本书针对普通高等学校电子信息类专业教学要求编写, 全书共分七章, 包括实验须知及数字电路实验、Multisim 14 仿真软件及使用方法、EDA 设计及应用实验、电子元器件基础及常用电子测量仪器仪表、电子制作焊接技术、电子产品的组装与调试方法、电子技术综合实训项目。

本书注重电子技术基本理论与实际应用的紧密结合, 语言表达力求简洁易懂, 突出工程性和实用性。

本书适合作为普通高等学校电子信息类专业数字电子技术、EDA 数字逻辑设计及应用、电子工艺实训及电子技术综合实践等课程的实验与实训教材, 也可供电子爱好者和相关领域的工程技术人员学习与参考。

本书是根据普通高等学校电子信息类专业数字电子技术、EDA 数字逻辑设计及应用、电子工艺实训及电子技术综合实践等课程教学大纲而编写, 充分参考教育部高等学校电子电气基础课程教学指导分委员会制定的《电子电气基础课程教学基本要求》,教育部高等学校电子信息科学与工程类专业教学指导分委员会制定的《高等学校电子信息科学与工程类本科指导性专业规范》等相关教学指导意见, 综合整理与精心挑选多年来积累的教学案例和素材, 形成集课程实验、电子线路仿真和电子技术实训于一体的综合性实训教程。数字电子技术是普通高等学校电子信息类专业必修的具有入门性质的重要技术基础课, 具有很强的理论性、实践性和工程性。

本书的第1 章实验须知及数字电路实验和第2 章Multisim 14 仿真软件及使用方法是为了满足数字电子技术课程实验的教学目标而编写的, 注重培养学生的数字电路实验基本技能、提高理论联系实际的能力以及培养求实严谨的科学作风。随着半导体器件技术快速发展, EDA (electronic design automation) 技术得到了广泛应用, 导致数字系统的设计已由传统中小规模数字集成电路逐渐转为采用超大规模可编程硬件逻辑芯片(如FPGA) 来实现, 传统数字电路是基于“电路板” 来设计的, 按照原理图搭建相应电路, EDA 技术是基于“芯片” 设计的, 电路功能的设计、仿真和调试都在EDA集成开发环境中实现, EDA 技术是现代电子设计的发展趋势。因此, 编者从课程内容的关联性、实验技能培养的延续性等方面考虑, 将EDA 设计及应用实验作为本书的第3 章内容。本书第4 章至第6 章内容主要是电子工艺实训方面的理论基础和实践指导,第7 章是电子技术综合实训项目。

本书在内容编排上具有以下特点:

(1) 循序渐进, 目标明确。

本书内容按照循序渐进的教学思想来编排, 前面为课程实验, 后面是综合实训,实验内容分为基础性、综合性和创新性。综合实训内容主要来源于编者的工程实践项目以及电子类学科竞赛等。实验与实训有明确的教学目标, 符合高等学校电子信息类相关课程教学大纲的教学要求, 能够满足当前电子信息类专业工程教育教学基本需要。

(2) 虚实结合, 树立工程教育理念, 培养学生实验技能和创新能力。

实验内容力求“能实不虚”, 因此本书在确定实验和实训内容时, 综合考虑电子元器件是否容易获取以及内容难度是否适中等。目前, 计算机仿真技术已渗透电子学电路分析与设计全过程, 它能够帮助学生加深对电路原理、信号传输、元器件参数等对电路性能影响的理解, 现已成为电子信息类专业学生必须具备的基本能力。本书第章给出了数字电路仿真分析案例, 帮助学生掌握仿真软件的使用。应该注意的是,Multisim 仿真软件提供了丰富的电子元器件库和常用电子仪器仪表等, 方便学生从原理及逻辑上仿真实现电路功能, 节省时间, 不受实验场地和条件限制, 但是仿真实验只能作为现场实验的分析和设计参考, 不能忽视硬件实验对学生的影响和作用。本书的教学内容力求帮助学生通过方案和原理图设计、仿真分析、现场实验操作, 培养科学的实验方法和正确的工程观。

