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放大器实验板电路设计论文 篇1：
损伤场数据采集装置的设计与实现
摘要：介绍为了减少损伤波形数据的采集量，从而降低成本，我们可以从波形的特征值入手，来判断物体是否发生损坏的损失场数据采集装置，即采集有限的波形数据并通过分析，找出我们所需要的波形特征值，做为损伤场数据采集装置判断物体损害的依据。
关键词：损伤场；数据采集；高速AD
1 设计思想
损伤场数据采集系统通过对材料结构变化所产生的损伤场声谱信号做高科技分析，从而得到诸如损伤状态广义谱空间、损伤状态概率空间、损伤状态信息熵、损伤状态动态响应等参数的特征提取、数据融合等，最终达到量化材料或结构损伤状态的目的。这项技术具有灵活的实用性和广泛的应用前景！
目前市场上材料损伤场检测声发射仪比较多，都是采集完整的波形来判断材料的损伤程度，但价格昂贵，对于一些小企业或个人来说，没有必要得到非常精准的材料损伤场检测报告，只需大致估计判断材料损伤场程度即可。因此我们提出了新的研究思路，即采用模拟量与数字量结合的方法，通过多次数据采集，形成一个损伤波形，这个损伤波形是通过几个特征参数实现的，特征参数包括起始点、结束点、最大值点、以及上升期与下降期之间各一点等，把这几个参数点描绘出来，生成接近实际情况损伤波形图，作为我们分析材料的依据。这样不但可以减少损伤波形数据的采集量，还可以大大的降低成本。
2 硬件框图
根据我们的设计思想，损伤场数据采集装置的硬件框图如1所示。
根据图1所示的硬件框图，我们想要做出具体的实验板，就需要对具体的器件进行比较选择。硬件设计与具体的应用场合有关，采用不同的器件对系统的性能影响很大。而器件和芯片的多样性，使得不同厂家生产的芯片和器件的电气特性并不相同。如果选择不当，可能会出现兼容性问题。硬件是满足实际应用需求的，对应用环境的充分调研和考虑后才能选择出合适的芯片和器件。
在整个的硬件电路设计中，用到的芯片有LM339，74HCT573，SN74HC148，MC74HC74，SN74HC244，存储器，有源晶振等芯片。选好芯片以后，我们通过制作PCB、焊接元器件等制作了损伤场数据采集装置实验板，如图2所示。
3 各部分工作原理
3.1模拟信号量
模拟信号量在时间上是连续的，它是损伤场的声发射经过传感器而得到的。
3.2放大电路
原始的声发射为模拟信号量，由于声发射信号幅值范围为：1μV - 100mV。模拟电信号比较弱，所以需要放大器进行放大处理。
3.3高速AD
为了更好的减少成本，我选用高速AD和主控芯片AT89C51单片机进行有限的数据采集。但遇到速度不匹配的问题，高速AD采集速度快，作为主控芯片的单片机速度慢，为了协调速度问题，我决定自行设计一款带存储装置的并行高速AD，此存储装置起到一个缓存的作用。自行设计的高速AD分为五个部分，它们是电压比较器部分、锁存器部分、编码部分、存储器部分、控制部分组成。
电压比较器部分：在给定的参考电压范围内并联15个电压比较器，这15个电压比较器对参考电压值切割分段并实现了15个比较电平。这就可以是输入的连续模拟信号经过并联的电压比较器组后输出离散的电信号。
锁存器部分：由于电压比较器转化模拟信号形成数字信号量的速度很快，为了有效的形成正比的二进制数，需要带记忆功能的锁存器。锁存器用带边沿触发的D触发器实现锁存功能。
编码器：编码器是把从锁存器传输过来的离散数字量所代表量化单位整数倍转化成对应的二进制数。转化过程使用优先编码器，按输入信号排定的优先顺序，只对同时输入的N个信号中优先权最高的一个进行编码。
存储器部分：此部分是我们自行设计高速AD的重点，主要是解决速度不匹配的问题，把转换出的数字量进行缓存。转换够一组数后再通知主控芯片取数。
控制部分：它是通过计数器来实现的，每计数一次时，都要给存储器分配地址的同时存储一个数据，当存储到有限数据时，计数器在清零的同时给外部主控芯片一个中断信号。
3.4 主控芯片
