数字电路实验
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数字电路实验范文第1篇
中图分类号：TN79-4 文献标识码：A文章编号：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、以往实验教学中的问题
（一）新课的引入不明显。实验课中，仍旧以书本中的目的为引入语，实验重、难点为目的之辅助。实验的引入不突出，导致整节课的过程按部就班，学员被动地按照步骤进行实验，这样无法激发学员对实验课的兴趣和热情，学员也渐渐失去了对实验的兴趣，这样难以培养出具有创新能力的人才。
（二）课堂的互动不明显。在实验室进行实验课有别于理论的课堂，学员不仅将注意力倾注于实验内容与方法步骤上，还需认真熟悉电子实验箱，数字示波器等实验器材。故教员讲解实验内容的过程中，就存在着部分学员注意力不同步的问题，学员虽然也在熟悉实验课中的必备知识（实验器材），但是却错漏了教员强调的部分，课堂中会形成教员一味的讲授，重点环节错失学员互动，并未预期给学员留下深刻印象，影响实验过程。
（三）和理论课程联系不明显。学员在课前明确实验题目和部分相关内容，进行实验课程的学习。教员在实验课中，以本次实验课程目的为主线，重点讲授实验过程操作步骤，现象显示以及故障多发点环节。学员不易将理论知识与之联系，只是机械的记下了实验中的操作步骤和重点环节，以及实验数据，但是实验中的设计，电路的连接，以及简单的故障处理却没有很好的掌握。
二、《数字电路实验》教学整改思路
（一）完善教学策略，实例导入新课。教学策略即实现特定教学目标所采取的方式、方法或方案。实验课程，重点还是在培养学员们实际动手的能力，提示启发学员独立进行设计实验，这是实验课应该选用的大方向。要培养学员的积极主动性首先要激发学员兴趣。
新课的导入，是一堂课是否吸引人的基础，尤其是实验课程，一开始将书本上的目的作为导入语，难免显得模式化，而且毫无新意。应该在明确实验名称和目的之前，先演示一个和本次实验相关的中小型模块电路，引起学员兴趣，再准备一个短小精悍的导语，直接引出本次课程。
（二）调动学员积极性，增强课堂互动。
1.合理安排内容，把握重点。新课导入后，逐步介绍本次课程的重难点，并介绍需要用到的仪器与器材。在介绍仪器与器材时，可以安排单纯的测量练习，学员可以暂时不机械的去熟悉实验步骤和过程，而是认真熟悉仪器与器材的使用方法，为后面的具体实验打好基础。这样，既让学员最大程度地熟悉了仪器与器材的使用方法，消除了部分学员不熟悉仪器与器材的隐忧，又更好地把握了课堂的同步性，使得学员在教员讲解具体实验操作的环节时，不再瞻前顾后，将所有的精力最大限度的投入到实验的意义和过程中去。
实验内容以教材所编内容为主，进行整理，选择典型的模块电路，并在课堂中，根据学员学习进度，适当增删内容，促使实验课堂饱满充实的前提下，又不冗长繁琐，保证学员在实验中对理论知识的理解更为深入透彻。
2.组织生动教学，优化教学手段。教员在实验课前告诉学生实验方向，使学员在预习时明确实验要求，了解有关器件的方法，重温理论主要的知识点，以便实验课中收到良好效果。学员的兴趣和热情，直接影响着实验课教学的效果，努力营造生动活泼的课堂就显得尤为重要。
最大程度的运用多媒体等现代教学设备，将重点电路更加清晰明朗，还要结合实物展示台，将模拟的电路现象，更加直观和具体地在学员面前展示，并启发学员进行思考，加深学员印象。
