數字電路實驗
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數字電路實驗范文第1篇
中圖分類號：TN79-4 文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 10-0000-01
Discussion on the"Digital Circuit Experiment"Reform and Practice
Zhang Luya
(Xi'an Communication College,Xi'an710106,China)
Abstract:This paper,"Digital Circuit Experiment"experimental course of reform are described,analyzed the lack of previous experimental teaching,and on this basis of characteristics of the object on the basis of teaching,teaching orientation and made reasonable arrangements for course content,the"Digital Circuit Experiment"in practice teaching were analyzed and discussed,and an effective reform measures,and has been proven.
Keywords:Digital circuit test;Teaching methods;Rectification ideas
一、以往實驗教學中的問題
（一）新課的引入不明顯。實驗課中，仍舊以書本中的目的為引入語，實驗重、難點為目的之輔助。實驗的引入不突出，導致整節(jié)課的過程按部就班，學員被動地按照步驟進行實驗，這樣無法激發(fā)學員對實驗課的興趣和熱情，學員也漸漸失去了對實驗的興趣，這樣難以培養(yǎng)出具有創(chuàng)新能力的人才。
（二）課堂的互動不明顯。在實驗室進行實驗課有別于理論的課堂，學員不僅將注意力傾注于實驗內容與方法步驟上，還需認真熟悉電子實驗箱，數字示波器等實驗器材。故教員講解實驗內容的過程中，就存在著部分學員注意力不同步的問題，學員雖然也在熟悉實驗課中的必備知識（實驗器材），但是卻錯漏了教員強調的部分，課堂中會形成教員一味的講授，重點環(huán)節(jié)錯失學員互動，并未預期給學員留下深刻印象，影響實驗過程。
（三）和理論課程聯(lián)系不明顯。學員在課前明確實驗題目和部分相關內容，進行實驗課程的學習。教員在實驗課中，以本次實驗課程目的為主線，重點講授實驗過程操作步驟，現(xiàn)象顯示以及故障多發(fā)點環(huán)節(jié)。學員不易將理論知識與之聯(lián)系，只是機械的記下了實驗中的操作步驟和重點環(huán)節(jié)，以及實驗數據，但是實驗中的設計，電路的連接，以及簡單的故障處理卻沒有很好的掌握。
二、《數字電路實驗》教學整改思路
（一）完善教學策略，實例導入新課。教學策略即實現(xiàn)特定教學目標所采取的方式、方法或方案。實驗課程，重點還是在培養(yǎng)學員們實際動手的能力，提示啟發(fā)學員獨立進行設計實驗，這是實驗課應該選用的大方向。要培養(yǎng)學員的積極主動性首先要激發(fā)學員興趣。
新課的導入，是一堂課是否吸引人的基礎，尤其是實驗課程，一開始將書本上的目的作為導入語，難免顯得模式化，而且毫無新意。應該在明確實驗名稱和目的之前，先演示一個和本次實驗相關的中小型模塊電路，引起學員興趣，再準備一個短小精悍的導語，直接引出本次課程。
（二）調動學員積極性，增強課堂互動。
1.合理安排內容，把握重點。新課導入后，逐步介紹本次課程的重難點，并介紹需要用到的儀器與器材。在介紹儀器與器材時，可以安排單純的測量練習，學員可以暫時不機械的去熟悉實驗步驟和過程，而是認真熟悉儀器與器材的使用方法，為后面的具體實驗打好基礎。這樣，既讓學員最大程度地熟悉了儀器與器材的使用方法，消除了部分學員不熟悉儀器與器材的隱憂，又更好地把握了課堂的同步性，使得學員在教員講解具體實驗操作的環(huán)節(jié)時，不再瞻前顧后，將所有的精力最大限度的投入到實驗的意義和過程中去。