主控芯片采用AT89C51单片机，它控制高速AD的数据采集过程。把采集到的数据进行存储。
3.5 PC机
高速AD可以连续采集一组数据，然后通知主控芯片接收数据。经过PC机的拟合分析得出我们所需要的波形特征值，做为判断损伤场数据采集系统中物体是否发生损坏的依据。
4 实验验证
4.1 自行设计高速AD验证
使用伟福H51/L单片机硬件仿真器对51单片机进行硬件仿真，图3是一组测试数据：
在测试前，利用万用表测的幅值是0.9V，电压范围是在0.8V-1.0V之间，理论输出的二进制数字量为0100。通过单步测试，从图中REG、SFR、Project窗口可以看出，P0口的值为F4。再通过DATA，CODE窗口可以看出，在地址40的地方有8组数据都是F4。说明输出量是为0100，说明实验数据仿真结果是一致的。经过多次测试，可以证明，单片机可以控制高速AD的数据采集，连续的模拟信号量是能够转化其相对应成正比的二进制数。
4.2 设计思想验证
由4.1可知，我们自行设计的带存储装置的高速AD可以正常的采集数据，然后加上前面的传感器和前置放大器，我们实验性的采集了一些物体的声发射信号数据，实验表明，采集到的数据的频率在声发射信号频率范围：100kHz-1MHz之内，PC机经过拟合分析得到我们需要的数据，根据这些数据使用软件来绘制不同的图形，如正弦波、柱状图、点状图等，从而得到材料的损伤程度。
5 结论
通过大量的实验证明，我们自行设计这款带存储装置的高速AD，能够匹配高速AD和低速的单片机进行有限的数据采集的速度问题，而且它的存储装置起到一个缓存的作用。通过这种方式，高速AD可以连续采集一组数据，然后通知主控芯片接收数据。这样就可以实现使用低速的控制芯片完成对一个连续波形的高速采集，这就完成了损伤场的数据采集任务。我们本课题的目标是为了减少损伤波形数据的采集量，运用我们设计的系统能够采集到声发射波形的特征值，从而来判断物体是否发生损坏。我们自行设计的高速AD能够满足我们的要求，最后把我们的整个系统连接起来，基本可以实现我们的目标。
课题中实现的高速AD在提升分辨率和存储容量后，并用单片机加以控制，向外引出几根控制线，可作为一种智能型高速AD使用。这样的智能型AD能够为其他系统一次提供一组数据。使用起来非常方便，既减轻了整个系统的工作负荷，又能提供一组高速采集到的数据。并且价格非常低廉。在今后的工作中会对智能型高速AD进行更深入的研究。 经过本课题的研究、设计并实现，使得该项技术成本大幅度降低，具有灵活的适用性和有广泛的应用前景，不但可以满足于大型的综合工业，而且也可以应用到小型的企业。它应用的领域很多，包括各种材料性能测试、大型机械设备可靠性检测、重要工程结构可靠性检测、医疗骨科密度诊断等等。
参考文献：
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作者：郭慧 刘伟
放大器实验板电路设计论文 篇2：
基于工程实践能力培养的数字电路实验教学改革
摘要：为培养具备工程实践能力的创新型人才，改革数字电路实验课程，我们构建了3个层次的教学体系，改革传统经典实验项目，引入EDA技术，同时实现跨课程知识的融合。自制简易数字电路实验板、芯片测试仪和FPGA硬件开发平台，便捷高效、易于扩展，较好地支撑了实践教学。
关键词：数字电路；实验教学层次；工程教育；硬件环境
全球科技的高速发展，对工程师提出了更新、更高的要求，工程教育改革已成为不可回避的重要课题。高等学校要培养创新人才，其重点在于加强工程实践能力的培养，能够切实提升学生解决实际问题的能力，进而关注创新能力、团队协作能力等其他能力，为学生的进一步学习或就业打下坚实的基础。
数字电路课程是高等教育工科的一门重要的必修专业基础课，具有很强的实践性[1]。本文以数字电路实验改革为例，探讨了基于工程实践能力培养的改革，构建了数字系统实验教学平台，精心设计教学内容。经验证，改革在培养学生的专业技能、工程系统能力、创新能力、团队协作能力等方面取得了良好的教学效果。