(3) 兼顾实验与实训, 融合“学、赛、研、创” 教学资源。

本书旨在培养电子信息类工科专业学生的电子技术实验和基本实践技能、数字电路实验和EDA 数字逻辑设计及应用实验技能, 注重理论与实践相结合, 实验内容难度适中。

数字电子技术是现代电子技术的重要基石, 随着半导体集成电路技术的快速发展,数字电子技术现已成为电子学领域发展最快的一门学科, 因此, 掌握数字电子技术的基本原理、基本分析方法和基本应用对电子信息类专业人才培养尤其重要。学会本书相关内容将为学习单片机原理及应用、数字信号处理、微机原理与接口技术等课程打下良好基础。

本书由邓文娟、王怀平、管小明任主编, 张胜群、刘晓琼、吴峻楠任副主编。具体编写分工如下: 邓文娟编写第2 章和第3 章, 王怀平编写第1 章和第4 章, 管小明编

写第6 章, 张胜群编写第7 章, 刘晓琼编写第5 章, 吴峻楠负责编写本书附录部分。全书由邓文娟负责统稿。东华理工大学邹继军教授和陈志新副教授对本书的编写及出版给予了大力支持和帮助, 东华理工大学李跃忠教授、马善农副教授和赣东学院胡开明教授对全书进行了认真细致的审阅, 并提出了宝贵的意见和建议, 在此表示衷心的感谢! 另外, 在本书编写过程中, 还得到了东华理工大学机械与电子工程学院张建文、冯林、刘梅锋、葛远香、张明智、黄河、肖静、全四龙、曹杰等的帮助, 谨在此一并表示感谢!

本书的出版得到了东华理工大学教务处立项支持, 在此深表谢意!

本书在编写过程中参考了多位学者的著作, 在此向相关作者表示衷心的感谢!