實驗內容以教材所編內容為主，進行整理，選擇典型的模塊電路，并在課堂中，根據學員學習進度，適當增刪內容，促使實驗課堂飽滿充實的前提下，又不冗長繁瑣，保證學員在實驗中對理論知識的理解更為深入透徹。
2.組織生動教學，優(yōu)化教學手段。教員在實驗課前告訴學生實驗方向，使學員在預習時明確實驗要求，了解有關器件的方法，重溫理論主要的知識點，以便實驗課中收到良好效果。學員的興趣和熱情，直接影響著實驗課教學的效果，努力營造生動活潑的課堂就顯得尤為重要。
最大程度的運用多媒體等現(xiàn)代教學設備，將重點電路更加清晰明朗，還要結合實物展示臺，將模擬的電路現(xiàn)象，更加直觀和具體地在學員面前展示，并啟發(fā)學員進行思考，加深學員印象。
在原本的電路上適當進行微小的調整，區(qū)別不同思路下電路連接的不同和實驗結果的不同，適當提問，增強課堂互動，更好地把握課堂的節(jié)奏。
3.改進驗收方式，注重實驗過程。實驗的結果反映了實驗的成功與質量，但并不能僅憑實驗結果而忽略過程中的操作。實驗報告是學生通過實驗過程將其實驗原理、步驟、測試結果等進行匯總的過程。
數字電路實驗，實驗結果非簡單數據記錄，而是明確的實驗現(xiàn)象。在檢查學員電路的時候，可由學員來進行操作，由電子技術實驗箱中的邏輯電平區(qū)提供輸入變量，學員可撥動邏輯開關，并向教員敘述每一種狀態(tài)組合，并結合邏輯電平指示燈的信號，判定輸出狀態(tài)，并記錄下來，和所列真值表進行比對。這樣不僅能直觀地看到實驗結果，并且也檢查了學員對本次實驗過程的掌握程度，更能加深對實驗現(xiàn)象的理解。
（三）結合實際應用，聯(lián)系理論教學。引入有特點的模塊電路，先展示其邏輯功能，后附邏輯電路圖為輔助，激發(fā)學員興趣，調動了學員的學習積極性，又增強了和課堂的互動，活躍了課堂氣氛，促進學員的學習。
在明確實驗內容要點的基礎上，由學員自己動手連接實驗電路，注意連接方法和順序，并合理利用電子技術實驗箱中面包板的連通情況，選擇適當的凹槽插接集成電路，使用導線要盡可能短、少，實驗電路盡可能不要飛線、繞線，以免造成對實驗現(xiàn)象的影響。
三、結束語
實驗教學改革是教育改革的一個重要組成部分，其目的在于加強學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在實驗教學中，不斷將改革內容滲透到實踐中。而教員擔任了其中重要角色，不僅僅是知識的傳授者和實驗成績的評判者，還應該是學員動手能力、綜合設計能力、創(chuàng)新能力的啟發(fā)者和開拓者。實驗課程應當結合學員的情況以及對實驗課程的理解不斷地進行調整和改進，使實驗課程真正成為一門工具課，在輔助理論知識的同時，更鍛煉學員的獨立思考能力和創(chuàng)新能力。
參考文獻：
數字電路實驗范文第2篇
近幾年，隨著科技的發(fā)展和網絡技術的普及，各種先進的電子技術開始蓬勃發(fā)展，目前，在電子產品設計中比較先進的技術是EDA技術，在電子系統(tǒng)設計中，它不需要硬件電路的支持就可以直接修改程序中的錯誤及系統(tǒng)功能，不僅縮短了研發(fā)周期，而且節(jié)約研發(fā)成本。EDA技術應用于數字電路綜合實驗設計中，可以有效地提高學生對數字電路綜合應用能力。本文主要探討 EDA技術在數字電路綜合實驗設計中的應用及特點。
【關鍵詞】EDA 數字電路 綜合實驗設計 應用
數字電路是高等院校理工科電子信息類專業(yè)中一門重要的基礎課，數字電路的知識比較復雜，對于初學者來說不容易理解，而采用數字電路實驗有助于學生理解數字電路的知識及相關理論。在教學中通過數字電路表決器、計數器等簡單的實驗教程，幫助學生理解、學習數字電路，掌握各個單元電路的相關知識及理論概念，綜合利用數字電路的特點應用于實際生活中，提高學生解決工程實際問題的能力。
1 EDA技術特點
1.1 模塊化設計
EDA技術采用現(xiàn)在社會上最先進的設計方法，它是一種“自上而下”的全新設計，屬于模塊化設計方法，具有模塊化設計方法的優(yōu)勢。
