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目录1

第1篇 模拟电子学基础实验1

§1.1 线性电路的仿真1

1.1.1 OrCAD的使用1

1.1.1.1 EDA简介1

1.1.1.2 电路原理图输入Capture操作步骤2

1.1.1.3 电路仿真PSpice操作步骤3

1.1.2 无源RLC线性电路特性5

1.1.2.1 一阶系统5

1.1.2.2 二阶系统12

1.1.3 实验内容28

1.1.3.1 一阶低通和高通电路仿真分析28

1.1.3.2 二阶低通和高通电路仿真分析28

1.1.3.3 二阶带通和带阻电路仿真分析＊29

1.1.4 实验步骤29

1.1.4.1 无源RLC线性电路原理图输入29

1.1.4.2 无源RLC线性电路的瞬态分析31

1.1.4.3 无源RLC线性电路的交流分析34

1.1.4.4 实验数据记录36

§1.2 晶体管单级放大器的分析39

1.2.1 实验原理39

1.2.1.1 双极型管共射放大器39

1.2.1.2 MOSFET共源放大器43

1.2.2 实验内容47

1.2.2.1 双极型管共射放大器分析47

1.2.2.2 绝缘栅型场效应管共源放大器分析48

1.2.2.3 实验数据记录49

§1.3 晶体管多级放大器的分析50

1.3.1 实验原理50

1.3.1.1 共射放大器特性52

1.3.1.2 共基放大器特性53

1.3.1.3 共集放大器特性53

1.3.2 实验内容54

1.3.2.2 多级放大器的交流分析＊55

1.3.2.1 多级放大器的瞬态分析55

1.3.2.3 实验数据记录56

§1.4 差动放大电路的分析57

1.4.1 实验原理57

1.4.1.1 基本型差动放大器57

1.4.1.2 恒流源型差动放大器59

1.4.1.3 有源负载型差动放大器61

1.4.2 实验内容64

1.4.2.1 差动放大器的瞬态分析64

1.4.2.2 差动放大器的交流扫描分析＊64

1.4.2.3 实验数据记录65

§1.5 负反馈放大电路的分析66

1.5.1 实验原理66

1.5.1.1 负反馈系统组态66

1.5.1.2 负反馈系统特性67

1.5.2.1 电压串联负反馈放大电路的分析69

1.5.2 实验内容69

1.5.2.2 电流串联负反馈放大电路的分析＊71

1.5.2.3 电压并联负反馈放大电路的分析＊72

1.5.2.4 电流并联负反馈放大电路的分析74

1.5.2.5 数据记录76

§1.6 运算放大器及其信号处理电路的分析78

1.6.1 实验原理78

1.6.1.1 运算放大器特性78

1.6.1.2 信号处理电路81

1.6.1.3 有源滤波器86

1.6.2 实验内容90

1.6.2.1 运算放大器特性分析90

1.6.2.2 加运算电路分析91

1.6.2.3 积分与微分运算电路分析92

1.6.2.4 有源滤波器电路分析92

1.6.2.5 数据记录92

1.7.1.1 Wien正弦波振荡器94

1.7.1 实验原理94

§1.7 信号波形发生电路的分析94

1.7.1.2 非正弦波振荡器97

1.7.2 实验内容99

1.7.2.1 Wien正弦波振荡器分析99

1.7.2.2 非正弦波振荡器分析＊100

1.7.2.3 数据记录101

§1.8 串联型调整管稳压电源的分析102

1.8.1 实验原理102

1.8.1.1 变压器102

1.8.1.2 整流与滤波电路102

1.8.1.3 稳压电路104

1.8.1.4 稳压电源主要指标105

1.8.2 实验内容106

1.8.2.1 输出电压范围分析106

1.8.2.2 稳压系数分析106

1.8.2.5 数据记录107

1.8.2.4 滤波电压纹波分析＊107

1.8.2.3 输出阻抗分析＊107

§1.9 OrCAD使用指南108

1.9.1 电路原理图输入Copture108

1.9.1.1 电路原理图的基本结构108

1.9.1.2 设计项目管理109

1.9.1.3 PSpice数据表示110

1.9.1.4 元件（Part）与库（Library）110

1.9.1.6 电源与接地符号的放置（Place/Power和Place/Ground）113

1.9.1.5 元器件的放置（Place/Part）113

