一. 基本情况
学时:126学时 依据电工电子实践教学单元知识的延续性和本科教学计划中理论课程的教学安排,分别在安排几个学期中完成。
课内外学时比例:1:1.5
学分:4学分
适用范围:电类专业本科生
对先修课程要求:大学物理(含半导体器件物理)、电路分析基础、信号与系统、电子技术基础(模拟、数字)
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二. 课程的性质、目的及任务
本课程是东南大学电工电子类专业课程体系与内容的教学改革的产物,是组成东南大学电工电子类专业技术基础课平台课程的课程之一,是重要的一门实践性课程。
该课程由“常用电子仪器使用、电子元器件识别与测试”、“电子电路实验方法”、“数据处理与误差分析”、“电子电路设计与仿真”、“电子电路设计与制作”、“电子电路的安装与调试”、“在系统编程技术应用”、“电路基础实验”、“数字逻辑设计实践”、“电子线路实践”、“综合电子系统设计”等教学单元构成,课程注重与理论课程的衔接、呼应和配合。其目的是以合适的方式传授学生基本电子实践知识,并逐步向其展示电子、信息和计算机领域的新技术;通过大纲所列内容的学习与实践,提高学生的电路设计水平和工程实践能力,熟悉虚拟实验台及isPLD的应用,能将学过的知识综合运用于电子系统的设计中。
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三. 教学内容安排
理论授课
■“实验基础知识”单元
1. 常用电子仪器使用(4学时)
常用电子仪器的基本结构、工作原理、使用方法
2. 电子元器件识别与测试(2学时)
电阻、电位器、电容、电感、二极管、三极管等常用器件的识别及性能测试
3. 实验理论与方法、数据处理与误差分析(4学时)
实验方案、实验过程设计;电路元器件类型及其参数的选择;实验的基本测试方法;实验数据误差分析;数据处理与分析方法;实验及实验数据结果分析。
4. 交流电和安全用电(2学时)
交流电产生原理、电路连接方式;电力系统构成,安全用电常识。
5. 初级工程训练(3学时)
印刷电路板的设计与制作、焊接技术
■“综合电子系统设计”单元
1. 电子系统工程实现中的问题(1学时)
2. 电子系统设计举例、任务布置(2学时)
实验教学
■“实验基础知识”单元
1. 基本电子仪器使用(8学时)
(1)学习万用表、双踪示波器、晶体管毫伏表和低频信号发生器的使用方法;
(2)常用元器件性能测试,简单电路测试及数据处理。
2. 初级工程训练1(8学时)
实用电子单元电路焊接、安装、性能测试,系统总调。
3. EDA工具应用(28学时)
(1)掌握Protel 99SE电路设计系统的一般使用流程:设计实用小制作电路版图(4学时)
(2)学会用MULTISIM软件设计、分析电路,掌握进行计算机仿真实验、调整设计电路元件参数的技能(16学时)
基本应用学习:简单电路的设计及数据测量,兼以验证网络定理
掌握高级分析功能:设计一阶RC低通电路、二阶RLC带通电路、差分放大电路、有源滤波器等电路,测量电路指标、调整电路参数、分析电路性能。
(3)学习在系统编程技术,学会使用VHDL硬件描述语言进行数字电路设计,掌握用 Mux-plusII软件设计、测试、下载组合逻辑电路;掌握用自顶向下的设计方法设计一个复杂时序逻辑电路,测试、下载该电路。(8学时)
4. 电路实验(9学时)
(1)掌握电动系仪表的工作原理和使用方法
(2)学习实验数据处理和误差分析的方法
三相电路研究、交流阻抗参数的测量和功率因素的改善、受控源特性研究电路等。
5. 数字逻辑实验(15学时)
要求学生拿到设计题目后,先进行电路的设计,然后在计算机上进行虚拟实验,运行正确后,再在实验箱上搭建硬件电路,观察并记录实验结果,最后撰写实验报告、整理文档,对实验进行总结。
(1) 逻辑电路的测试方法、实验方法学习
--要求掌握集成逻辑门的基本运用,其主要参数意义和使用规则;掌握数据总线传输的设计方法。
实验内容:门的基本测试和使用、三态门和OC门的研究等。
(2)逻辑电路的稳定性研究
--通过组合逻辑电路设计和调试,进行“险象”观察、分析、消除
实验内容:用SSI、MSI设计数据比较器、血型电路、密码锁、全(加)减器等。
(3)数据的存储、传输与控制
--掌握集成触发器应用和MSI时序功能件应用