1.2 縮短設計周期，降低設計費用
EDA技術應用于設計中，可以單獨于器件的結構而獨立存在。所以，在設計時，設計者不用考慮芯片結構等器件對數字電路的限制，可以使設計者更專心于設計。同時減少設計風險，降低設計所需費用，縮短設計周期。具有良好的經濟效益與社會效益。
1.3 實現(xiàn)電路的移植
EDA技術應用于數字電路設計中，可以實現(xiàn)簡單的移植工作。它采用硬件描述語言進行設計，這種設計方法可以完全獨立于目標器件的結構而存在，簡單、方便，很受設計者的歡迎。
2 MAX+Plus II軟件
我們采用MAX+Plus II軟件對數字電路進行分析研究，這種軟件簡單易用，非常適合剛入門的學生學習。在利用這個軟件學習數字電路時，在自身熟悉的設計方式基礎上建立一個新的設計，這款軟件會自動將設計轉換成設計者所需要的格式。通過該軟件的編譯、仿真、等功能，快速的完成各種不同的數字電路系統(tǒng)設計。另外，此軟件的器件庫和模型庫非常多可以幫助學生設計數字電路原理圖；另外，它還具有強大的仿真、分析功能。
3 數字頻率計綜合實驗系統(tǒng)設計
3.1 實驗方案設計
在本實驗中要求學生采用數字電路中相關器件，設計一個數字頻率計來測量數字電路的信號頻率，然后將所測量的信號頻率結果顯示在數字電路的數碼管上。在進行實驗之前，將實驗系統(tǒng)劃分為不同的模塊進行分析數字電路工作過程，比如測頻控制電路、脈沖發(fā)生電路、計數電路、鎖存電路、信號整形電路、動態(tài)掃描等。通過各個模塊之間的相互協(xié)調來完成數字電路之間的信息的傳遞與顯示。
3.2 試驗系統(tǒng)模塊設計
3.2.1 脈沖發(fā)生電路模塊
脈沖發(fā)生電路由一片14 bit二進制串行計數或者是CD4060分頻器再加上一些阻容元件構成。它主要是用來產生系統(tǒng)所需要的頻率信號，比如：動態(tài)掃描電路的1 kHz掃描頻率信號和測頻控制電路所需的頻率為2 Hz的時基信號。
3.2.2 信號整形電路分析
在信號整形電路中，測信號的波形有三種波，外形像長方形的矩形波、類似于三角形的三角波和正弦波，在進行信號計數之前，首先要變換波形，在設計時將不同的波形信號變換成相同的信號波形進行測量。對信號進行整形時需要利用芯片機來測量，然后將得到的脈沖信號作為計數電路的輸入時鐘信號。
3.2.3 測頻控制電路分析
數字電路的頻率測量方法一般使用計數法，測頻控制電路需要產生脈寬為1s的脈沖信號，來控制技術電路的技術使能。技數結束后，將結果鎖存到寄存器中，使數據顯示更加穩(wěn)定。鎖存好技術結果后，還需要一個清0信號，以便清除計數電路中上一次的技數結果。
3.2.4 計數電路模塊
技術電路模塊是用來計數待測信號的，一般由8個一位10進制加法計數器一同步級聯(lián)的方式構成。技術過程受測頻控制電路輸出信號的控制。技術結果鎖存后，利用清零信號將電路中的8個計數器統(tǒng)一清零，為下一次的技術做準備。
3.2.5 鎖存電路模塊
鎖存電路，顧名思義就是用來鎖存計數電路的計數結果，由4個異步清零信號的觸發(fā)器組成。電路中每次計數結束時，測頻控制電路輸出信號就會產生一個上升沿，將技術結果鎖入寄存器。
3.2.6 動態(tài)掃描顯示電路模塊
該模塊的整個電路由1個用74160、1個3-8譯碼器和非門構成的8進制計數器、4個8選1數據選擇器和1個顯示譯碼器7448組成。8進制計數器在數字電路中主要用于產生3―8的譯碼器選和等，4 bit送到顯示譯碼器進行譯碼時利用4個8選1數據選擇器輸入32位數據進行選擇。
4 結語
這種基于EDA技術的數字電路綜合設計實驗模式是現(xiàn)代數字電路設計中重要的組成方式，數字電路中很多單元電路與設計方法都很好的應用在實驗設計中，幫助學生了解、掌握電路設計方法和技能。提高學生的動手能力與解決實際問題的能力。
參考文獻
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作者簡介
陸元婷（1981-），女，貴州省遵義市人。碩士學位?，F(xiàn)為遵義醫(yī)學院醫(yī)學信息工程系講師。主要研究方向為軟件工程。
數字電路實驗范文第3篇
關鍵詞：仿真軟件Multisim 數字電路實驗 應用
