2系《电工电子实践基础A（2）》教学计划（2021~2022）

发布者：赵超颖发布时间：2022-03-03浏览次数：16


《电工电子实践基础A（2）》教学计划（2021-2022-春季学期）

  1. 基本情况

总学 时：32

学时比例：1（课内）：1（课外）

学   分：1学分

适用范围：2020级机械系本科生

先修课程：《电工学》、《电子技术》

实验教材：《电工电子技术实践》丁则信主编，机械工业出版社

实验地点：九龙湖校区电工电子实验楼，电子技术实验室

时   间：2022.04~2022.06

  1. 教学方式与基本要求

  1. 在进实验室前做好与所作实验相关的预习工作，认真撰写实验预习报告并由任课老师课内检查，未完成实验预习报告者不得进行实验。预习报告内容为：实验目的、实验原理及实验电路，实验内容及方法、原始参数记录表格，如果是设计题要写出设计过程、画出原理图并标注参数；如果是验证题要写出理论计算过程以及数据。

  2. 实验电路必须在进实验室前完成预搭接，在实验室以电路调试为主。

  3. 实验在教师的指导下由学生独立完成，在原始参数记录表格中填写数据，记录所有要求观察的波形，并标注波形的各项参数。

  4. 预习中有问题可以进入中国大学MOOC上的《模拟电子电路实验》课程中进行学习相关知识点。

  5. 课后学生应在预习报告基础上独立规范地完成实验报告，严禁抄袭，抄袭者与被抄袭者一律记不及格，并注明“抄袭”。下一次实验按时交阅上一次的实验报告。

  6. 最终交给老师的一份完整的实验报告，格式如下：

（1）实验目的

（2）实验仪器设备（包括名称、型号）

（3）实验原理：不要照抄书上的，要简要概括。

（4）实验内容：

  a、实验要求

b、设计过程、理论计算过程

c、实验数据（记录实验数据时，书上已给出表格的按书上表格记录，没有的要自拟表格，原则上不允许不画表格记录数据；对于所有要求观察记录的波形，必须记录在坐标纸上，并标注波形的各项参数，特别注明的除外。）

d、数据分析

（5）思考题：

  1. 实验注意事项

（1）每次实验要记得带校园卡、元器件、单股导线、丁字线、电源线和所发的面包板。丁字线、电源线和面包板请妥善保管，勿丢失或损坏，否则将照价赔偿。

（2）进入实验室时，请在刷卡机上出示您的校园卡，在刷卡机分配的实验室和实验座位上完成实验，严禁窜座。

（3）进入实验座位后请先检查自己座位上的仪器，如有缺失和损坏请及时通知教师处理，实验过程中如果发生仪器故障也请任课教师处理，严禁自己用其他实验座位上的仪器更换。

（4）按实验设计方案搭接和测试电路，认真检查确保无误后方可通电测试。

（5）实验中若发生异常现象，应立即切断电源，并通知指导老师处理。如有元器件损坏，可到金智楼412室购买。

（6）实验完成后请将仪器归位并关闭仪器电源、整理线缆、打扫干净实验桌面，然后刷卡下机。

  1. 实验教学计划

    周次

    实验内容

    实验方式

    学时数

    08

    单级低频电压放大器

    在线授课+仿真实验

    6

    09

    10

    运算放大器的线性应用

    在线授课+仿真实验

    6

    11

    12

    电压比较器电路设计

    在线授课+仿真实验

    4

    13

    波形产生电路设计

    在线授课+仿真实验

    4

    14

    集成门电路与组合逻辑电路设计

    在线授课+仿真实验

    4

    15

    用D触发器设计计数器和广告流水灯

    在线授课+仿真实验

    4

    16

    计数器电路设计

    在线授课+仿真实验

    4

    16

    操作考试


    3

  2. 考核办法

本课程最终成绩由每个实验的成绩和期末考试成绩组成。期末考试采取给出题目，设计

并搭试电路验证的模式。具体成绩组成如下：

单级低频电压放大器

10%

运算放大器的线性应用

10%

电压比较器电路设计

10%

波形产生电路设计

10%

用组合逻辑电路设计数值判别电路和全减器

10%

用D触发器设计计数器和广告流水灯

10%

简易数字钟、序列发生器电路设计

10%

操作考试

30%



每个实验的评分组成如下：

实验内容

预习预搭

验收

报告

单级低频电压放大器


70%

30%

运算放大器的线性应用

20%

50%

30%

电压比较器电路设计

20%

50%

30%

波形产生电路设计

20%

50%

30%

用组合逻辑电路设计数值判别电路和全减器

20%

50%

30%

用D触发器设计计数器和广告流水灯

20%

50%

30%

简易数字钟、序列发生器电路设计

20%

50%

30%

注：期末考试卷面分数低于45分，实验综合成绩不及格。

总评按优、良、中、及格、不及格评分。

  1. MOOC要求

教学内容中前4个实验可以在《模拟电子电路实验》MOOC中学习相关知识点，后3个实验可以在《数字逻辑电路实验》MOOC中学习相关知识点。请扫描如下课程二维码加入课程学习，同时昵称请修改为“seu+学号+姓名”。