在原本的电路上适当进行微小的调整，区别不同思路下电路连接的不同和实验结果的不同，适当提问，增强课堂互动，更好地把握课堂的节奏。
3.改进验收方式，注重实验过程。实验的结果反映了实验的成功与质量，但并不能仅凭实验结果而忽略过程中的操作。实验报告是学生通过实验过程将其实验原理、步骤、测试结果等进行汇总的过程。
数字电路实验，实验结果非简单数据记录，而是明确的实验现象。在检查学员电路的时候，可由学员来进行操作，由电子技术实验箱中的逻辑电平区提供输入变量，学员可拨动逻辑开关，并向教员叙述每一种状态组合，并结合逻辑电平指示灯的信号，判定输出状态，并记录下来，和所列真值表进行比对。这样不仅能直观地看到实验结果，并且也检查了学员对本次实验过程的掌握程度，更能加深对实验现象的理解。
（三）结合实际应用，联系理论教学。引入有特点的模块电路，先展示其逻辑功能，后附逻辑电路图为辅助，激发学员兴趣，调动了学员的学习积极性，又增强了和课堂的互动，活跃了课堂气氛，促进学员的学习。
在明确实验内容要点的基础上，由学员自己动手连接实验电路，注意连接方法和顺序，并合理利用电子技术实验箱中面包板的连通情况，选择适当的凹槽插接集成电路，使用导线要尽可能短、少，实验电路尽可能不要飞线、绕线，以免造成对实验现象的影响。
三、结束语
实验教学改革是教育改革的一个重要组成部分，其目的在于加强学生创新能力的培养，在实验教学中，不断将改革内容渗透到实践中。而教员担任了其中重要角色，不仅仅是知识的传授者和实验成绩的评判者，还应该是学员动手能力、综合设计能力、创新能力的启发者和开拓者。实验课程应当结合学员的情况以及对实验课程的理解不断地进行调整和改进，使实验课程真正成为一门工具课，在辅助理论知识的同时，更锻炼学员的独立思考能力和创新能力。
参考文献：
数字电路实验范文第2篇
近几年，随着科技的发展和网络技术的普及，各种先进的电子技术开始蓬勃发展，目前，在电子产品设计中比较先进的技术是EDA技术，在电子系统设计中，它不需要硬件电路的支持就可以直接修改程序中的错误及系统功能，不仅缩短了研发周期，而且节约研发成本。EDA技术应用于数字电路综合实验设计中，可以有效地提高学生对数字电路综合应用能力。本文主要探讨 EDA技术在数字电路综合实验设计中的应用及特点。
【关键词】EDA 数字电路 综合实验设计 应用
数字电路是高等院校理工科电子信息类专业中一门重要的基础课，数字电路的知识比较复杂，对于初学者来说不容易理解，而采用数字电路实验有助于学生理解数字电路的知识及相关理论。在教学中通过数字电路表决器、计数器等简单的实验教程，帮助学生理解、学习数字电路，掌握各个单元电路的相关知识及理论概念，综合利用数字电路的特点应用于实际生活中，提高学生解决工程实际问题的能力。
1 EDA技术特点
1.1 模块化设计
EDA技术采用现在社会上最先进的设计方法，它是一种“自上而下”的全新设计，属于模块化设计方法，具有模块化设计方法的优势。
1.2 缩短设计周期，降低设计费用
EDA技术应用于设计中，可以单独于器件的结构而独立存在。所以，在设计时，设计者不用考虑芯片结构等器件对数字电路的限制，可以使设计者更专心于设计。同时减少设计风险，降低设计所需费用，缩短设计周期。具有良好的经济效益与社会效益。
1.3 实现电路的移植
EDA技术应用于数字电路设计中，可以实现简单的移植工作。它采用硬件描述语言进行设计，这种设计方法可以完全独立于目标器件的结构而存在，简单、方便，很受设计者的欢迎。
2 MAX+Plus II软件