一、存在的问题
重庆邮电大学是一所以工科为主的高等院校，通信和电子是学校的特色和长处。目前，几乎全校大多数专业都开设有数字电路实验课程。该实验课程单独设课，独立学分，所处地位十分重要。改革前主要存在以下几个问题：
1.电工电子类相关课程各自形成比较完整但相对封闭的知识体系，课程之间的衔接和联系并不十分紧密，采用的理论体系和分析设计方法也各不相同。相比于国外高校，以美国著名麻省理工学院所开设的电路课程《电路与电子学》为例，该课程不仅包含电路课程的主要内容，还包含我国课程体系中的“模拟电路”和“数字电路”的内容，强调课程知识体系的完整性和系统性，教学内容涵盖面广；强调电路理论—电子学—数字系统的有机联系，提供一个宽口径的电路与电子学的公共基础课程，且非常强调电路在相关领域的实际应用和发展。
2.教学内容仍以验证性传统实验为主，如：各芯片功能验证实验、脉冲电路的产生实验等，只需要按照经典电路图搭建即可，设计内容较少。即使有部分设计性实验内容，如：任意模值计数器的设计、移位寄存器的设计等，也只是停留在利用芯片基本功能进行简单设计，对理论内容加以验证的基础上。
教学内容中，很少涉及到模拟电路、传感器、可编程逻辑器件、单片机等方面内容的综合性设计实验。实验课程大多是2-3学时的相互孤立的项目，任务要求统一有余，对知识的深度和广度层次少有梯度，因材施教不足，实验没有深入与升华的时空条件[2]。
3.实验形式仍采用传统的74系列芯片，在面包板上搭建电路，利用数字电路实验箱提供的逻辑高低电平和发光二级管、数码管等分别作为输入信号以及输出显示来完成实验内容。采用分立器件、面包板加实验箱的传统实验形式，一方面由于实验箱的硬件资源的限制使得实验内容受到了限制，不能完成某些综合性设计实验；另一方面则完全没有体现现代电子设计技术。
4.由于数字电路实验课程面向全校开设，每学期选课人数均在千人以上。人数过多，导致实验箱、芯片常常会因为同学们的使用不当，损耗严重。特别由于芯片种类多、数量大（10多类芯片，每类几百、上千片），对芯片采用功能测试的方法进行好坏验证费时费力、不切实际。
二、数字系统实验教学平台的构建
数字电路实验课程的应用性、工程性强，技术更新、发展快，容易形成教学滞后于技术进步的局面，因此我们提出了如下数字电路实验教学改革的思路：塑造合理的数字电路实验教学层次，改变现有传统实验教学模式，在教学内容、教学方法和实践手段中融入现代电子设计的新技术和新知识，以应用型、综合性实验项目为主，形成以工程实践能力培养为目的的教学形式。打破封闭的知识体系，加强课程间的衔接与融合，构建数字系统开放实验教学平台。
虽然传统采用74系列芯片完成电路设计的方法比较落后，但对于刚从理论课堂转入实践的学生来说，传统性的基础实验在实践教学中的作用是不可忽视的，它能够加深和巩固理论知识，帮助学生掌握实验仪器仪表的使用，帮助学生了解器件的基本功能和参数指标。因此，我们认为以工程实践能力培养为目标的数字电路实验教学改革，也不能完全否定传统的基础性实验，实验教学应是有层次的推进，以数字系统的设计为最终目标。因此我们将实验教学分3个层次，如图1所示。
基础型实验层次仍以传统实验为主，采用74系列芯片，在面包板上搭建电路进行硬件测试与验证。该层次是培养学生基本动手能力，要求学生熟练掌握函数信号发生器、示波器、万用表、电流表等仪器仪表的使用；要求学生能够对芯片参数指标进行测试，以及利用芯片完成简单基础的设计实验项目。该层次面向全校所有专业开放。
设计应用型实验层次分两个部分：①引入现代电子设计技术，利用EDA工具（Multisim、QuartusII等软件）进行电路的设计和仿真验证，利用可编程逻辑器件进行硬件验证。该部分面向全校所有专业开放。②提高型设计，该部分以数字电路为主，辅以一定量的模拟电路和传感器方面的应用知识，以增强学生对实验课题系统性的认识。本部分面向电类专业学生开放。
数字系统设计层次需要灵活应用多门课程知识，如：使用单片机作为控制器件。该层次针对部分有兴趣、优秀的学生开放，也可作为课程设计、毕业设计课题层次。