1、《模拟电子电路实验》

网址：www.icourse163.org，搜索由东南大学堵国樑教授开设的《模拟电子电路实验》，点击参加学习。

2、《数字逻辑电路实验》

  1. 建议用MultiSim仿真时，示波器选择TEK，这样让学生熟悉实物示波器，转为线下实验后用教室示波器不陌生。

  1. 主要参考书

1、秦曾煌主编。《电工学》上册、下册（第五版）北京：高等教育出版社，1999年。

2、李桂安主编。《电工电子实践初步》南京：东南大学出版社，1999年。

3、王澄非主编。《电路与数字逻辑设计实践》南京：东南大学出版社，1999年。

4、王尧主编。《电子线路实践》南京：东南大学出版社，1999年。

  1. 教学内容安排

1、单级低频电压放大器

实验目的：

（1）掌握单级晶体管电压放大器静态工作点的设置与调整方法

（2）熟悉放大器的主要性能指标及其测试方法

实验内容：

根据图1.1所示电路接线，UCC=12V连接电路时应注意：电解电容为有极性电容，其正极应接在高电位，不能接反。Multisim器件库里没有9013，可以用2N2222来替代9013进行仿真即可。

图1.1单管共射放大器

（1）放大器静态工作点的调整及测量；

输入端接地，调整RP，使三极管发射极对地电位UE=2V，即调整该放大器静态工作电流为ICQ=２mA，测量此时UＢ和UE，记录数据，填入表1.1中。（第8周教师课堂验收）

表1.1 测量静态工作点

UE/V

UB/V

UC/V

UBE= UB -UE/V

UCE= UC - UE/V






（2）放大器电压放大倍数Au、输入电阻Ri、输出电阻Ro的测量

在放大器输入端输入频率为f=1kHz的正弦信号，调节信号源输出电压US使Ui=5mV，测量US、UO（RL接入）和UO’（RL未接入），记录数据填入表1.2中。注意：用双综示波器监视UO及Ui的波形时，必须确保在UO基本不失真时读数（第8周教师课堂验收一组输入输出波形）。

表1.2电压放大倍数及输入输出电阻的测量与计算

测量值

计算值


US/mV


Ui/mV


Uo’/V


Uo/V

s








注意：实验时注意用双踪示波器观察Ui和Uo的波形，应在输出波形不失真条件下进行测量，若有波形失真，应减少信号电压us。

  1. 观察静态工作点不同对输出波形的影响；

适当加大输入信号，增大RP的值，观察并记录截止失真的输出电压波形；减小RP的值，观察并记录饱和失真的输出电压波形。（第9周教师课堂验收）

  1. 测量放大器的最大不失真输出电压。

轮流调节RP和US，用示波器观察输出电压UO波形，使输出波形为最大不失真正弦波。测量并记录此时静态集电极电流ICQ（测量出UE，IC=UE/RE）和输出电压的峰峰值UOPP。（第9周教师课堂验收）

  1. 上限频率fH、下限频率fL的测量。（第9周教师课堂验收）

维持放大器输入信号电压Ui=5mV，分别增大、减少信号频率，直至放大器输出电压降至0707Uo（Uo前面已测得），测出对应的上限频率fH和下限频率fL。

预习要求：

  1. 掌握分压式偏置共射放大器稳定静态工作点的原理以及小信号电压放大器静态工作点的选择原则；

  2. 掌握放大器的主要技术指标及其测量方法；

  3. 用multisim软件画好电路，完成预习报告。

实验报告要求：

  1. 画出实验电路图；

  2. 整理记录实验数据，画出实验中观察到的输入输出电压波形，将实验测得Au、Ri、Ro的值与理论计算值比较；

  3. 讨论复习思考题或实验中出现的问题。


2、运算放大器的线性应用

实验目的：

（1）了解理想运算放大器虚短、虚断概念，运放的线性运用，相位补偿，调零和平衡电阻的作用

（2）掌握由运放构成反向比例、同向比例放大器、加法器的工作原理及设计方法，学会用示波器X-Y显示方式显示和测量电压传输特性的方法。

实验内容：

  1. 反相输入比例运算电路；（第10周教师课堂验收）

a、直流特性测量

按图2.1所示电路接线，运放电源电压为±15V，R1=10kΩ，RF=100kΩ。输入直流信号Ui，测出输出电压Uo及反相端电位，测量结果填入表2.1中，计算Au并和理论值比较。


