一、简述
“电子技术个人实验室（简称个人实验室）“采用便携式仪表呈现，整合模拟电路、数字电路、微处理器等传统教学内容，引入基于FPGA的数据采集与信号处理、基于嵌入式操作系统的人机交互等新知识，做到经典与现代的平衡；贯通多门课程之间的知识联系，可设计双踪数字示波器等实际工程测试仪器，做到知识点之间的融会贯通；应用数字化和在线教学方法，做到理论教学生动形象，实验教学真实高效；
二、功能指标
1、“个人实验室”采用便携仪表式，内嵌电子系统综合设计、单片机测控、FPGA数据采集与信号处理、嵌入式人机交互等单元电路， 9寸和5寸TFT触摸液晶；支持电子系统设计、嵌入式系统设计、自主设计模块达标测试、多场景测试仪器设计等实验实训；
2、“个人实验室”内置的各单元电路贯穿后，能进行双通道数字示波器、DDS信号源、频谱仪等工程应用设计；每个单元电路支持线上测控，用户能在客户端线上设计测试仪器模拟前端、信号分析与信号处理算法软件、测试仪器软件界面等；
3、“个人实验室”配置3个20芯磁吸座，可接入学生自主设计模块，替换个人实验室内置电路，测评设计模块性能；借助自主设计模块，个人实验室可扩展：直流电压表、直流电流表、频率计、扫频仪等测量仪器；
4、提供信号采集等VI函数，可开发基于Labview的多种虚拟仪器；
三、技术指标
1、结构：采用FPGA+ARM双核心设计结构，FPGA采用第四代Cyclone EP4CE6，内置强大的锁相环、RAM块、乘法器模块，适用于测量采集、接口通信控制等；ARM采用CorTEX-M7内核处理器STM32H750，最高主频480MHz，双精度浮点单元、DSP指令；
2、供电：电源采用220V交流电源输入；
3、显示和交互：显示采用9寸真彩色电容触摸液晶和5寸触摸真彩色电容触摸液晶，支持多路编码器控制接口、多个硅胶按键交互控制；
4、系统控制：系统控制主要完成用户和个人实验室间的命令交互，由STM32F407处理器完成，测试仪器设计项目中键盘和编码开关的识别，模拟前端可控增益放大器增益控制，模拟前端电路参数配置与电路调整控制，示波器位移、耦合方式、触发源控制等；
5、模拟前端：由模拟开关、阻抗器件、高速宽带低噪运算放大器、宽带功率放大器等组成，支持浏览器设计测试仪器模拟前端电路；模拟开关导通电阻不大于5欧、运放带宽不小于100MHz；
6、示波器：双通道ADC 10bit 100MSPS；通道输入阻抗1MΩ；模拟前端衰减1:1、1:10；硬件上升沿、下降沿触发，触发电平可调；支持测量通道交/直流耦合；垂直档位5V/2V/1V/500mV/200mV/100mV/50mV/20mV/10mV，水平时基1us/2us/5us/10us/20us/50us/100us/200us/500us/1ms/2ms/5ms/10ms/20ms/50ms/100ms；
7、信号发生器：单通道DAC 8bit 125MSPS输出，输出阻抗50欧姆，支持常用正弦、方波、三角、锯齿、半波、全波、SINC、噪声、指数、高斯、直流等信号，同时支持任意波信号产生控制交互接口；
8、电压表：最大输入200V，直流细分档位200mV /2V/20V/200，输入阻抗大于1M，支持过压保护；
9、电流表：最大输入2A，直流细分档位2mA/20mA/200mA/2A，档位测量内阻不大于10欧，支持过流保护；
10、频率计：最小输入信号不大于50mv，最高频率不小于40MHz；
11、扫频仪：扫频宽度不小于10MHz，扫速、扫宽可设；
12、通信接口：支持以太网通信接口和高速USB通信接口，提供虚拟仪器仪表的二次开发通信接口；
13、其他：支持RTOS等操作系统开发，提供相关例程
四、实验内容
（1）电路分析实验
1、分压电路与直流电压表设计；
2、分流电路与直流电流表设计；
3、不失真传输电路设计；
（2）模拟电路实验
1、精密整流电路与扫频仪设计；
2、阻抗变换电路设计；
3、滞回比较与频率计设计（频率计测频不小于40MHz）；
4、运算放大器调零与交直流变换电路设计；
5、程控增益放大器设计（可控增益不小于40db）；
6、宽带高速放大器设计（3db带宽不小于100MHz）；
7、宽带功放电路设计（3db带宽不小于100MHz）；
（3）数字电路实验
1、分频电路设计
2、BCD译码电路设计
3、秒时钟电路设计
4、频率计设计
（4）STM32M4单片机实验
1、单片机片内资源应用实验1（中断、比较、捕捉、定时）；
2、单片机片内资源应用实验2（串口、I2c、SPI、USB）；
3、单片机片内资源应用实验3（AD、DA、DMA）；
4、单片机键盘识别软件设计；
5、编码开关参数设置软件设计；
6、示波器衰减、耦合方式、触发源选择切换软硬件设计；
7、示波器水平移位、双路垂直位移信号产生与位移控制电路设计；
8、基于SPI口的单片机与FPGA数据交互软件设计；
9、基于串口的单片机与FPGA通信协议设计（支持不少于10种数据类型的通信协议）；
10、串口液晶的菜单、表格、数据、曲线显示设计；
（5）FPGA信号处理实验
1、高速信号采集；
2、DDS信号产生；
3、信号插取与插值；
4、FIR滤波器设计；
5、信号频谱分析；
6、信号失真分析；
7、信号峰值检测；
8、信号周期频率检测；
10、信号算术运算
（6）嵌入式处理器实验
1、示波器设计
2、信号源设计
3、直流电压电流表设计
4、频率计设计
5、扫频仪设计
6、失真度仪设计
