數電/模電/EDA綜合實(shí)驗系統能夠完成“電路基礎”、“模擬電子技術(shù)”、“數字電子技術(shù)”、“ISP在系統編程EDA實(shí)驗”、“VHDL設計”、“電子系統綜合設計”等課程的實(shí)驗。在實(shí)驗方式上采用全新理念,保留了經(jīng)典的傳統基礎功能模塊驗證性實(shí)驗,增加了對中大規模復雜系統的設計、分析和管理實(shí)驗,為學(xué)生提供了二次開(kāi)發(fā)的良好環(huán)境,加強了學(xué)生對系統設計概念的培養和實(shí)踐,以適應電子系統日趨數字化、復雜化和大規模集成化發(fā)展的需要,真正做到學(xué)用結合,為創(chuàng )新性人才的培養打下良好基礎。
一、系統特點(diǎn):
該實(shí)驗裝置具有安全、穩定、可讀、可調整、直觀(guān)、靈活和新型等特點(diǎn),操作簡(jiǎn)單方便,裝置運行可靠。具有很強的二次開(kāi)發(fā)功能。
1、安全性
人員安全的保護:不論實(shí)驗裝置在正常工作或故障狀態(tài)下,不會(huì )危及操作人員的人身安全。
對誤操作的保護:不會(huì )因為誤操作而導致實(shí)驗裝置損壞。
電源的過(guò)流保護:因短路等故障而過(guò)流時(shí),可自動(dòng)切斷實(shí)驗裝置電源。
電源的電壓保護:電源電壓過(guò)高或欠壓時(shí),將自動(dòng)切斷實(shí)驗裝置電源。
2、直觀(guān)性
實(shí)驗裝置功能模塊的主要電氣原理或特征將在面板或電路卡上指示,實(shí)驗裝置各功能引腳的符號標注在面板上,反面由元器件和透明有機玻璃防護罩組成,實(shí)驗項目根據需要可以靈活配置和增加設計。
3、靈活性
實(shí)驗裝置采用主板和各模塊分離的設計,可編程器件焊接在獨立模塊上。通過(guò)選擇模塊可以選擇不同廠(chǎng)家、不同型號、不同規模的可編程器件,既可適應不同的教學(xué)需要,也使系統的功能和規模擴展變得更為方便。
為了方便實(shí)驗操作,減少對實(shí)驗儀器儀表的依賴(lài),實(shí)驗裝置主板上各部分功能模塊(包括一些基本功能模塊和實(shí)驗小工具)幾乎都是相互獨立的,可以根據需要選擇模塊進(jìn)行接線(xiàn)。
實(shí)驗裝置提供擴展集成插座、面包板和部分必須的分立元件等,留有足夠的接線(xiàn)機會(huì ),也給實(shí)驗裝置留有足夠的機動(dòng)靈活性。
4、新穎性
實(shí)驗裝置提供了邏輯可編程實(shí)驗平臺和模擬可編程實(shí)驗平臺,其中邏輯可編程實(shí)驗平臺包括CPLD/FPGA模塊,模擬可編程實(shí)驗平臺包括ispPAC模塊。不同模塊使用不同的芯片,根據需要可選擇不同功能芯片的模塊插接到實(shí)驗主板上。
二、技術(shù)指標
(一)數字電路功能單元
1、 4×4矩陣鍵盤(pán):矩陣式結構,組合按鍵。
2、 8位乒乓開(kāi)關(guān):開(kāi)關(guān)量輸入。
3、 十六進(jìn)制8421撥碼盤(pán):提供0~9,A~F 十六進(jìn)制編碼值。
4、 24位開(kāi)關(guān)量輸出:發(fā)光二極管紅、黃、綠色三組各八只高亮度發(fā)光二極管,含電流驅動(dòng)。
5、 6位LED顯示:7段數碼管靜態(tài)顯示方式6位,動(dòng)態(tài)顯示方式1-6位均可,含電流驅動(dòng)。
6、 有源晶振:4MHz標準時(shí)鐘,通過(guò)模塊跳線(xiàn)器選擇,向可編程器件的CLK1提供時(shí)鐘。
7、 可編程脈沖序列發(fā)生器:由555振蕩器構成頻率可調、脈沖數可設置的脈沖序列發(fā)生電路。
8、 單脈沖發(fā)生器:提供加消抖處理單個(gè)±脈沖輸入。
9、 邏輯筆:可測量邏輯高低電平、高阻和脈沖狀態(tài)。
10、數字電路模塊IC1擴展卡:
1個(gè)40芯IC座,1個(gè)20芯IC座,1個(gè)14芯IC座
數字電路模塊IC2擴展卡:
1個(gè)40芯IC座,1個(gè)20芯IC座,1個(gè)8芯IC座
(二)模擬電路功能單元
1、模擬電路模塊接入區:可接入各種模擬電路實(shí)驗模塊
2、波形發(fā)生器單元
輸出波形:方波、三角波、正弦波
幅值:正弦波:0~14V(14V為峰-峰值,且正負對稱(chēng))
三角波:0~24V(24V為峰-峰值,且正負對稱(chēng))
方波:0~24V(24V為峰-峰值,且正負對稱(chēng))
頻率范圍:分四檔2HZ~20HZ、20HZ~200HZ、200HZ~4KHZ、4KHZ~100KHZ
3、直流信號源單元:雙路±5V、±0.5V、兩檔連續可調。
4、3位半數字電壓表:測量范圍:-19.99V~+19.99V