1.9.1.7 端口连接符号的放置（Place/Off-Page Connector）114

1.9.1.8 互连线的绘制（Place/Wire）114

1.9.1.9 电连接结点的放置（Place/Junction）115

1.9.1.10 节点名的放置（Place/Net Alias）115

1.9.1.11 总线115

1.9.1.12 电路图的编辑修改116

1.9.1.13 元器件属性参数的编辑修改117

1.9.2.1 输出变量表示118

1.9.2 电路仿真PSpice118

1.9.2.2 直流工作点分析（Bias Point）120

1.9.2.3 直流特性扫描分析（DC Sweep）120

1.9.2.4 交流小信号频率特性分析（AC Sweep）121

1.9.2.5 瞬态特性分析（Time Domain（Transient））122

1.9.2.6 输入激励信号123

1.9.2.7 波形显示和分析模块Probe126

§1.10 放大器参数测试以及无源器件参数系列129

1.10.1 放大器参数测试的实验方法129

1.10.1.1 最大动态范围Vopp的测试129

1.10.1.2 放大器输入阻抗Ri的测试129

1.10.1.3 放大器输出电阻Ro的测试130

1.10.1.4 放大器增益的测试131

1.10.1.5 放大器幅频特性的测试132

1.10.2 无源器件参数系列132

1.10.2.1 电阻参数系列132

1.10.2.2 电容参数系列134

1.10.2.3 电感参数系列135

第2篇 数字逻辑基础实验136

§2.1 数字EDA软件入门136

2.1.1 利用EDA工具设计数字电路的基本流程136

2.1.2 以电原理图为顶层的设计137

2.1.2.1 进入设计环境138

2.1.2.2 进入电原理图编辑器140

2.1.2.3 编辑电原理图142

2.1.2.4 后续处理145

2.1.3 实验内容151

2.1.3.1 输入电原理图151

2.1.3.2 设计后续处理151

2.1.3.3 实验预习151

2.1.3.4 实验报告要求151

§2.2 组合电路的分析和验证151

2.2.1 实验原理151

2.2.2.1 编码器电路分析152

2.2.2 实验内容152

2.2.2.2 组合电路分析1＊154

2.2.2.3 组合电路分析2＊154

2.2.2.4 实验预习报告内容155

2.2.2.5 实验报告要求156

§2.3 组合电路（7段译码器与编码器）的设计156

2.3.1 实验原理156

2.3.2 实验内容158

2.3.2.1 设计7段数码显示器译码电路158

2.3.2.2 设计4-2优先编码器＊159

2.3.2.3 实验预习报告内容160

2.3.2.4 实验报告要求160

§2.4 层次化的设计方法（全加器设计）161

2.4.1 实验原理161

2.4.2.4 实验报告要求168

2.4.2.3 实验预习报告内容168

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＊168

2.4.2.1 用层次化的方法设计4位加法器电路168

2.4.2 实验内容168

§2.5 迭代设计法（4位全加器与数据比较器的设计）169

2.5.1 实验原理169

2.5.2 实验内容170

2.5.2.1 设计采用超前进位技术的4位加法器170

2.5.2.2 采用迭代的方法设计一个4位的数据比较器170

2.5.2.3 实验预习报告内容171

2.5.2.4 实验报告要求171

§2.6 算术逻辑单元的设计＊172

2.6.1 实验原理172

2.6.2 实验内容173

§2.7 触发器及基本应用电路173

2.7.1 实验原理173

2.7.1.1 触发器的转换173

2.7.1.2 二进制异步计数器174

2.7.1.3 移位寄存器175

2.7.2.1 触发器与锁存器的性能比较176

2.7.2.2 触发器形式的变化176

2.7.2.3 异步计数器的基本性能分析176

2.7.2.4 异步计数器的工作过程分析176

2.7.2 实验内容176

2.7.2.5 移位寄存器分析＊177

2.7.2.6 实验预习报告内容177

2.7.2.7 实验报告要求177

§2.8 同步计数器与应用178

2.8.1 实验原理178