中圖分類號：TP319 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）12-0220-02
在電子專業(yè)數字電路課程中，實驗教學是一個非常重要的環(huán)節(jié)，通過理論知識教學與實踐相結合的方法，在提升教學效果的同時也提升了學生的實踐動手能力，而在傳統(tǒng)的數字電路實驗教學中，完全依靠的是純硬件實物進行實驗，這種方法存在許多弊端，而現(xiàn)今在結合計算機軟件技術的基礎上，讓數字電路實驗變得更加靈活方便，不僅培養(yǎng)了學生的綜合動手能力，而且還激發(fā)了學生的創(chuàng)新能力，本文主要分析探討的是在底值緶分校計算機仿真軟件Multisim的具體應用。
1 仿真軟件Multisim的概況
計算機仿真軟件Multisim是根據美國國家儀器公司電子線路仿真軟件EWB升級而來，其主要目的就是對電路進行原理設計，對電路功能進行測試等，在計算機中，Multisim軟件不僅界面清晰，簡單直觀，而且操作起來也較為簡便，易學易用。仿真軟件Multisim將原理圖的創(chuàng)建，電路的測試分析以及結果顯示通過集成的方式統(tǒng)一顯示到一個電路窗口當中，對數字電路和模數混合電路等進行仿直模擬，而且在可視化界面上，其仿真出來的電路環(huán)境與真實情況一般無二，整個操作界面操作起來完全就像是一個實驗室的工作臺，非常具有可實操性，在數字電路實驗教學中，深受廣大教師以及學生的喜愛[1]。
2 在數字電路實驗中仿真軟件Multisim的具體應用
數字電路實驗首先要了解的是電路的工作原理，對實驗電路中的模塊電路以及每個模塊的具體功能都要有一個具體清晰的認識，同時還要明確每個模塊之間的信號傳輸關系等，在對這些基礎設施了解清楚之后，再結合相關的參數指標以及實驗所需的電路元器件，通過仿真軟件Multisim對各個電路模塊的初步設計，最后在仿真模擬的過程中邊選擇邊測試，邊修改邊對比，不斷地分析判讀，直到實驗出真正的數字電路，因此在數字電路實驗中，仿真軟件Multisim的具體應用主要體現(xiàn)在以下四個方面：
2.1 繪制電路原理圖
本次數字電路實驗以在時鐘控制下實現(xiàn)八位并行數據輸入到串行數據輸出的轉換電路為例，這個數字電路主要有三個功能模塊，即LM555定時器構成的多諧振蕩器產生時鐘脈沖模塊，4位二進制加法計數器74LS163構成的計數器模塊和數據選擇器74LS151構成的并轉器電路模塊[2]，待這三個功能模塊分步設計完成后，這個轉換電路的原理圖就設計完成了，然后再結合仿真軟件Multisim中豐富的元器件資源快速的完成所需元器件的找尋工作，其次再將這些元器件進行連接，對一些必要的元器件參數屬性等進行相應的修改，同時對元器件標注出相對應的標簽，最后這個轉換電路的原理圖繪制工作也就完成了，如圖1所示，為繪制的此次實驗轉換電路的原理圖。
2.2 電路的仿真分析
在上述的轉換電路實驗中，通過仿真軟件Multisim可以提供出虛擬的儀器對電路進行仿真分析，在仿真分析中，主要用到的分析儀器包括示波器，邏輯分析儀，字信號發(fā)生器以及邏輯轉換器等，其仿真分析主要分為兩部分進行：首先仿真分析的是第一個模塊，針對第一個功能模塊LM555定時器構成的多諧振蕩器產生時鐘脈沖模塊，在實驗教學過程中，為了讓學生加深對其的理解與學習，可以用仿真軟件Multisim提供的示波器來觀察555定時器充放電的電容波形和輸出時的脈沖方波信號波形等，最后發(fā)現(xiàn)其充電時間要大于放電時間，其仿真波形與理論分析計算得出的結果保持一致；其次仿真分析的是第二個功能模塊和第三個功能模塊，針對這兩個模塊可用仿真軟件Multisim提供的邏輯分析儀進行分析，主要觀測分析的是第二個模塊計數器的時序波形和第三個模塊數據選擇器輸出的波形，如圖2所示，為計數器時序波形的仿真圖，通過圖2可以看出，在脈沖作用下，計數器的低三位循環(huán)計數產生000到111這八種狀態(tài)，而假設計數初始的狀態(tài)為000時，那么數據選擇器的數據輸入端D0將被選通，而151的輸出將變成1，再來一次CP脈沖上升沿后，計數器的計數狀態(tài)就變成了001，而這時數據輸入端D1將被選通，151的輸出就又變成了0，同理待第七個脈沖來之后，計數器的計數狀態(tài)就變成了111，這時的就是D7被選通，同樣的151的輸出也變成了0，151的8位并行輸出數據在時鐘脈沖的控制作用下，來一個時鐘脈沖上升沿就送出一位數，相應的8位并行輸入的數據也就一個一個地被串行輸入送出來，從而實現(xiàn)數據能夠并行輸入到串行輸出的轉換[3]。