三、教学内容的设计
（一）改进和精简传统基础实验项目，引入EDA技术
我们保留部分经典的传统实验项目，如：门电路的外部特性测试、四人表决器电路设计、任意模值计数器的设计等。但需要对传统实验加以改进，要求学生进一步深入，生成构建新的知识。如：与非门电路外部特性测试要求完成以下几点：①对输入电平、电流、负载和空载情况下的电平、电流进行测试。②给出电压传输特性曲线的定义，要求学生测试出该与非门电路电压传输特性曲线。③要求学生从电压传输特性曲线解读出门电路的几个参数。允许学生查阅资料，描述出参数的物理意义，举例指出此参数在实际使用的場合和注意事项。此举能够很好的帮助学生理解当与非门输入端悬空时的意义，如何判定是否为高电平’1’，以及实际操作与理论的区别。让学生意识到实践环节的重要性，打破过于强调基本原理、基本公式、基本设计的推导过程。
另一方面，可编程逻辑器件作为当前数字设计的主流器件，已经被大量应用于数字电路和数字系统中，代表了电子设计技术和应用技术的最新技术方向和潮流[3-5]。引入了FPGA技术，既能够让学生了解现代电子技术发展的趋势，又能够掌握一种现代主流设计方法，体会其优越性。我们将数字电子钟的设计按模块划分为分频器、计数器、动态显示、译码几个模块，每一次课程完成一个模块的设计，最后完成系统设计，并要求学生自主学习后完成諸如整点报时、校时、闹钟、秒表等拓展功能。该项改革实现了由单元到系统，由已知知识到拓展知识的完整流程，学生反馈效果较好。
（二）增加各层次的综合性设计实验项目，加强与其他课程的融合
为锻炼学生运用知识的能力，拓宽学生的视野，激发学生的学习兴趣，我们在选取项目时紧密结合数字逻辑电路的重要概念、原理、技巧，注重项目的“新颖性”、“应用性”以及“综合性”。如：利用555定时器产生锯齿波阶梯波的波形发生器电路的设计。该实验项目包含的电路模块有：①振荡器，②加法器，③数模转换器，④运算放大电路等；既涵盖了数电的重要知识，也包含了模电中运算放大器的灵活应用，实现了跨课程知识融合。如：利用示波器显示人像照片，除需要数模转化的知识外，还需要单片机和示波器原理方面的知识（该实验项目是由学生自行设计，并已完成的项目）。
（三）自制实验设备
在改革课程教学内容的同时，我们积极改善硬件教学条件。自制了简易数字电路实验板（如图2所示）、芯片测试仪（如图3所示）、FPGA硬件开发平台（如图4所示）。
简易数字电路实验板提供基本的输入、输出逻辑，由学生自行焊接完成，每人一块、自行保管。该实验板简易方便、体积小，被学生们亲切地称为“口袋实验室”。当然，设计性项目的扩展电路也可通过多孔板由学生自行焊接连接。该举措完善了数字电路实践的教学范围：从基本焊接、实验平台的原理到各类实验项目；进一步提升了学生的实践能力。
芯片测试仪可进行常用数字器件功能的测试，快捷判断器件的好坏，能够提高器件的利用率、减少浪费。
FPGA硬件开发平台采用母板加核心板的设计，核心板采用Altera公司FPGA器件CycloneIII系列EP3C16Q240C8，该款器件属于Altera公司的低功耗、低成本FPGA系列，其资源已大大满足本科或研究生教学使用。可根据需要灵活、便捷地更换不同的核心板。母板硬件资源包括8个按键、8个拨码开关、8个数码管、8个发光二极管、温湿度传感器、音频接口、红外接收头、蜂鸣器、液晶显示屏、SD卡接口、PS2接口、AD/DA转化、有源及无源晶振等，硬件资源丰富，能够完成各类相关设计型、综合性实验项目。
四、结束语
课程组分析了本校数字电路实验课程存在的问题，从课程结构、教学内容、硬件资源出发进行了改革。实践结果表明，以应用型、综合性项目为主的教学内容较好地培养了学生的实践动手能力、创新能力以及团队协作能力。自制实验设备能够有效的支撑实践教学。
参考文献：
[1]潘晓苹，但果，陈昕，汪天富.基于CDIO理念的数字电路实验教学改革[J].实验室研究与探索，2013，32（8）：401-403.