(三)EDA實(shí)驗功能單元
1由數字電路功能單元、模擬電路功能單元共同組成。
2、可編程器件模塊(根據要求選擇)
(四)擴展實(shí)驗模塊區
1、集成電路擴展插座:可插實(shí)驗用IC芯片或ispPAC模塊。
2、面包板單元:主板上由二組臺灣產(chǎn)面包板組成接插件專(zhuān)區,方便進(jìn)行擴展實(shí)驗。
三、實(shí)驗內容:
1、數字部分基本實(shí)驗(由二塊IC擴展卡共同完成):
(l)門(mén)電路邏輯功能及測試; (2)組合邏輯電路(半/全加器); (3)R-S、D、JK4、觸發(fā)器;
(4)三態(tài)輸出觸發(fā)器、鎖存器; (5)集成計數器及寄存器; (6)時(shí)序電路測試及研究;
(7)譯碼器和數據選擇器; (8)波形發(fā)生及單穩態(tài)觸發(fā)器; (9)555時(shí)基電路
可選做如下實(shí)驗:
(10)CMOS門(mén)電路測試; (11)門(mén)電路的驅動(dòng)能力測試; (12)MSI加法器實(shí)驗;
(13)寄存器及其應用實(shí)驗;(14)順序脈沖和脈沖分配器電路; (15)多路模擬開(kāi)關(guān)及其應用實(shí)驗;
(16)四路優(yōu)先判決電路實(shí)驗;(17)TS、OC門(mén)的功能測試及其應用實(shí)驗;(18)邏輯筆實(shí)驗與分析實(shí)驗;
(19)競爭冒險實(shí)驗; (20)計數器MSI芯片的應用; (21)施密特觸發(fā)器及其應用實(shí)驗;
(22)數字定時(shí)器實(shí)驗; (23)電子校音器實(shí)驗; (24)TTL不同系列芯片性能和參數的測定實(shí)驗;
(25)TTL與CMOS相互連接實(shí)驗; (26)觸發(fā)器應用實(shí)驗; (27)時(shí)序電路應用實(shí)驗;
(28)單穩態(tài)觸發(fā)器及其應用實(shí)驗; (29)電壓變換器實(shí)驗; (30)示波器多蹤顯示接口實(shí)驗
2、模擬部分實(shí)驗內容(共有七個(gè)實(shí)驗模塊):
A、模擬電路模塊A1:
1、基本單級放大電路; 2、兩級放大電路; 3、負反饋放大電路; 4、LC振蕩器及選頻放大器 5、RC正弦波振蕩器; 6、射級跟隨器;
B、模擬電路模塊A2:
1、集成功率放大器; 2、互補對稱(chēng)功率放大器;
C、模擬電路模塊A3:
1、集成穩壓電路;
D、模擬電路模塊A4:
1、串聯(lián)穩壓電路; 2、晶閘管控制
E、模擬電路模塊A5:
1、 場(chǎng)效應管實(shí)驗 2、差分電路實(shí)驗
F、模擬電路模塊A6:
1、 電壓跟隨器 2、反向比例放大器 3、同相比例放大器 4、反相求和比例放大器
5、雙端輸入求和放大電路 6、積分電路 7、微分電路 8、微積分電路 9、方波發(fā)生器
10、占空比可調的矩形波發(fā)生器 11、三角波發(fā)生電路 12、鋸齒波發(fā)生電路 13、低通濾波器
14、高通濾波器 15、帶阻濾波器 16、過(guò)零比較器 17、反相滯回比較器 18、同相滯回比較器
19、電流/電壓轉換電路 20、電壓/頻率轉換電路 21、波形變換電路 22、集成電路RC正弦波振蕩
G、模擬電路模塊A7:
1、整流濾波與并聯(lián)穩壓電路
3、電路分析基本實(shí)驗:(共有六個(gè)實(shí)驗模塊選配)
A、電路分析模塊DL1:
1、雙口網(wǎng)絡(luò ) 2、串聯(lián)/并聯(lián)諧振電路
B、電路分析模塊DL2:
1、電壓控制電流源 2、電流控制電壓源
C、電路分析模塊DL3:
1、選頻電路 2、戴維南/諾頓定理
D、電路分析模塊DL4:
1、回轉器 2、負阻抗變換器
E、電路分析模塊DL5:
1、一階二階動(dòng)態(tài)電路
F、電路分析模塊DL6:
1、基爾霍夫定律 2、電流源
4、EDA實(shí)驗內容:(選配)
1、 單元電路設計實(shí)驗:
(1)常用門(mén)電路設計; (2)編碼器/譯碼器設計; (3)觸發(fā)器及時(shí)序電路設計;
(4)同步/異步計數器設計; (5)鍵盤(pán)掃描實(shí)驗; (6)加法器實(shí)驗
(7)LCD(12864)液晶顯示實(shí)驗。
2、綜合設計實(shí)驗:
(1)SSI組合電路的設計與冒險競爭觀(guān)察;(2)MSI組合電路的設計;(3)可讀寫(xiě)寄存器的設計。
3 研究創(chuàng )新實(shí)驗:
(1)數字頻率計; (2)數字電子鐘設計; (3)十字路口交通燈自動(dòng)控制器的設計;
(4)出租車(chē)計費器的設計; (5)數字濾波器設計; (6)DAC、ADC模型設計;
(7)數字模擬綜合系統設計