由于编者时间及水平有限, 书中不足之处在所难免, 恳请读者给予批评指正。

作者

2024 年1 月

第1 章 实验须知及数字电路实验  1
1. 1 实验室安全操作规程  1
1. 2 实验流程及要求  2
1. 3 常见故障检测方法  3
1. 4 数字电路实验  5
1. 4. 1 集成逻辑门参数测试及应用 (基础性实验)  5
1. 4. 2 SSI 组合逻辑电路的分析、 设计与测试 (综合性实验)  9
1. 4. 3 常用 MSI 组合逻辑电路的测试与应用 (综合性实验)  10
1. 4. 4 双稳态触发器及其应用 (基础性实验)  16
1. 4. 5 时序逻辑电路的分析、 设计与测试 (综合性实验)  18
1. 4. 6 移位寄存器及其应用 (基础性实验)  21
1. 4. 7 集成计数器及其应用 (综合性实验)  24
1. 4. 8 脉冲波形产生与整形 (综合性实验)  26
1. 4. 9 D/ A 转换器与 A/ D 转换器 (综合性实验)  31
1. 4. 10 单道脉冲幅度分析器 (综合性实验)  36
1. 4. 11 彩灯控制器 (创新性实验)  39
1. 4. 12 数字秒表 (综合性实验)  40
1. 4. 13 拔河游戏机 (创新性实验)  42
1. 4. 14 数字频率计 (创新性实验)  43
1. 4. 15 电子密码锁 (创新性实验)  45
第2 章Multisim 14 仿真软件及使用方法  47
2. 1Multisim 14. 3 用户界面  47
2. 1. 1 菜单栏 47
2. 1. 2 工具栏 50
2. 1. 3 元器件栏及其他 50
2. 2Multisim 14. 3 的基本操作  51
2. 2. 1 创建电路图的基本操作 51
2. 2. 2 元器件的操作 54
2. 2. 3 导线的操作 56
2. 3Multisim 14. 3 虚拟仪器的使用方法  57
2. 3. 1 数字万用表 57
2. 3. 2 函数信号发生器 58
2. 3. 3 瓦特表 59
2. 3. 4 双通道示波器 59
2. 3. 5 波特图仪 61
2. 3. 6 频率计 62
2. 3. 7 字信号发生器 63
2. 3. 8 逻辑转换仪 65
2. 3. 9 逻辑分析仪 66
2. 3. 10 IV 分析仪  67
2. 3. 11 失真分析仪  68
2. 3. 12 频谱分析仪  69
2. 3. 13 网络分析仪  70
2. 4Multisim 14. 3 的基本分析方法  72
2. 4. 1 直流工作点分析 72
2. 4. 2 交流分析 73
2. 4. 3 瞬态分析 75
2. 4. 4 直流扫描分析 76
2. 4. 5 参数扫描分析 77
2. 4. 6 噪声分析 79
2. 4. 7 傅里叶分析 80
2. 4. 8 温度扫描分析 82
2. 4. 9 灵敏度分析 83
2. 4. 10 最坏情况分析  84
2. 4. 11 噪声系数分析  86
2. 4. 12 传输函数分析  87
2. 5Multisim 14. 3 电路仿真举例  87
2. 5. 1 LM7805 制作直流稳压电源  87
2. 5. 2 CD4017 计数器制作流水灯  88
第3 章 EDA 设计及应用实验 91
3. 1Quartus Ⅱ简介 91
3. 2Quartus Ⅱ编译环境使用介绍 91
3. 2. 1 建立工程 91
3. 2. 2Verilog HDL 文本输入与编译  93
3. 2. 3 波形仿真 94
3. 2. 4 原理图输入与编译 99
3. 3 EDA 技术及应用实验  102
3. 3. 1 格雷码变换器  102
3. 3. 2 七人表决器  103
3. 3. 3 四位全加器  104
3. 3. 4 数码管动态显示  105
3. 3. 5 矩阵键盘  106
3. 3. 6 触发器  107
3. 3. 7 序列检测器  109
3. 3. 8 模可变可逆计数器  110
3. 3. 9 串口通信  111
3. 3. 10 交通灯控制器 112
3. 3. 11 出租车计费器 113
第4 章 电子元器件基础及常用电子测量仪器仪表 115
4. 1 常用电子元器件基础 115
4. 1. 1 电阻器  115
4. 1. 2 电容器  123
4. 1. 3 电感器和变压器  128
4. 1. 4 半导体分立器件  132
4. 1. 5 集成电路  137
4. 1. 6 其他电路元器件  142
4. 1. 7 电子元器件一般选用原则  148
4. 2 常用电子测量仪器仪表 150
4. 2. 1 数字万用表  150
4. 2. 2 SP1641B 型函数信号发生器/计数器 153
4. 2. 3泰克TDS 1000B-EDU 系列数字存储示波器  156
4. 2. 4 仪器设备在使用时的接地和共地问题  160
第5 章 电子制作焊接技术 162
5. 1 手工焊接技术 162
5. 1. 1 锡焊基本知识  162
5. 1. 2 焊接材料与工具  164
5. 1. 3 手工焊接工艺要求及缺陷分析  169
5. 2 万能板组装工艺 180
第6 章 电子产品的组装与调试方法  182
6. 1 电路读图和分析方法 182
6. 1. 1 读图的基本要求  182
6. 1. 2 电路图、 框图及装配图三者的关系  183
6. 1. 3 读图的一般步骤  184
6. 1. 4 读图举例  185
6. 2 电路在面包板上的安装方法 188
6. 3 电子产品的调试 189
6. 3. 1 电子产品调试的基本要求  189
6. 3. 2 电子产品的调试方法  190
6. 3. 3 电子产品调试的步骤  190
6. 3. 4 电子产品调试中的注意事项  192
6. 4 电子产品的故障检测方法 193
6. 4. 1 故障现象和产生故障的原因  193
6. 4. 2 检测故障的一般方法  194
6. 4. 3 检测故障的注意事项  195
第7 章 电子技术综合实训项目  197
7. 1 叮咚音响门铃 197
7. 1. 1 器件选型及参数计算  197
7. 1. 2 电路原理分析  198
7. 1. 3 制作与调试  199
7. 2 频率合成器 199
7. 2. 1 锁相环简介  199
7. 2. 2 频率合成器设计方案及原理分析  200
7. 2. 3 制作与调试  201
7. 3 篮球赛 24 秒违例倒计时报警器  203
7. 3. 1 装置结构分析  203
7. 3. 2 电路设计及工作原理  203
7. 3. 3 制作与调试  206
附录 A 常用数字 IC 引脚及功能  208
附录 B 图形符号对照表  211
参考文献  212

    邓文娟，东华理工大学

    王怀平，东华理工大学

    管小明，赣东学院

本书针对普通高等学校电子信息类专业教学要求编写, 全书共分七章, 包括实验须知及数字电路实验、Multisim 14 仿真软件及使用方法、EDA 设计及应用实验、电子元器件基础及常用电子测量仪器仪表、电子制作焊接技术、电子产品的组装与调试方法、电子技术综合实训项目。