我们采用MAX+Plus II软件对数字电路进行分析研究，这种软件简单易用，非常适合刚入门的学生学习。在利用这个软件学习数字电路时，在自身熟悉的设计方式基础上建立一个新的设计，这款软件会自动将设计转换成设计者所需要的格式。通过该软件的编译、仿真、等功能，快速的完成各种不同的数字电路系统设计。另外，此软件的器件库和模型库非常多可以帮助学生设计数字电路原理图；另外，它还具有强大的仿真、分析功能。
3 数字频率计综合实验系统设计
3.1 实验方案设计
在本实验中要求学生采用数字电路中相关器件，设计一个数字频率计来测量数字电路的信号频率，然后将所测量的信号频率结果显示在数字电路的数码管上。在进行实验之前，将实验系统划分为不同的模块进行分析数字电路工作过程，比如测频控制电路、脉冲发生电路、计数电路、锁存电路、信号整形电路、动态扫描等。通过各个模块之间的相互协调来完成数字电路之间的信息的传递与显示。
3.2 试验系统模块设计
3.2.1 脉冲发生电路模块
脉冲发生电路由一片14 bit二进制串行计数或者是CD4060分频器再加上一些阻容元件构成。它主要是用来产生系统所需要的频率信号，比如：动态扫描电路的1 kHz扫描频率信号和测频控制电路所需的频率为2 Hz的时基信号。
3.2.2 信号整形电路分析
在信号整形电路中，测信号的波形有三种波，外形像长方形的矩形波、类似于三角形的三角波和正弦波，在进行信号计数之前，首先要变换波形，在设计时将不同的波形信号变换成相同的信号波形进行测量。对信号进行整形时需要利用芯片机来测量，然后将得到的脉冲信号作为计数电路的输入时钟信号。
3.2.3 测频控制电路分析
数字电路的频率测量方法一般使用计数法，测频控制电路需要产生脉宽为1s的脉冲信号，来控制技术电路的技术使能。技数结束后，将结果锁存到寄存器中，使数据显示更加稳定。锁存好技术结果后，还需要一个清0信号，以便清除计数电路中上一次的技数结果。
3.2.4 计数电路模块
技术电路模块是用来计数待测信号的，一般由8个一位10进制加法计数器一同步级联的方式构成。技术过程受测频控制电路输出信号的控制。技术结果锁存后，利用清零信号将电路中的8个计数器统一清零，为下一次的技术做准备。
3.2.5 锁存电路模块
锁存电路，顾名思义就是用来锁存计数电路的计数结果，由4个异步清零信号的触发器组成。电路中每次计数结束时，测频控制电路输出信号就会产生一个上升沿，将技术结果锁入寄存器。
3.2.6 动态扫描显示电路模块
该模块的整个电路由1个用74160、1个3-8译码器和非门构成的8进制计数器、4个8选1数据选择器和1个显示译码器7448组成。8进制计数器在数字电路中主要用于产生3―8的译码器选和等，4 bit送到显示译码器进行译码时利用4个8选1数据选择器输入32位数据进行选择。
4 结语
这种基于EDA技术的数字电路综合设计实验模式是现代数字电路设计中重要的组成方式，数字电路中很多单元电路与设计方法都很好的应用在实验设计中，帮助学生了解、掌握电路设计方法和技能。提高学生的动手能力与解决实际问题的能力。
参考文献
[1]蔡春晓，张国庆.EDA教学在数字电路实验中的实践与探索[J].高教论坛，2010（11）：39-40.
[2]杜世民，杨相生，杨润萍，殷金曙.基于EDA技术的数字电路综合实验研究[J].实验技术与管理，2012，29（10）：93-96.
[3]黄勤易.利用EDA技术进行数字电路设计性实验的研究[J].半导体技术，2006，31（1）：20-22.
[4]张永生.EDA技术在数字电路中的应用研究[J].科技传播，2012（4）：142-143.