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[5]王振宇.“数字逻辑电路”课程教学改革体会[]].电气电子教学学报，2002，24（2）：18-20.
作者：黄沛昱 应俊 罗一静
放大器实验板电路设计论文 篇3：
改革《数字电路实验》教学 培养学生创新能力
摘要：本文分析了《数字电路实验》课程的地位、内容和实验教学中面临的问题，结合高校本科生创新型人才培养的目标，讨论了在数字电路实验教学中实行设计性实验教学的可行性。总结了设计性实验教学实施一年来从准备到实施各环节中的应注意的问题和解决的方法。探讨了设计性实验教学在促进学生架构完整的数字系统知识体系、提高学生电路设计能力和创新意识方面取得的良好效果。
关键词：设计性实验教学；课题设计；课题评估
《数字电路实验》是我校电子类专业的一门专业必修课。是继《数字电路》理论课程后单独的一门实验课程。《数字电路实验》是理论教学的补充和延续，通过实验教学可以巩固理论知识，培养实践能力。同时数字电路实验也是《微机原理》、《微机接口技术》等的前端课程，有着很重要的地位。数字逻辑电路技术领域的知识包含理论和实践，这一特点决定了数字电路实验教学必须重视实践能力的培养。如何在数字电路实验教学中注重培养学生的实践能力和创新意识，是实验教学中的重要课题。我们尝试把数字电路实验分成三部分进行：基础实验；单元电路设计实验；综合性设计实验。第一步分的基础实验是和理论课程紧密的结合，实验的设置主要是一些入门级的基本概念，进度跟随理论课程同步进行。第二、第三部分是在第二学期进行。第二部分的单元电路设计是为了进一步加深对数字电路的重要概念的理解和运用。从本质上讲应该是属于验证性的实验。第三部分是数字电路综合设计，在综合设计的题目中，适当的涉及一些传感器，模拟电路等其他课程中的知识，目的是为了提高学生的设计能力。
一、传统实验教学中存在的问题
1.实验内容设置。在传统的重视理论教学，轻视实验教学的影响下，每一次的实验内容仅仅局限于验证理论课上的结论。对于通过实验加深理解理论知识的应用方面有所欠缺。传统的数字电路实验内容中，很少有涉及到模拟电路、传感器等方面的内容的综合性实验。传统验证性不利于培养现时代所需要的有理论知识、有动手能力、有创新意识的人才。
2.实验设备。传统的数字电路实验设备实验教学的手段相对落后，实验内容和实验方式也就受到了限制。实验一般是在面包板或者是类似于面包板的实验箱上进行。学生只要对照书本连线即可完成实验。造成了部分学生在不懂实验原理的情况下，依样画葫芦也同样完成了实验。部分学生在做完实验后还是知其然，不知其所以然，完全处于被动地位。没有起到实验教学应该起到的作用。
3.实验报告和实验评分。合理的成绩评定方法是客观评价教学质量的一个指标。传统的实验考核成绩主要由实验报告和期末考试决定。但由于传统的实验内容和实验方式的限制，依靠实验报告和期末考试的评分方式无法全面评价学生是否掌握了实验原理、技巧、以及实验过程中的表现，有失公正、全面的评分原则。
二、设计性实验教学必要性
验证性实验是加深对理论知识的理解，仅仅是验证性的基础实验不利于提高学生的综合素质，不能适应后继课程和当前的经济时代对人才培养的迫切需求。设计性实验则要求学生在掌握牢固的基础知识后，运用一种或多种方法完成教师给定的实验。教育部在《普通高等学校本科教学工作水平评估方案》明确指出：“设计性实验是指给定实验目的要求和实验条件由学生自行设计实验方案并加以完成的实验”。设计性实验在实施的过程中，很明显的产生了以下几个特点：