2.3 邏輯轉換器的應用
邏輯轉換器的應用主要體現(xiàn)在組合邏輯電路中，對于組合邏輯電路而言，其特點就是沒有存儲記憶功能，而其設計就需要根據邏輯命題，再列出邏輯真值表，寫出邏輯表達式，然后選擇所用器件，即可完成組合邏輯電路的設計工作，但是在輸入變量增多時，組合邏輯電路的設計工作就變得繁復多雜，經常出現(xiàn)各種錯誤，在這時利用仿真軟件Multisim提供的邏輯轉換器就可以對組合邏輯電路的設計過程進行簡化，提高電路的設計效率[4]。
仿真軟件Multisim提供的邏輯轉換器支持8輸入變量與單輸出的組合邏輯電路的分析與設計，根據邏輯轉換器可以將組合邏輯電路中的真值表進行轉換，將真值表與邏輯表達式之間進行轉換，將直值表與簡單表達式之間進行轉換，將邏輯表達式與邏輯電路之間進行轉換以及將邏輯表達式與非門邏輯電路之間進行轉換等。
2.4 譯碼器的仿真應用
在數字電路實驗課程中，譯碼器在數字系統(tǒng)的設計中有著極為廣泛的用途，其在代碼之間的轉換，終端的數字顯示，同數據分配，存儲器的尋址以及組合控制信號等都能起到非常重要的作用，在數字電路實驗課程教學中，以仿真軟件Multisim提供的74LS138譯碼器為例，為了讓學生在學習地過程中更好的掌握譯碼器的外特征，如圖3所示，通過利用開關K1，K2和K3來模擬二進制數，來對74LS138譯碼器的譯碼功能的仿真電路進行驗證，通過實驗可以看出，在輸出端接上小燈泡后，可以對二進制數經過譯碼器后的輸出結果進行直接觀測，從而使學生在這一過程中可以更好的理解與掌握譯碼器的邏輯功能[5]。
3 在數字電路實驗中利用仿真軟件Multisim的優(yōu)勢
在數字電路實驗中，傳統(tǒng)的純硬件實驗教學方法一般都是事先查找大量的相關資料，對電路原理進行硬性理解，然后再根據電路指標要求對元器件的具體參數進行估算，最后在紙上畫出大概的硬件電路圖，在實驗時一般也是通過面包板或實驗箱來搭建完成，然后在觀察分析實驗數據時，也是通過實驗室有限的儀器儀表等來進行，這樣的實驗方式很難檢查出實驗過程中的某項具體問題，比如所選用芯片是否合適，哪一根線路出現(xiàn)問題等，而一旦真的發(fā)現(xiàn)問題這整個電路實驗設計也要推倒重來，耗時耗力不說而且還沒有起到應有的教學效果，而利用計算機仿真軟件Multisim，學生只需要在對數字電路的基本原理了解清楚的情況下，利用仿真軟件Multisim直接選出實驗所需的元器件，然后直接進行電路搭建，在計算機操作界面直接進行現(xiàn)場實驗操作，而不用擔心芯片的選擇是否錯誤，實驗消耗材料是否浪費，實驗經費是否不足以及元器件等是否出現(xiàn)老化等種種問題，而且實驗結果還可以通過界面直觀的顯示在學生面前，同時通過不斷反復的實驗，學生在理解力得到增強的同時，實踐動手操作能力也得到了提升，而且這種虛擬的實驗空間也使得學生的自由創(chuàng)造能力得到了充分的發(fā)揮，最重要的是節(jié)省了實驗時間，提升了數字電路的教學效果[6]。
4 結語
綜上所述，本文通過對計算機仿真軟件Multisim進行概況分析，探在數字電路實驗中仿真軟件Multisim的具體應用，其具體應用主要體現(xiàn)在四個方面，以在時鐘控制下實現(xiàn)八位并行數據輸入到串行數據輸出的轉換電路為例探討了仿真軟件Multisim的兩種應用，即電路原理圖的繪制以及電路的仿真分析，其次還探討了仿真軟件Multisim的邏輯轉換器與譯碼器的具體應用，最后還分析了在數字電路實驗中仿真軟件Multisim的應用優(yōu)勢，希望本文的分析探討對我國電子專業(yè)中數字電路教學以及計算機仿真軟件Multisim的實際應用能起到相應的幫助作用。
參考文獻
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數字電路實驗范文第4篇
關鍵詞: 數字電路實驗 弊端 教學模式
1.引言