作者简介
陆元婷（1981-），女，贵州省遵义市人。硕士学位。现为遵义医学院医学信息工程系讲师。主要研究方向为软件工程。
数字电路实验范文第3篇
关键词：仿真软件Multisim 数字电路实验 应用
中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）12-0220-02
在电子专业数字电路课程中，实验教学是一个非常重要的环节，通过理论知识教学与实践相结合的方法，在提升教学效果的同时也提升了学生的实践动手能力，而在传统的数字电路实验教学中，完全依靠的是纯硬件实物进行实验，这种方法存在许多弊端，而现今在结合计算机软件技术的基础上，让数字电路实验变得更加灵活方便，不仅培养了学生的综合动手能力，而且还激发了学生的创新能力，本文主要分析探讨的是在底值缏分校计算机仿真软件Multisim的具体应用。
1 仿真软件Multisim的概况
计算机仿真软件Multisim是根据美国国家仪器公司电子线路仿真软件EWB升级而来，其主要目的就是对电路进行原理设计，对电路功能进行测试等，在计算机中，Multisim软件不仅界面清晰，简单直观，而且操作起来也较为简便，易学易用。仿真软件Multisim将原理图的创建，电路的测试分析以及结果显示通过集成的方式统一显示到一个电路窗口当中，对数字电路和模数混合电路等进行仿直模拟，而且在可视化界面上，其仿真出来的电路环境与真实情况一般无二，整个操作界面操作起来完全就像是一个实验室的工作台，非常具有可实操性，在数字电路实验教学中，深受广大教师以及学生的喜爱[1]。
2 在数字电路实验中仿真软件Multisim的具体应用
数字电路实验首先要了解的是电路的工作原理，对实验电路中的模块电路以及每个模块的具体功能都要有一个具体清晰的认识，同时还要明确每个模块之间的信号传输关系等，在对这些基础设施了解清楚之后，再结合相关的参数指标以及实验所需的电路元器件，通过仿真软件Multisim对各个电路模块的初步设计，最后在仿真模拟的过程中边选择边测试，边修改边对比，不断地分析判读，直到实验出真正的数字电路，因此在数字电路实验中，仿真软件Multisim的具体应用主要体现在以下四个方面：
2.1 绘制电路原理图
本次数字电路实验以在时钟控制下实现八位并行数据输入到串行数据输出的转换电路为例，这个数字电路主要有三个功能模块，即LM555定时器构成的多谐振荡器产生时钟脉冲模块，4位二进制加法计数器74LS163构成的计数器模块和数据选择器74LS151构成的并转器电路模块[2]，待这三个功能模块分步设计完成后，这个转换电路的原理图就设计完成了，然后再结合仿真软件Multisim中丰富的元器件资源快速的完成所需元器件的找寻工作，其次再将这些元器件进行连接，对一些必要的元器件参数属性等进行相应的修改，同时对元器件标注出相对应的标签，最后这个转换电路的原理图绘制工作也就完成了，如图1所示，为绘制的此次实验转换电路的原理图。
2.2 电路的仿真分析
在上述的转换电路实验中，通过仿真软件Multisim可以提供出虚拟的仪器对电路进行仿真分析，在仿真分析中，主要用到的分析仪器包括示波器，逻辑分析仪，字信号发生器以及逻辑转换器等，其仿真分析主要分为两部分进行：首先仿真分析的是第一个模块，针对第一个功能模块LM555定时器构成的多谐振荡器产生时钟脉冲模块，在实验教学过程中，为了让学生加深对其的理解与学习，可以用仿真软件Multisim提供的示波器来观察555定时器充放电的电容波形和输出时的脉冲方波信号波形等，最后发现其充电时间要大于放电时间，其仿真波形与理论分析计算得出的结果保持一致；其次仿真分析的是第二个功能模块和第三个功能模块，针对这两个模块可用仿真软件Multisim提供的逻辑分析仪进行分析，主要观测分析的是第二个模块计数器的时序波形和第三个模块数据选择器输出的波形，如图2所示，为计数器时序波形的仿真图，通过图2可以看出，在脉冲作用下，计数器的低三位循环计数产生000到111这八种状态，而假设计数初始的状态为000时，那么数据选择器的数据输入端D0将被选通，而151的输出将变成1，再来一次CP脉冲上升沿后，计数器的计数状态就变成了001，而这时数据输入端D1将被选通，151的输出就又变成了0，同理待第七个脉冲来之后，计数器的计数状态就变成了111，这时的就是D7被选通，同样的151的输出也变成了0，151的8位并行输出数据在时钟脉冲的控制作用下，来一个时钟脉冲上升沿就送出一位数，相应的8位并行输入的数据也就一个一个地被串行输入送出来，从而实现数据能够并行输入到串行输出的转换[3]。