图2.1反相输入比例运算放大器电路

表2.1反相输入比例运算电路实验数据表

Ui/V

2

（转折点电压值）

0.5

0

-0.5

（转折点电压值）

-2

U0/V








U_/V








Auf=U0/ Ui测量值








Auf理论值









b、交流特性测量

设定输入信号频率为1kHz的正弦波，按表2.2要求调整不同的输入信号幅度，用双踪示波器观察并记录输入输出波形，在输出不失真的情况下测量交流电压增益，并和理论值相比较。注意此时输入不需要接电阻分压电路。

表2.2 交流特性测量记录表

Ui

Uo

增益

峰峰值（mVpp）

峰峰值（mVpp）

波形

Au

误差

400





4000







（请测量记录最大不失真输出波形）



c、观察电压传输特性uo=f（ui）

输入信号频率为f=200Hz、电压Ui为4VPP的正弦波，用示波器X-Y方式观察并记录电压传输特性，测出其转折点的坐标值，计算出线性工作区电压放大倍数。

  1. 同相输入比例运算电路（第11周教师课堂验收）

设计一电路，实现U0=11Ui。要求：

  1. 运放电源电压为±15V，输入信号为f=1kHz，Ui=2Vpp的正弦交流信号，用示波器观察并记录输入Ui、输出Uo波形；

  2. 输入合适的正弦波信号，用示波器观察并记录电压传输特性，测出其转折点的坐标值，计算出线性工作区的电压放大倍数。

（3）设计一加法器，实现U0=－（Ui1+5Ui2）。Ui1加频率为1KHz、幅度为5V（高电平为5V、低电平为0V）的方波信号，Ui2加频率为5KHz、峰峰值为0.2V的正弦波信号，用示波器观察输入电压Ui1、Ui2和输出电压U0的波形，并测出相应的参数。（第11周教师课堂验收）

预习要求：

  1. 掌握集成运算放大器中线性工作区工作的必要条件；

  2. 掌握运算放大器在信号运算方面的应用电路及其工作原理；

  3. 运放在信号运算电路中工作在线性工作区，其输入信号电压大小的范围；

  4. 根据要求设计电路及元件参数。

  5. 完成预习报告，搭接好电路。

实验报告要求：

（1）画出实验电路，整理实验数据，且与理论值比较，画出要求记录的波形及特性曲线；

（2）对实验中发现的问题进行讨论。


3、电压比较器电路设计

实验目的：

  1. 熟悉比较器的电路结构和工作原理

  2. 掌握比较器的电路设计方法

  3. 掌握比较器的电路特性及测量方法

  4. 理解不同比较器的应用场合

实验内容：

  1. 反相滞回比较器。（第12周教师课堂验收）

图3.1 具有限幅的滞回比较器电路

a、按图3.1接好电路，R1=20KΩ，RF=47KΩ，运放电源电压为±15V。

b、输入端Ui接可调直流电压（通过电阻分压电路产生），测出输出端UO由+UOMAX到- UOMAX时Ui的临界值。

c、同上，测出输出端UO由- UOMAX到+UOMAX时Ui的临界值。

d、输入加正弦波信号，频率f=500Hz，Ui=1Vpp，用示波器观察并记录Ui、Uo的波形。

e、将Ui改为6Vpp，重复d，用示波器观察并记录Ui、Uo的波形，对d、e测试结果进行分析。

f、观察、测量传输特性曲线。输入信号同e，将示波器置于X-Y显示方式，观察并记录电压传输特性曲线，测出传输特性曲线上输出电压的限幅值，及输入电压的两个门限电压值。