數字電路是一門專業(yè)基礎課,很多專業(yè)都將其列為必修課,例如自動化、通信工程、電氣自動化、電子信息工程、計算機科學與技術等專業(yè)。數字電路實驗作為該課程的一部分,起著對理論的補充作用。學生通過實驗操作可以更好地掌握常用儀器的使用方法,同時還可以建立常用芯片的直觀印象。更重要的是,學生可以通過設計性實驗掌握大規(guī)模電路的開發(fā)思路和設計方法,可以說數字電路實驗在整個數字電路課程的學習過程中有著重要的作用。但是,傳統(tǒng)的教學理念中總是把這門課程的理論教學擺在高高在上的位置,而往往忽視實驗教學。這種理念使許多學生在做完實驗后覺得什么也沒學到,唯一的印象就是在實驗箱上連了許多線。我們結合自身對數字電路實驗的教學經驗總結傳統(tǒng)教學模式的弊端,并提出一些新的教學方法。
2.數字電路實驗傳統(tǒng)的教學模式及其弊端
傳統(tǒng)的數字電路實驗一般是圍繞理論課來開設的,即根據各個重要的理論知識點設置實驗項目,這些項目一般都是驗證性實驗,而且大多只用一個芯片,很少出現(xiàn)芯片之間的組合。這樣的實驗雖然可以使學生比較直觀地體會到某個理論,但是由于缺少各個實驗之間的相互連接與綜合,因此學生很難真正在腦海中建立深刻的印象。學生在做這些實驗時,常常反映當時會覺得豁然開朗,好像一下子就掌握了相關知識點,但是走出實驗室不久,又會有一種實驗毫無作用的感覺。這是因為學生在做這些驗證性實驗時,知識結論已先入為主地占據了頭腦,當實驗數據與理論相符合時,學生就會覺得這個是理所當然的,根本不根據實驗過程去體會結論。而實驗數據與理論不相符時,學生往往不去追求原因,而會簡單地認為是實驗線路、工具甚至芯片的原因,不會去思考問題到底出在哪,在這種情況下學生往往違背實驗結果,僅僅簡單地以理論為本,去修正實驗數據。
傳統(tǒng)的數字電路實驗以驗證性為主,很少有綜合性和設計性實驗,這就使得學生沒有機會鍛煉自己的綜合電路設計的能力,而綜合電路設計能力是電子、通信類學生最重要的能力,也是他們在工作中最用得上的能力。傳統(tǒng)的數字電路實驗不但內容老化,手段單一,而且已經違背了開設這個實驗的初衷,根本無法使學生通過實驗獲得直接知識?；谶@個觀點,我們應該對數字電路實驗的傳統(tǒng)教學方式進行必要的改革和探討,讓學生能夠從實驗中發(fā)現(xiàn)、認識事物的客觀規(guī)律,并能用理論知識解釋實驗不正確的癥結所在。
3.數字電路實驗新教學模式的改進
針對傳統(tǒng)數字電路實驗存在的問題,以及自己在教學中遇見的問題,我們對數字電路實驗的教學方法改進提出以下幾點觀點。
(1)實驗教學條件的改進。
現(xiàn)今大多數高校的數字電路實驗都是基于數字電路實驗箱開設的,這就制約了一些設計性、綜合性實驗項目的開設。雖然現(xiàn)在的數字電路實驗箱子功能比較強大,但是畢竟空間、體積有限,所以芯片插座、輸入開關量、結果顯示發(fā)光二極管等都是屈指可數的,只要實驗規(guī)模稍大點,實驗箱就無法滿足。為了給學生提供一個好的實驗平臺,實驗室應該根據實驗箱的實際情況對其進行擴展,將一些常用的芯片插座、可調電阻、信號開關等制作在同一面版上,必要的時候配合實驗箱使用。
另外,教師還應根據實驗室具體情況編制實驗教學實驗書,因為借用別個學校的實驗指導書往往會出現(xiàn)與自己實際情況不適合的情況。
(2)實驗項目的改變。
減少驗證性實驗,增加綜合性、設計性實驗個數。我校數字電路實驗課程必做的項目達9個之多,而且均是驗證性實驗。學生往往做到后面幾個項目就出現(xiàn)抵觸情緒,認為這些實驗毫無用處,僅僅是插線、拔線,有甚者直接填寫答案等待下課。我們結合自身上課過程,認為該實驗必作項目不宜過多,取3―4個典型項目,每個項目以2個課時為佳。這樣不但可以使學生建立自信,而且可以節(jié)約課時留給設計性實驗。
(3)實驗習慣的改進。