2.3 逻辑转换器的应用
逻辑转换器的应用主要体现在组合逻辑电路中，对于组合逻辑电路而言，其特点就是没有存储记忆功能，而其设计就需要根据逻辑命题，再列出逻辑真值表，写出逻辑表达式，然后选择所用器件，即可完成组合逻辑电路的设计工作，但是在输入变量增多时，组合逻辑电路的设计工作就变得繁复多杂，经常出现各种错误，在这时利用仿真软件Multisim提供的逻辑转换器就可以对组合逻辑电路的设计过程进行简化，提高电路的设计效率[4]。
仿真软件Multisim提供的逻辑转换器支持8输入变量与单输出的组合逻辑电路的分析与设计，根据逻辑转换器可以将组合逻辑电路中的真值表进行转换，将真值表与逻辑表达式之间进行转换，将直值表与简单表达式之间进行转换，将逻辑表达式与逻辑电路之间进行转换以及将逻辑表达式与非门逻辑电路之间进行转换等。
2.4 译码器的仿真应用
在数字电路实验课程中，译码器在数字系统的设计中有着极为广泛的用途，其在代码之间的转换，终端的数字显示，同数据分配，存储器的寻址以及组合控制信号等都能起到非常重要的作用，在数字电路实验课程教学中，以仿真软件Multisim提供的74LS138译码器为例，为了让学生在学习地过程中更好的掌握译码器的外特征，如图3所示，通过利用开关K1，K2和K3来模拟二进制数，来对74LS138译码器的译码功能的仿真电路进行验证，通过实验可以看出，在输出端接上小灯泡后，可以对二进制数经过译码器后的输出结果进行直接观测，从而使学生在这一过程中可以更好的理解与掌握译码器的逻辑功能[5]。
3 在数字电路实验中利用仿真软件Multisim的优势
在数字电路实验中，传统的纯硬件实验教学方法一般都是事先查找大量的相关资料，对电路原理进行硬性理解，然后再根据电路指标要求对元器件的具体参数进行估算，最后在纸上画出大概的硬件电路图，在实验时一般也是通过面包板或实验箱来搭建完成，然后在观察分析实验数据时，也是通过实验室有限的仪器仪表等来进行，这样的实验方式很难检查出实验过程中的某项具体问题，比如所选用芯片是否合适，哪一根线路出现问题等，而一旦真的发现问题这整个电路实验设计也要推倒重来，耗时耗力不说而且还没有起到应有的教学效果，而利用计算机仿真软件Multisim，学生只需要在对数字电路的基本原理了解清楚的情况下，利用仿真软件Multisim直接选出实验所需的元器件，然后直接进行电路搭建，在计算机操作界面直接进行现场实验操作，而不用担心芯片的选择是否错误，实验消耗材料是否浪费，实验经费是否不足以及元器件等是否出现老化等种种问题，而且实验结果还可以通过界面直观的显示在学生面前，同时通过不断反复的实验，学生在理解力得到增强的同时，实践动手操作能力也得到了提升，而且这种虚拟的实验空间也使得学生的自由创造能力得到了充分的发挥，最重要的是节省了实验时间，提升了数字电路的教学效果[6]。
4 结语
综上所述，本文通过对计算机仿真软件Multisim进行概况分析，探在数字电路实验中仿真软件Multisim的具体应用，其具体应用主要体现在四个方面，以在时钟控制下实现八位并行数据输入到串行数据输出的转换电路为例探讨了仿真软件Multisim的两种应用，即电路原理图的绘制以及电路的仿真分析，其次还探讨了仿真软件Multisim的逻辑转换器与译码器的具体应用，最后还分析了在数字电路实验中仿真软件Multisim的应用优势，希望本文的分析探讨对我国电子专业中数字电路教学以及计算机仿真软件Multisim的实际应用能起到相应的帮助作用。
参考文献
[1]尹波.浅谈仿真软件Multisim及其在数字电路实验中的应用[J].山东工业技术，2016（18）：121.
[2]王尔申，庞涛，，郑丹.Multisim和Proteus仿真在数字电路课程教学中的应用[J].实验技术与管理，2013（03）：78-81.
[3]郭映.Multisim10仿真软件在数字电路教学中的应用[J].计算机与现代化，2010（07）：162-165.
[4]孙晓艳.基于multisim的虚拟仿真软件在数字电子技术教学中的应用[J].装备制造技术，2007（11）：152-154.