1.发挥了学生实验积极性。在数字电路的设计实验中，实验教师只是给定了实验的课题，考虑到学生个体的差异，教师根据课题的实际情况，对部分设计性实验课题给出了原理性框图。设计实验并不规定实现课题的方法和手段，学生可以在教师的指导下，自主选择实现实验器材、方法和手段。学生必须自己查阅资料，规划实验过程和方案，设计实验电路，主动询问教师。学生在实验的过程中处于主动的学习状态。例如课题：晶体管图示仪用的三角波锯齿波发生器设计。该题可以用常规的模拟电路实现，也可以用数字器件加上部分模拟器件设计出性能更稳定的电路。学生在接受设计课题后，首先是要查找资料，了解图示仪工作原理，查找三角波锯齿波发生器各种设计方法。充分调动了学生实验的积极性。
2.在实验方法上的多样性。设计性实验的课题是明确的，但是并不规定实现课题的方法。不同的学生有不同的思维方式。当多个实验小组在选择了同一个实验课题时，各个实验小组会有不同的实验方法。在设计性实验的过程中，充分的发挥了人的创造性思维，也就是最大限度地调动了积极性。例如：在实现图示仪中用的锯齿波三角波发生器电路设计时，可以采用555电路作为CLK信号，对数字电路的计数器进行计数，通过运放产生锯齿波和三角波的设计方案。但是也有同学用555电路作为振荡器，使用三极管对555波形输出进行积分，从而直接产生三角波锯齿波的实验方案。
3.实验内容的探索性。部分的设计性实验课题，实验中包括了一定含量的探索性质。这部分实验课题适合于部分基础好求知欲旺盛的学生。对于这部分的学生来说，是参与教学科研早期结合的一种重要形式。能激发学生对科学技术的好奇心和求知欲望。例如：课题《简易四踪示波器》的实验，是在普通示波器上同时显示四路数字信号。在设计时除了数字电路的知识外，还应具有简单的单片机知识和示波器原理方面的知识。要完成实验，则必须要对单片机和示波器方面的知识进行探究。这个过程也是培养学生对知识探究能力的有效途径。
4.实施设计性实验教学法的效果。现代的教学理念更应注重于学生能迅速发现问题并解决实际问题的能力。从对本系2009级设计性实验教学的效果来看，设计性实验教学法在理论和实践相结合的实际效果以及调动学生主动学习的积极性方面，有了很大的改善。增加了设计性实验教学后，尽管学生在实践的过程中会遇到很多的问题，但通常学生都会主动地查资料，找老师讨论，会自主地通过各种途径去完成项目，使得以往单调的学习过程变得生动起来。
三、设计性实验教学法的实施
我们在实验教学的过程中，并不是完全否定传统的验证性实验，设计性实验教学法的教学应该有层次的推进。从对我院09级的学生实施设计性实验教学法来看，在实施设计性教学法时，应注意四个重要的环节：①改进和精简传统性的基础实验。②设计性实验中，设计课题的选择能最大限度的复盖数字电路知识点的课题。③选择带有探索性实验的课题。④建立合理的实验评分规则。
1.验证性实验项目的训练。对于刚从理论课堂上转入实验室的学生来说，传统性的基础实验在数字电路实验教学中的作用不可忽视。它能加深和巩固理论知识，学生能在进行验证性实验的同时适应实验仪器使用技能，数据处理方法等。但是传统验证性的实验要加以改进，在对某一知识点进行验证后，要求学生进一步深入，生成建构新的知识。例如：门电路外部特性测试：①在按实验指导书对输入电平、电流、负载和空载情况下的电平、电流进行了测试。②给出电压传输特性曲线的定义，要求学生测试出该门电路出电压传输特性曲线。3.要求学生从电压传输特性曲线解读出门电路的几个参数。允许学生查阅资料，描述出参数的物理意义，举例指出此参数在实际使用的场合和注意事项。传统的验证性实验要少而精，教师不应过多的进行讲解。重要的是要求学生在课前进行预习。