這里的實驗習慣包括學生的實驗習慣和指導老師的實驗習慣。首先,指導老師應該要求學生做好實驗預習,最好能在上課前提供預習報告。有些學生在上實驗時一頭霧水,由于沒有課前預習,加上理論不牢,在實驗課上手足無措,根本不知道該干什么。所以引導學生養(yǎng)成實驗預習的習慣對實驗是有很大的幫助的。其次,指導老師的良好實驗習慣也是很重要的。如果實驗指導老師和理論課老師不是同一人,那么兩人之間就應該進行溝通,保證實驗遲于理論。另外,實驗指導老師應該在上課前將實驗內容、難點板書在黑板上或提前做好PPT,絕不能在上課的時候出現(xiàn)臨時版書的情況,否則會嚴重打擊學生的積極性,同時指導老師還應親自反復做開設了的實驗項目,總結出所有可能出現(xiàn)的結果和錯誤,并總結出原因,以應對學生的提問。
(4)增加趣味性的綜合性、設計性實驗。
在開設綜合性、設置性實驗時,教師應該結合實際,切不可盲目設置。首先教師要選擇學生有興趣的項目,例如生活中已經開發(fā)出的小東西,或者能夠實現(xiàn)小功能的項目。這樣可以讓學生看到題目就有種不做出來不罷休的沖動。其次要注意難度,如果學生有興趣,弄了半天卻找不到突破口,那將會適得其反。項目難度以9―12個課時完成最好。
(5)開放實驗室。
由于綜合性、設計性實驗項目往往需要學生在課外進行構思、設計,這就需要實驗室進行開放性管理,讓學生在有一定的結果時就能夠立即進行連線驗證,找出不足,再根據實驗結果進行方案修正,如此反復。當然,我們在開放實驗室時要做到管理嚴格,學生使用實驗設備必須提前預約,在與實驗室其他實驗課程不相抵觸的情況下才允許使用設備,并要求登記備案。
4.結語
我們進行數字電路實驗教學改革,其目的就是為了培養(yǎng)學生熟練使用各種實驗儀器,增強學生的自主綜合電路設計能力,這種教學改革的效果,需要經過一段時間,甚至在學生走上工作崗位后才能顯示出來。這種教學改革也是一種連續(xù)過程,只有在教學實踐中不停地探索,不停地改進,才能使實驗的效果越來越好。
參考文獻:
[1]徐瑩雋.基于開放教學模式的數字邏輯電路實驗教學改革[J].電氣電子教學報,2006,28.
[2]薛延俠.“數字電子技術”課程教學改革的探討[J].西安郵電學院學報,2006,(1):116-118.
[3]高吉祥.電子技術基礎實驗與課程設計〔M〕.北京:電子工業(yè)出版社,2002.
數字電路實驗范文第5篇
關鍵詞：數字電路 故障 測試
中圖分類號：TN79 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）02-0087-01
在進行數字電路設計和生產過程中一定要進行電路的故障診斷，這樣對于芯片模板上出現(xiàn)的缺陷可以及時修復，開始建立故障冗余系統(tǒng)；可以有效的改進生產工藝，更好的分析故障檢測方法，進而使芯片的產量、質量和可靠性都得到提升。傳統(tǒng)數字電路的故障診斷常常用常規(guī)儀表及傳統(tǒng)的人工進行分析的，所以在診斷定位上就會難度增加、周期變長，導致設計和生產數字電路的速度嚴重降低。所以，設計數字電路故障診斷系統(tǒng)，可以有效地提升當下數字電路故障診斷的效率。
1 討論故障產生的主要原因
1.1 數字電路的故障
數字電路故障就是在設計和生產過程中出現(xiàn)接觸不良、電器元件損壞等原因，造成導線短路、假焊、虛焊等現(xiàn)象，就會出現(xiàn)電路邏輯功能的錯誤，發(fā)生電路故障[1]。以組合邏輯電路而言，必須按照真值表的要求來進行工作，否則就是電路出現(xiàn)了故障；而就時序邏輯電路來說，必須按照時序的狀態(tài)轉換圖就行工作，否則就是電路出現(xiàn)了故障。
1.2 故障主要原因的產生
（1）元器件參數的改變。由于電子元器件隨著不斷地使用，就會導致老化和參數性能下降，有的是在溫度變化時改變了參數性能。（2）信號線故障。在電路板電路受到外界影響時，信號線就會損壞出現(xiàn)短路和斷路。（3）電路元器件出現(xiàn)不良接觸。這種問題是最常見的，在工作中如果發(fā)生虛焊或者焊點被氧化，就會導致電路板故障的發(fā)生。（4）不健全的工作環(huán)境。一旦工作環(huán)境達不到設備所要求時，如濕度、溫度及電磁環(huán)境等，無法實現(xiàn)設備的正常工作。（5）超出使用期。就是在使用過程中超出期限，導致元器件的老化，降低了性能指標，所以就會增加設備的故障率[2]。
2 邏輯故障組成