数字电路实验范文第4篇
关键词: 数字电路实验 弊端 教学模式
1.引言
数字电路是一门专业基础课,很多专业都将其列为必修课,例如自动化、通信工程、电气自动化、电子信息工程、计算机科学与技术等专业。数字电路实验作为该课程的一部分,起着对理论的补充作用。学生通过实验操作可以更好地掌握常用仪器的使用方法,同时还可以建立常用芯片的直观印象。更重要的是,学生可以通过设计性实验掌握大规模电路的开发思路和设计方法,可以说数字电路实验在整个数字电路课程的学习过程中有着重要的作用。但是,传统的教学理念中总是把这门课程的理论教学摆在高高在上的位置,而往往忽视实验教学。这种理念使许多学生在做完实验后觉得什么也没学到,唯一的印象就是在实验箱上连了许多线。我们结合自身对数字电路实验的教学经验总结传统教学模式的弊端,并提出一些新的教学方法。
2.数字电路实验传统的教学模式及其弊端
传统的数字电路实验一般是围绕理论课来开设的,即根据各个重要的理论知识点设置实验项目,这些项目一般都是验证性实验,而且大多只用一个芯片,很少出现芯片之间的组合。这样的实验虽然可以使学生比较直观地体会到某个理论,但是由于缺少各个实验之间的相互连接与综合,因此学生很难真正在脑海中建立深刻的印象。学生在做这些实验时,常常反映当时会觉得豁然开朗,好像一下子就掌握了相关知识点,但是走出实验室不久,又会有一种实验毫无作用的感觉。这是因为学生在做这些验证性实验时,知识结论已先入为主地占据了头脑,当实验数据与理论相符合时,学生就会觉得这个是理所当然的,根本不根据实验过程去体会结论。而实验数据与理论不相符时,学生往往不去追求原因,而会简单地认为是实验线路、工具甚至芯片的原因,不会去思考问题到底出在哪,在这种情况下学生往往违背实验结果,仅仅简单地以理论为本,去修正实验数据。
传统的数字电路实验以验证性为主,很少有综合性和设计性实验,这就使得学生没有机会锻炼自己的综合电路设计的能力,而综合电路设计能力是电子、通信类学生最重要的能力,也是他们在工作中最用得上的能力。传统的数字电路实验不但内容老化,手段单一,而且已经违背了开设这个实验的初衷,根本无法使学生通过实验获得直接知识。基于这个观点,我们应该对数字电路实验的传统教学方式进行必要的改革和探讨,让学生能够从实验中发现、认识事物的客观规律,并能用理论知识解释实验不正确的症结所在。
3.数字电路实验新教学模式的改进
针对传统数字电路实验存在的问题,以及自己在教学中遇见的问题,我们对数字电路实验的教学方法改进提出以下几点观点。
(1)实验教学条件的改进。
现今大多数高校的数字电路实验都是基于数字电路实验箱开设的,这就制约了一些设计性、综合性实验项目的开设。虽然现在的数字电路实验箱子功能比较强大,但是毕竟空间、体积有限,所以芯片插座、输入开关量、结果显示发光二极管等都是屈指可数的,只要实验规模稍大点,实验箱就无法满足。为了给学生提供一个好的实验平台,实验室应该根据实验箱的实际情况对其进行扩展,将一些常用的芯片插座、可调电阻、信号开关等制作在同一面版上,必要的时候配合实验箱使用。
另外,教师还应根据实验室具体情况编制实验教学实验书,因为借用别个学校的实验指导书往往会出现与自己实际情况不适合的情况。
(2)实验项目的改变。
减少验证性实验,增加综合性、设计性实验个数。我校数字电路实验课程必做的项目达9个之多,而且均是验证性实验。学生往往做到后面几个项目就出现抵触情绪,认为这些实验毫无用处,仅仅是插线、拔线,有甚者直接填写答案等待下课。我们结合自身上课过程,认为该实验必作项目不宜过多,取3―4个典型项目,每个项目以2个课时为佳。这样不但可以使学生建立自信,而且可以节约课时留给设计性实验。
(3)实验习惯的改进。