2.实验课题的设计。该阶段以设计性实验为主线，教师从知识的传输者变为指导者，学生从知识的被动接受者转变为知识的主动建构者。设计性实验的宗旨是为了锻炼学生运用基础知识的能力，拓宽学生的视野，引导学生对理论课程进行比较深入地探究。在进行实验课题的选择时，我们注意了以下几个方面：（1）选择复盖数字电路知识点多的课题。设计性实验的要点应紧密的结合数字逻辑电路的重要概念、原理、技巧等展开。适当的增加一定量的模拟电路和传感器方面的应用知识，以增强学生对实验课题的系统性认识。教师在备课时要仔细的研究实验课题，精心组织实验内容，撰写实验任务书，使学生对实验课题有一个清晰的认识。（2）实验课题的可选择性。由于学生个性上的差异，在设计实验课题的设计上应该分为几个层次。我们的做法是分为基本型课题，提高型课题和探究型课题。基本型课题的难度不应低于验证性实验。提高型设计实验的课题是以数字电路为主，传感器和模拟电路为辅。探究型课题一般是在提高型的基础上，需要另一门学科的配合，例如需要单片机控制等，探究性课题适合于个别的基础非常好的学生。（3）工作量和难易程度要适合。设计性实验的课题工作量和难易程度要适中。课题的设计可以多样性，课题要尽可能采用统一的模板，包含学习的目标，各阶段要达到的目标和时间节点，参考资源和评价标准等。例如：锯齿波阶梯波发生器电路设计（提高型课题）。（1）教师和学生共同讨论和分析通用晶体管图示仪的扫描信号和阶梯信号，可以得出有以下几个缺点：①使用了50HZ的低扫描频率，显示的特性曲线闪烁比较严重。②X轴扫描为正弦波，线性度差。③波形变换电路复杂。（2）课题的任务是设计一个基于数字逻辑电路的锯齿波和阶梯波信号发生器。通过555定时器产生同步的X轴扫描锯齿波和Y轴扫描阶梯波。克服使用50HZ扫描频率低带来的缺点。③比较以上二个方案，得出二个电路的性能、成本等优缺点。基于数字电路的锯齿波阶梯波发生器电路，它所包含的数字电路有：①振荡器；②加法器；③数模转换器；④运算放大器等电路。包含了数电的重要知识，模电中的运算放大器知识也得到了灵活的运用。加深和巩固学生数字电路的知识，拓宽学生在仪器原理、模拟电路等方面的视野等。
3.设计性实验教学的评分机制。正确合理的实验教学的评分机制，能够规范学生的实验过程，激发学生的实验兴趣。在设计性实验指导的过程中，由于设计性实验的方案、过程、实验的元器件等各不相同，由此而增加了实验考核的难度。为使设计性实验教学的顺利进行，要注意以下的几个问题。①制定统一的考核标准。在设计性实验考核的过程中，要制定统一的考核标准，避免实验教师间不同的考核标准，挫伤了学生的积极性。在考核同一设计性实验课题时，各教师间要互相通气，防止学生互相抄写实验数据和实验报告等作弊现象。②建立合理的考核分数比例。实验教学的评分是教学中重要的环节。在评分的机制上重视实验课题的实现过程，淡化考试成绩的比重。在考核分数的比例方面，我们认为实验过程的考核占50%，期末考试占30%，实验报告15%、实验室纪律方面占5%。③实验过程的考核。占50%实验过程的考核，把设计课题分为基本分、性能优异分、创新分三大部分。对提高题而言，如果课题设计达到了基本功能，实验报告叙述正确为基本分。课题中的电路设计合理精炼，电路排列合理、实验报告格式规范、叙述精简合理为性能优异分。采用了新技术（数电课程以外的技术）或者有所创新为创新分。评估采用了自评、学生互评和教师评相结合，评分时公开透明。考核时要求学生现场演示和答辩，提问并要求学生解释部分实验数据。目的是使能力培养回归到平时的实验过程，提高学生的责任感和学习的主动性。
通过大二时期的数电设计性实验训练，为学生在对课题的设计，电路的调试等方面打下了规范的和扎实的基础，在参加电子设计等竞赛时，学生在拿到课题先做什么，该做什么等一套规范的设计过程非常清楚，其优势就很明显的凸现出来。实验教学在培养学生实践能力和创新意识方面，有着其他教学环节不可取代的重要作用。设计性实验教学把理论、实验、探索有机的融合在一起，改善了教学的氛围，提高了学生的设计能力，使得学生在学习的同时，不但学习到了理论怎样应用于实际，重要的是学生参与了一次完整的研究过程，提高了学生的综合素质。
参考文献：
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作者简介：何金儿（1953-），男，上海，华东师大信息学院通信系；刘一清，华东师大信息学院通信系系主任，教授级高级工程师。
作者：何金儿，刘一清