邏輯故障包括永久故障和暫態(tài)故障。其中的永久故障就是故障出現(xiàn)之后，只有人為修復可以清除故障，除此之外故障會長久存在。包括很多的靜態(tài)故障。例如固定電平故障、橋路故障、固定開路故障。而暫態(tài)故障也能叫做軟故障，這種故障的發(fā)生是因為元器件自身或者是電路自身存在的容限非常小而導致電路不穩(wěn)定。
3 數字電路故障測試的基本方法
3.1 故障的檢測
（1）直觀檢測法。這種方法就是通過直觀的觀察來推斷出故障出現(xiàn)的大體部位。我們在進行檢測時可以咨詢用戶，就會知道出現(xiàn)了什么樣的現(xiàn)象，這樣就可以快速的進行檢測省去了很多不必要的麻煩。我們可以在檢測時直接觀察設備是否出現(xiàn)元器件的破損，導線是否斷開或者短接，或者其它設備出現(xiàn)什么狀況，來檢測出故障在什么地方。一旦電路電流或者電壓過大時，在電路中的一些器件就會出現(xiàn)異味，我們通過嗅覺就會感知到在什么地方出現(xiàn)了故障。當一些電子元器件的外殼熱度過高時，我們通過觸摸就會找到這類損壞的元器件，從而發(fā)現(xiàn)電路產生的故障。最后我們可以直接的用專業(yè)的檢測設備測試診斷電路，來檢測出是否存在故障，如果存在給其進行定位。（2）順序檢測法。這種方法分為兩種，其一就是由輸入級開始逐漸向輸出級進行檢查，這就需要我們在輸入端加入檢測信號，開始以該信號為主逐漸向輸出端進行檢測，最終來找出電路所存在的故障[3]。其二就是由輸出級開始逐漸向輸入級進行檢查，一旦出現(xiàn)信號不對的情況，就開始由故障級向一級檢測，最終到發(fā)現(xiàn)正常信號截止。（3）比較法。在檢查故障時，這也是一種常用的方法。想要快速的發(fā)現(xiàn)所存在的故障，通常的方法就是把故障電路重要的關鍵點測試參數和同類型電路在正常工作時所得到的檢測值進行對比，最終檢測出故障所在。（4）替代法。如果說有的時候我們在數字電路中很難找到出現(xiàn)的故障，這個時候我們就應該想到應用替代法測出數字電路中的故障。什么是替代法？簡單地說，替代法就是我們將數字電路中的電子元器件替代掉，應用一些同等型號，但是在品質上卻高于原有電路中出現(xiàn)的器件，之后換上這些高品質器件之后，來檢查電路是否可以進行正常的工作。前提是我們在采用替代法進行實驗來檢測故障時，一定要在電路斷電的時候換上各種元器件，用以保證安全。上述四種方法就是在檢測數字電路故障時常用到的常規(guī)方法。
3.2 邏輯故障的檢測
在數字電路中產生的邏輯故障中，我們可以建立起故障的模型，之后通過該模型研究算法，產生測試向量，完成故障的檢測。這里我們就以在邏輯故障中出現(xiàn)的單固定故障為例。由于邏輯故障中存在著單固定故障，而這種故障模型是數字電路測試中使用最多的一種門級故障模型。這種故障可以含蓋數字CMOS電路一半以上的制造故障。在測試這種故障時，首先我們應該建立故障模型，之后根據這種故障模型生成測試向量。在組合邏輯電路中，以早期提出的經典算法D算法為主，完成測試向量的自動生成。而在時序邏輯電路中，我們將以較為了解的門級時序電路的ATPG系統(tǒng)完成測試向量的覆蓋率。之后我們通過不斷地分析測試向量對故障的覆蓋情況，從而來進一步的提高故障的覆蓋率。最終實現(xiàn)單固定故障模型的完整建立，解決故障的檢測工作[4]。之后再以此種模型來對多固定故障進行測試。最終實現(xiàn)邏輯故障的檢測。
3.3 波形檢測法
在脈沖電路當中，我們還可以用波形檢測的方法對電路進行檢測。首先在檢測時選擇一個良好的示波器，之后開始對電路各級在輸出端所輸出的波形進行檢測，最后在示波器上面觀察并記錄出現(xiàn)的波形是否正常，最終來完成電路故障的測試。
4 結語
本文主要簡單的介紹了數字電路出現(xiàn)的故障及故障檢測方法。在電子電路發(fā)展的今天數字電路得到了飛速的發(fā)展。為了更好的使數字電路應用到現(xiàn)代電路中。對于可能出現(xiàn)的故障應及時的做出檢測。更好的完善數字電路，使數字電路進一步發(fā)展，適應現(xiàn)代科技要求。
參考文獻
[1]胡文君.設備故障診斷技術的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].后勤工程學院學報，2004（2）.
[2]吳翠娟.現(xiàn)代大型設備故障智能診斷技術的現(xiàn)狀與展望[J].電子技術用，2003.