这里的实验习惯包括学生的实验习惯和指导老师的实验习惯。首先,指导老师应该要求学生做好实验预习,最好能在上课前提供预习报告。有些学生在上实验时一头雾水,由于没有课前预习,加上理论不牢,在实验课上手足无措,根本不知道该干什么。所以引导学生养成实验预习的习惯对实验是有很大的帮助的。其次,指导老师的良好实验习惯也是很重要的。如果实验指导老师和理论课老师不是同一人,那么两人之间就应该进行沟通,保证实验迟于理论。另外,实验指导老师应该在上课前将实验内容、难点板书在黑板上或提前做好PPT,绝不能在上课的时候出现临时版书的情况,否则会严重打击学生的积极性,同时指导老师还应亲自反复做开设了的实验项目,总结出所有可能出现的结果和错误,并总结出原因,以应对学生的提问。
(4)增加趣味性的综合性、设计性实验。
在开设综合性、设置性实验时,教师应该结合实际,切不可盲目设置。首先教师要选择学生有兴趣的项目,例如生活中已经开发出的小东西,或者能够实现小功能的项目。这样可以让学生看到题目就有种不做出来不罢休的冲动。其次要注意难度,如果学生有兴趣,弄了半天却找不到突破口,那将会适得其反。项目难度以9―12个课时完成最好。
(5)开放实验室。
由于综合性、设计性实验项目往往需要学生在课外进行构思、设计,这就需要实验室进行开放性管理,让学生在有一定的结果时就能够立即进行连线验证,找出不足,再根据实验结果进行方案修正,如此反复。当然,我们在开放实验室时要做到管理严格,学生使用实验设备必须提前预约,在与实验室其他实验课程不相抵触的情况下才允许使用设备,并要求登记备案。
4.结语
我们进行数字电路实验教学改革,其目的就是为了培养学生熟练使用各种实验仪器,增强学生的自主综合电路设计能力,这种教学改革的效果,需要经过一段时间,甚至在学生走上工作岗位后才能显示出来。这种教学改革也是一种连续过程,只有在教学实践中不停地探索,不停地改进,才能使实验的效果越来越好。
参考文献:
[1]徐莹隽.基于开放教学模式的数字逻辑电路实验教学改革[J].电气电子教学报,2006,28.
[2]薛延侠.“数字电子技术”课程教学改革的探讨[J].西安邮电学院学报,2006,(1):116-118.
[3]高吉祥.电子技术基础实验与课程设计〔M〕.北京:电子工业出版社,2002.
数字电路实验范文第5篇
关键词：数字电路 故障 测试
中图分类号：TN79 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）02-0087-01
在进行数字电路设计和生产过程中一定要进行电路的故障诊断，这样对于芯片模板上出现的缺陷可以及时修复，开始建立故障冗余系统；可以有效的改进生产工艺，更好的分析故障检测方法，进而使芯片的产量、质量和可靠性都得到提升。传统数字电路的故障诊断常常用常规仪表及传统的人工进行分析的，所以在诊断定位上就会难度增加、周期变长，导致设计和生产数字电路的速度严重降低。所以，设计数字电路故障诊断系统，可以有效地提升当下数字电路故障诊断的效率。
1 讨论故障产生的主要原因
1.1 数字电路的故障
数字电路故障就是在设计和生产过程中出现接触不良、电器元件损坏等原因，造成导线短路、假焊、虚焊等现象，就会出现电路逻辑功能的错误，发生电路故障[1]。以组合逻辑电路而言，必须按照真值表的要求来进行工作，否则就是电路出现了故障；而就时序逻辑电路来说，必须按照时序的状态转换图就行工作，否则就是电路出现了故障。
1.2 故障主要原因的产生
（1）元器件参数的改变。由于电子元器件随着不断地使用，就会导致老化和参数性能下降，有的是在温度变化时改变了参数性能。（2）信号线故障。在电路板电路受到外界影响时，信号线就会损坏出现短路和断路。（3）电路元器件出现不良接触。这种问题是最常见的，在工作中如果发生虚焊或者焊点被氧化，就会导致电路板故障的发生。（4）不健全的工作环境。一旦工作环境达不到设备所要求时，如湿度、温度及电磁环境等，无法实现设备的正常工作。（5）超出使用期。就是在使用过程中超出期限，导致元器件的老化，降低了性能指标，所以就会增加设备的故障率[2]。
2 逻辑故障组成
