握数字实验箱的使用方法，用万用表检测直流稳压电源+5V输出端电压。
(2)用示波器检测函数发生器TTL脉冲输出波形
(3)TTL集成门电路逻辑功能测试，输入接逻辑开关L.L（拨0为低电平，拨1为高电平）,输出接指示灯L.I（灯灭为0，低电平；灯亮为1，高电平）用万用表测量输出电压高低电平值。
①与非门逻辑功能测试
(a) 二输入四与非门74LS00逻辑功能测试
(b) 与非门控制作用测试（选做）
②或门逻辑功能测试（选做）
③异或门逻辑功能测试（选做）
(4)用与非门实现其他逻辑门电路（选做）
7、SSI设计组合逻辑电路 (3学时）
实验目的：
（1）、掌握组合逻辑电路的设计方法。
（2）、进一步熟练掌握实验箱的使用方法。
实验内容：
（1）用与非门设计一个多数表决电路，当输入变量A、B、C有两个或两个以上为1时输出Y为1，否则为0。
（2）设计一个组合逻辑电路，它接收一位8421BCD码B3B2B1B0，仅当2< B3B2B1B0<7时输出Y才为1。
补充：用与非门和异或门设计全加器并验证其逻辑功能（选做）；
8、MSI组合功能件的应用（3学时）
实验目的：
（1）掌握掌握译码器的设计方法；
（2）熟悉MSI组合功能器件的应用；
实验内容：
（1）某汽车驾驶员驾照考试，有三名考官，其中A为主考官，B、C为副考官，评判时，按照少数服从多数原则，但若主考官认为合格也可以通过。利用74LS138和与非门实现此功能的逻辑电路，画出逻辑图。
（3）用译码器74LS138和门电路设计1位二进制全减电路，输入为被减数、减数和来自低位的借位；输出为两位之差及向高位的借位。
补充：用3-8线译码器实现4-16线译码器。（选做）
9、MSI组合功能件的应用（3学时）
实验目的：
（1）掌握数据选择器的设计方法；
（2）熟悉MSI组合功能器件的应用；
实验内容：
（2）利用74LS153数据选择器完成上次实验中的血型配对电路的设计，画出逻辑图。
（3）用数据选择器74LS153和门电路设计1位二进制全减电路。（提示：输入为被减数、减数和来自低位的借位；输出为两位之差及向高位的借位）（选做）
补充：用四选一数据选择器实现八选一数据选择器功能。（选做）
10、MSI时序功能件的应用（3学时）
实验目的：
（1）掌握D触发器、JK触发器逻辑功能；
（2）掌握利用触发器及门电路设计简单功能电路的方法；
实验内容：
（1）、74LS112 JK触发器（下降沿触发）逻辑功能的测试（完成功能测试表（3.7.4）；（选做）
（2）、74LS74 D触发器（上升沿触发）逻辑功能的测试（完成功能测试表（3.7.5）（选做）；
(3)、用74LS138及74LS112或74LS74设计广告流水灯(4个灯)，
①用单次脉冲静态验证；
②接f=1KHz TTL脉冲，双踪显示观察并按时序对应画出CP端、触发器输出端Q0、Q1波形。
(4)、用74LS74或74LS112及与非门设计一个4人智力抢答电路（选做）。
11、期末现场考查：（第十九周）（2学时）
三、实验项目与时间安排
|
实验项目名称 |
学时分配 |
每组人数 |
实验类型 |
|
常用电子仪器使用(1) |
3学时 |
1 |
演示性 |
|
常用电子仪器使用(2) |
3学时 |
1 |
演示性 |
|
模拟运算电路（1） |
3学时 |
1 |
设计性 |
|
模拟运算电路（2） |
3学时 |
1 |
设计性 |
|
波形产生电路 |
3学时 |
1 |
设计性 |
|
集成门电路 |
3学时 |
1 |
验证性 |
|
SSI设计组合逻辑电路 |
3学时 |
1 |
设计性 |
|
MSI组合功能件的应用 |
3学时 |
1 |
设计性 |
|
MSI组合功能件的应用 |
3学时 |
1 |
设计性 |
|
MSI时序逻辑电路应用 |
3学时 |
1 |
综合性 |
课内外学时比：1:1.5
四、考核方式与成绩评定
（一）、考查科目，成绩用百分制；
（二）、课程成绩构成：
1、平时（包括预习情况；课堂操作；报告）
2、期末考查：现场设计操作。
五、建议参考书
书名：电路与电子技术实践教程
作者：主编 于维顺
出版社：东南大学出版社
出版年月：2017年