实验内容:设计/调试流水灯、抢答器、用计数器或移位寄存器设计/调试序列信号发生器等电路。
(4)数字电路、接口逻辑的控制方法设计
--通过综合性数字逻辑电路实验,掌握基本的数字系统设计方法
实验内容:设计/调试数字钟、汽车尾灯显示控制电路等复杂数字电路。
6. 电子电路实验(28学时)
要求学生自行设计线路,并先用计算机仿真实验调整元件参数,达到设计要求。
(1)电子电路的布局、接线技巧、测量与调试方法学习
--掌握放大器的主要性能指标及其设计、测试方法
实验内容:单级及多级阻容耦合放大电路
(2)模拟信号预处理和加工研究
--掌握对电子系统前端采集的微弱、含干扰信号的处理加工方法
实验内容:信号运算电路、有源滤波等电路设计和测试。
(3)模拟电路中测试信号和控制信号产生及转换研究
实验内容:波形产生电路、电流/电压转换电路、精密整流电路、施密特触发器等电路设计和测试。
(4)模拟电路带负载能力研究
实验内容:集成低频功率放大电路设计、安装、调试
(5)集成定时器的典型电路设计
7. 综合电子系统设计(18学时)
授课内容:电子系统工程实现中的问题(1学时)
电子系统设计举例、任务布置(2学时)
实践内容共15学时。根据各系的特点,安排2—4个设计课题供学生选择(允许学生自拟设计课题,但应有一定技术要求,并经指导教师认可),要求学生用VHDL硬件描述语言进行课题设计,制作出符合课题要求的技术指标的实物或进行模拟仿真,写出符合要求的设计报告(注:学生设计在课外完成)。
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四. 上课及考试方式
1. 以《电工电子实践课程丛书》为教材。要求学生预习、复习、了解、掌握教材内容。学生课外学时与课程学时比为1~1.5
:1,即课外学时不应少于126小时。
2. 一般实验学生一人一组,独立完成,强电实验二人一组合作完成。通过实验要求学生进一步掌握基础理论知识,提高实验能力、独立工作能力,拓宽视野。实验后要求认真总结,写出实验报告;
3. 做开放实验时,已正确完成必做基本实验内容的同学可做选做实验内容、扩展实验内容,鼓励学生进行自创性实验。
4. 设计、实验操作考试,半开卷形式。
考试方法:网上抽题,内容包括理论题(20%)和操作题(80%),在实验室中进行。
5.成绩评定方法:
理论、基础实践 80%
1. 预习情况 8 %
2. 课堂实验 14 %
3. 实验报告 8 %
4. 考试(“实验基础知识”单元 二年级第一学期) 14 %
考试方法:卷面考试,半开卷形式
5. 考试(“数字逻辑”、“电子电路”单元 二年级第二、三学期) 36 %
考试方法:设计、实验操作考试,半开卷形式;网上抽题,内容包括理论题(4%)和操作题(32%),在实验室中进行。
综合电子系统设计 20%
1.作品功能、指标、创新(如有较大创新,可突破此比例) 12 %
2.报告质量,含方案、电路 、测试方案及数据整理 4 %
3.答辩情况,含方案叙述 、回答问题 4 %
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五、主要参考书
[1] 邱关源主编。电路(第四版)。北京:高等教育出版社,1998。
[2] 管致中,沙玉钧,夏恭恪编。电路、信号与系统。北京:人民教育出版社,1980。
[3] 黄正瑾编。计算机结构与逻辑设计(第四版)。北京:高等教育出版社,2001。
[4] 郁汉琪主编。数字电子技术实验及课题设计。北京:高等教育出版社,1997。
[5] 周政新主编。EDA电子设计自动化实验与训练。北京:中国民航出版社,1998。
[6] 黄正瑾编。在系统编程技术及其应用。南京:东南大学出版社,1999。
[7] 谢嘉奎编。电子线路(第三版)。北京:高等教育出版社,1988。
[8] 康华光主编。电子技术基础(模拟部分,第四版)。北京:高等教育出版社,1998。
[9] 田良、王尧、黄正瑾、陈建元、束海泉编。综合电子设计与实践(第一版)。南京:东南大学出版社,1999。
[10] 中国集成电路大全编委会编。中国集成电路大全——TTL集成电路。北京:国防工业出版社,1985。
[11] 中华人民共和国国家标准。电气简图用图形符号 第12部分:二进制逻辑元件,1997。
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