逻辑故障包括永久故障和暂态故障。其中的永久故障就是故障出现之后，只有人为修复可以清除故障，除此之外故障会长久存在。包括很多的静态故障。例如固定电平故障、桥路故障、固定开路故障。而暂态故障也能叫做软故障，这种故障的发生是因为元器件自身或者是电路自身存在的容限非常小而导致电路不稳定。
3 数字电路故障测试的基本方法
3.1 故障的检测
（1）直观检测法。这种方法就是通过直观的观察来推断出故障出现的大体部位。我们在进行检测时可以咨询用户，就会知道出现了什么样的现象，这样就可以快速的进行检测省去了很多不必要的麻烦。我们可以在检测时直接观察设备是否出现元器件的破损，导线是否断开或者短接，或者其它设备出现什么状况，来检测出故障在什么地方。一旦电路电流或者电压过大时，在电路中的一些器件就会出现异味，我们通过嗅觉就会感知到在什么地方出现了故障。当一些电子元器件的外壳热度过高时，我们通过触摸就会找到这类损坏的元器件，从而发现电路产生的故障。最后我们可以直接的用专业的检测设备测试诊断电路，来检测出是否存在故障，如果存在给其进行定位。（2）顺序检测法。这种方法分为两种，其一就是由输入级开始逐渐向输出级进行检查，这就需要我们在输入端加入检测信号，开始以该信号为主逐渐向输出端进行检测，最终来找出电路所存在的故障[3]。其二就是由输出级开始逐渐向输入级进行检查，一旦出现信号不对的情况，就开始由故障级向一级检测，最终到发现正常信号截止。（3）比较法。在检查故障时，这也是一种常用的方法。想要快速的发现所存在的故障，通常的方法就是把故障电路重要的关键点测试参数和同类型电路在正常工作时所得到的检测值进行对比，最终检测出故障所在。（4）替代法。如果说有的时候我们在数字电路中很难找到出现的故障，这个时候我们就应该想到应用替代法测出数字电路中的故障。什么是替代法？简单地说，替代法就是我们将数字电路中的电子元器件替代掉，应用一些同等型号，但是在品质上却高于原有电路中出现的器件，之后换上这些高品质器件之后，来检查电路是否可以进行正常的工作。前提是我们在采用替代法进行实验来检测故障时，一定要在电路断电的时候换上各种元器件，用以保证安全。上述四种方法就是在检测数字电路故障时常用到的常规方法。
3.2 逻辑故障的检测
在数字电路中产生的逻辑故障中，我们可以建立起故障的模型，之后通过该模型研究算法，产生测试向量，完成故障的检测。这里我们就以在逻辑故障中出现的单固定故障为例。由于逻辑故障中存在着单固定故障，而这种故障模型是数字电路测试中使用最多的一种门级故障模型。这种故障可以含盖数字CMOS电路一半以上的制造故障。在测试这种故障时，首先我们应该建立故障模型，之后根据这种故障模型生成测试向量。在组合逻辑电路中，以早期提出的经典算法D算法为主，完成测试向量的自动生成。而在时序逻辑电路中，我们将以较为了解的门级时序电路的ATPG系统完成测试向量的覆盖率。之后我们通过不断地分析测试向量对故障的覆盖情况，从而来进一步的提高故障的覆盖率。最终实现单固定故障模型的完整建立，解决故障的检测工作[4]。之后再以此种模型来对多固定故障进行测试。最终实现逻辑故障的检测。
3.3 波形检测法
在脉冲电路当中，我们还可以用波形检测的方法对电路进行检测。首先在检测时选择一个良好的示波器，之后开始对电路各级在输出端所输出的波形进行检测，最后在示波器上面观察并记录出现的波形是否正常，最终来完成电路故障的测试。
4 结语
本文主要简单的介绍了数字电路出现的故障及故障检测方法。在电子电路发展的今天数字电路得到了飞速的发展。为了更好的使数字电路应用到现代电路中。对于可能出现的故障应及时的做出检测。更好的完善数字电路，使数字电路进一步发展，适应现代科技要求。
参考文献
[1]胡文君.设备故障诊断技术的现状与发展[J].后勤工程学院学报，2004（2）.
[2]吴翠娟.现代大型设备故障智能诊断技术的现状与展望[J].电子技术用，2003.