2.8.2.3 10进制计数器和6进制计数器的设计180

2.8.2.5 带冗余状态的同步时序电路的设计＊180

2.8.2.4 电子秒表电路设计180

2.8.2.6 实验预习报告内容180

2.8.2.2 构成秒信号发生器180

2.8.2.1 同步计数器的基本性能分析180

2.8.2 实验内容180

2.8.2.7 实验报告要求181

§2.9 顺序脉冲信号发生器182

2.9.1 实验原理182

2.9.2 实验内容182

2.9.2.1 计数器与译码器构成的顺序脉冲信号发生器182

2.9.2.4 实验预习报告内容183

2.9.2.3 伪随机序列发生器＊183

2.9.2.2 环型计数器构成的顺序脉冲信号发生器183

2.9.2.5 实验报告要求184

§2.10 状态机设计（自动售货机）184

2.10.1 实验原理184

2.10.2 实验内容187

2.10.2.1 自动售货机控制电路设计187

2.10.2.2 自动售货机控制电路的改进＊187

2.10.2.3 实验预习报告内容187

2.11.2 实验内容188

2.11.1 实验原理188

§2.11 交通灯控制器＊188

2.10.2.4 实验报告要求188

§2.12 逻辑功能验证和时序仿真技巧189

2.12.1 时钟及二进制信号的产生与选择189

2.12.2 总线的设置191

§2.13 逻辑单元图形符号193

第3篇 印刷电路板设计基础实验194

§3.1 单面印刷电路板设计194

3.1.1 印刷电路板设计原理194

3.1.1.1 印刷电路板层次结构194

3.1.1.2 印刷电路板元件布局195

3.1.1.3 印刷电路板布线196

3.1.2 Protel的使用196

3.1.2.1 Protel的操作流程196

3.1.2.2 Protel的启动197

3.1.2.3 电路原理图编辑步骤197

3.1.2.4 印刷电路板设计步骤198

3.1.3 实验内容199

3.1.4 实验步骤200

3.1.4.1 启动Protel200

3.1.4.2 电路原理图的编辑200

3.1.4.3 印刷电路板的编辑202

§3.2 双面印刷电路板设计204

3.2.1 实验原理204

3.2.1.1 双面印刷电路板的手工布线方法204

3.2.1.2 双面印刷电路板的自动布线方法205

3.2.2 实验内容206

3.2.2.1 三位数字频率计电路原理图编辑206

3.2.2.2 三位数字频率计印刷电路板设计207

§3.3 原理图元件符号创建208

3.3.1 实验原理208

3.3.1.1 原理图元件符号的编辑208

3.3.1.2 原理图元件符号的创建209

3.3.2.1 RS485总线驱动接收器元件符号的创建210

3.3.2 实验内容210

3.3.2.2 RS232/RS485总线转换电路的PCB设计211

§3.4 印刷板图元件创建213

3.4.1 实验原理213

3.4.1.1 印刷板元件封装图形的编辑213

3.4.1.2 印刷板元件封装图形的创建214

3.4.2 实验内容215

3.4.2.1 7段数码显示器元件符号的创建215

3.4.2.2 三位数字动态扫描显示电路的PCB设计216

§3.5 Protel使用指南218

3.5.1 电路原理图编辑218

3.5.1.1 设置SCH的工作环境218

3.5.1.2 元件原理图符号库219

3.5.1.3 放置元件219

3.5.1.4 修改元件选项属性220

3.5.1.5 元件自动编号221

3.5.1.6 放置电源和地线222

3.5.1.7 连线操作223

3.5.1.8 原理图的电气规则检查224

3.5.1.9 报表生成225

3.5.1.10 层次电路编辑方法225

3.5.2 印刷电路板设计227

3.5.2.1 由原理图生成印刷板227

3.5.2.2 工作环境设置228

3.5.2.3 元件手工布局229

3.5.2.4 元件自动布局229

3.5.2.5 设计规则设置230

3.5.2.6 手工与自动布线232

3.5.2.7 敷铜区与填充区的放置233

3.5.2.8 设置泪滴焊盘及泪滴过孔234

3.5.2.9 设计规则检查234

3.5.2.10 印刷板元件重新编号及原理图元件序号更新235

3.5.2.11 信号完整性分析235

参考文献238