（2）窗口比较器（第12周教师课堂验收）

利用uA741设计一个窗口比较器，要求：输入直流电压Ui，当Ui>5V或小于0V时，输出Uo=10V；当5V>Ui>0V时，输出Uo=0V。

要求：

a、输入端Ui接0~10V可调直流电压（通过电阻分压电路产生），测出输出端UO在+UOMAX与- UOMAX间跳变时Ui的临界值。

b、输入接频率为500Hz、峰峰值为12V的正弦波信号，用示波器观察并记录Ui、Uo波形。

预习要求：

  1. 掌握运放中开环、正反馈下的基本特点；

  2. 掌握滞回比较器的基本电路及其工作原理。

  3. 完成预习报告，搭接好电路。

实验报告要求：

  1. 整理、记录实验数据，且与理论值相比较；

  2. 记录各实验电路的波形及特性曲线，标出相关数据。


4、波形产生电路的设计

实验目的

（1）掌握矩形波产生电路的基本结构和工作原理

（2）掌握波形产生电路的输出幅度、周期等测量方式

（3）掌握矩形波产生电路的设计调试方式

实验内容：

设计一个频率为1.6KHz、高低电平电压分别为+7V、-7V的方波信号U01，然后再设计一个电路实现图4.1所示U01-U02波形转换。（第13周教师课堂验收）

要求：

  1. 完成电路的设计并确定参数；

  2. 按所设计的电路搭接电路；

  3. 拟定实验方案，观察并记录U01、U02波形及参数，分析数据波形、撰写实验报告

图4.1

预习要求：

  1. 掌握矩形波产生电路的基本结构和工作原理；

  2. 掌握波形产生电路的输出幅度、周期等测量方式；

  3. 根据设计任务要求设计电路及元件参数。

  4. 完成预习报告，搭接好电路。

实验报告要求：

  1. 整理、记录实验数据，且与理论值相比较；

  2. 记录各实验电路的波形及特性曲线，标出相关数据。


5、用组合逻辑电路设计数值判别电路和全减器

实验目的：

（1）掌握基本的数字电路的故障检查和排除方法。

（2）掌握用小规模集成电路（门电路）设计组合逻辑电路的方法

（2）掌握译码器等中规模集成电路的基本功能，以及用它们设计组合逻辑电路的方法

实验内容：

（1）用与非门设计BCD码制判别电路（第14周教师课堂验收）

用与非门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为1。

（2）用译码器和与非门设计全减器（第14周教师课堂验收）

用译码器74LS138和与非门构成一个一位二进制全减器。

预习要求：

  1. 根据实验内容的设计任务要求预先设计好电路，画出逻辑电路图；

  2. 完成预习报告，搭接好电路。

实验报告要求：

  1. 简要写出任务设计过程，画出逻辑电路图，记录测试结果并分析；

  2. 对实验中出现的问题进行讨论。


6、用D触发器设计计数器和广告流水灯

实验目的：

（1）D触发器的认识

（2）掌握时序逻辑电路的一般设计过程；

（3）掌握时序逻辑电路的基本调试方法；

（4）运用D触发器设计计数器、移位寄存器；

实验内容：

（1）用74LS74设计一个模八计数器（要求用同步方式实现）（第15周教师课堂验收）

（2）广告流水灯设计（第15周教师课堂验收）

共有8个灯，要求用74LS138及74LS74设计电路，始终使灯为1暗7亮，且这一暗灯循环右移。搭试电路，将时钟脉冲接自单脉冲进行静态验证，观察每来一个脉冲暗灯的移动情况；将时钟脉冲接自连续脉冲，调低频率观察暗灯的移动情况。

注意事项：为使工作可靠，不用的输入端应按逻辑功能要求接在高电平或低电平，不要悬空。

预习要求：

  1. 根据实验内容的设计任务要求预先设计好电路，画出逻辑电路图；

  2. 完成预习报告，搭接好电路。

实验报告要求：

  1. 简要写出任务设计过程，画出逻辑电路图，记录测试结果并分析；

  2. 对实验中出现的问题进行讨论。


7、简易数字钟、序列发生器电路设计

实验目的：

  1. 时序逻辑电路的设计和调试方法；

（2）集成计数器等中规模集成时序逻辑电路的使用方法。

实验内容：

（1）设计简易数字钟（第16周教师课堂验收）

基本要求：设已有周期为1min和周期为1h的时钟脉冲，要求用74LS161设计数字钟的“分”（0~59）或“时”（0~23）的计时电路，搭试电路进行静态验证，并动态观察且记录“分”或“时”计时电路中的时钟脉冲及计数器各输出端的波形。

提高要求：将“时”、“分”计时电路级联起来构成一个具有时和分（23小时59分）显示的简易数字钟，搭接电路并进行静态验证。

（2）序列发生器（第16周教师课堂验收）

用74LS161计数器设计一个01011序列信号发生器，搭接电路进行静态验证，并动态观察且记录时钟脉冲CLK、序列输出端的波形。

预习要求：

  1. 根据实验内容的设计任务要求预先设计好电路，画出逻辑电路图；

  2. 完成预习报告，搭接好电路。

实验报告要求：

  1. 简要写出任务设计过程，画出逻辑电路图，记录测试结果并分析；

  2. 对实验中出现的问题进行讨论。

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