數電模電電子技術課程設計

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1、課程設計任務書 學院 信息科學與技術 專業(yè) 自動化 學生姓名 祝正良 學號 0903010233 設計題目 數字電子設計題目：三位二進制同步計數器和序列信號發(fā)生器 模擬電子設計題目：電流串聯負反饋電路和電壓并聯負反饋 內容及要求： 1． 數字電子部分 1． 利用觸發(fā)器和邏輯門電路，設計實現三位二進制同步計數器(無效態(tài)為010100)和序列信號發(fā)生器（010111） 2． 根據設計電路圖進行連線進行驗證 3． 完成課程設計報告 2． 模擬電子部分 4． 采用multisim 仿真軟件建立電路模型； 5． 對電路進行理論分析、計算； ⑶．在multisim環(huán)

2、境下分析仿真結果，給出仿真波形圖。 進度安排： 第一周：數字電子設計 第1天： 1.指導教師布置課程設計題目及任務 2.課程設計指導教師就相關問題單獨進行指導 3.查找相關資料并且進行電路的初步設計 第2~4天： 1.根據具體設計題目進行最后總體設計 2.課程設計指導教師就相關問題單獨進行指導 3.利用實驗平臺進行課程設計的具體實驗 4.指導教師進行驗收 第5天： 1.完成課程設計報告 2.指導教師針對課程設計進行答辯 第二周：模擬電子設計 第1天： 1. 布置課程設計題目及任務。 2. 查找文獻、資料，

3、確立設計方案。 第2~3天： 1. 安裝multisim軟件，熟悉multisim軟件仿真環(huán)境。 2. 在multisim環(huán)境下建立電路模型，學會建立元件庫。 第4天： 1. 對設計電路進行理論分析、計算。 2. 在multisim環(huán)境下仿真電路功能，修改相應參數，分析結果的變化情況。 第5天： 1. 課程設計結果驗收。 2. 針對課程設計題目進行答辯。 3. 完成課程設計報告。 指導教師（簽字）： 年 月 日 分院院長（簽字）：

4、 年 月 日 目錄 1 數字電子設計部分 2 1.1課程設計的目的 2 1.2設計的總體框圖 2 1.3設計過程 2 1.4設計的邏輯電路圖 7 1.5設計的電路原理圖 8 1.6實驗儀器 8 1.7實驗結論 8 1.8參考文獻 9 2 模擬電子設計部分 10 2.1 課程設計的目的與作用 10 2.2 設計任務、及所用multisim軟件環(huán)境介紹 10 2.3 電路模型的建立 12 2.4 理論分析及計算 14 2.5 仿真結果分析 15 2.6 設計總結和體會 16 2.7 參考文獻 16

5、 1 數字電子設計部分 1.1課程設計的目的 1、了解同步計數器工作原理和邏輯功能。 2、掌握計數器電路的分析、設計方法及應用。 3、了解序列信號發(fā)生器的工作原理及設計方法。 1.2設計的總體框圖 CP 3位二進制同步 加法計數器 Y 串行序列信號檢測器 CP Y 輸入脈沖 串行序列輸出 1.3設計過程 （1

6、） 狀態(tài)圖 111 110 101 011 001 000 /0 /1 /0 /1 /1 /1 （2） 時序圖 （3）選擇的觸發(fā)器名稱 選用三個CP下降沿觸發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器 （4）真值表 真值表 Y 111 0 110 1 101 0 011 1 001 1 000 1 （5）卡諾圖 電路次態(tài)卡諾圖 電路次態(tài)的卡諾圖 電路次態(tài)的卡諾圖 電路次態(tài)的卡諾圖 電路次態(tài)Y的卡諾圖 （6）狀態(tài)方程、驅動方程和輸出方程

7、 (7)檢查能否自啟動 /0 100 011(有效狀態(tài)) 010 101（有效狀態(tài)） 1.4設計的邏輯電路圖 1.5設計的電路原理圖 1.6實驗儀器 (1) 數字原理實驗系統(tǒng)一臺 (2) 集成電路芯片：74LS112二片 74LS08一片 74LS00二片 1.7實驗結論（分析實驗中出現的故障及產生的原因） 實驗中沒有出現預期效果，發(fā)現主要是有復位端的導線有接觸不良的情

8、況，導致實驗在接線正確的情況下出現偏差 換線后能正常顯示,滿足時序圖的變化，且可以進行自啟動。 1.8參考文獻 [1] 余孟嘗《數字電子技術基礎簡明教程》高等教育出版社2007年12月 [2] 張利萍，王向磊《數字邏輯實驗指導書》信息學院數字邏輯實驗室 [3] 楊素行 主編 高等教育出版社 《模擬電子技術基礎簡明教程 第三版》 2 模擬電子設計部分 2.1 課程設計的目的與作用 1、了解并掌握Multisim軟件，并能熟練的使用其進行仿真； 2、加深理解電流串聯負反饋電路和電壓并聯負反饋的組成及性能；； 3、進一

9、步學習放大電路基本參數的測試方法； 通過自己動手親自設計和用Multisim軟件來仿真電路，不僅能使我們對書上說涉及到得程序軟件有著更進一步的了解和掌握，而且通過用計算機仿真，避免了實際動手操作時機器帶來的誤差，使我們對上課所學到的知識也有跟深刻的了解。 2.2 設計任務、及所用multisim軟件環(huán)境介紹 （一）設計任務 ⑴設計一個電流串聯負反饋電路和一個電壓并聯負反饋，使其能夠實現一定的放大電路的功能，電路由自己獨自設計完成，在實驗中通過自己動手調試電路，能夠真正掌握實驗原理，即靜態(tài)分析和動態(tài)分析，并在實驗后總結出心得體會。 ⑵正確理解負反饋對放大電路性能的影響，以及如何根據

10、實際要求在放大電路中引入適當的反饋。 ⑶正確理解深度負反饋條件下閉環(huán)電壓放大倍數的估算方法。 （二）multisim軟件環(huán)境介紹及使用 Multisim是加拿大圖像交互技術公司（Interactive Image Technoligics簡稱IIT公司)推出的以Windows為基礎的仿真工具，適用于板級的模擬/數字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入 方式，具有豐富的仿真分析能力。工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復雜內容，這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術就可以很快地進行

11、捕獲、仿真和分析新的設計，這也使其更適合電子學教育。通過Multisim和虛擬儀器技術，PCB設計工程師和電子學教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設計和測試這樣一個完整的綜合設計流程。 第一節(jié) Multisim概貌 軟件以圖形界面為主，采用菜單、工具欄和熱鍵相結合的方式，具有一般Windows應用軟件的界面風格，用戶可以根據自己的習慣和熟悉程度自如使用。 1、Multisim的主窗口界面。 啟動Multisim 11.0后，將出現如圖所示的界面。 界面由多個區(qū)域構成：菜單欄，各種工具欄，電路輸入窗口，狀態(tài)條，列表框等。通過對各部分的操作可以實現電路圖的輸入、編

12、輯，并根據需要對電路進行相應的觀測和分析。用戶可以通過菜單或工具欄改變主窗口的視圖內容。 2、菜單欄 菜單欄位于界面的上方，通過菜單可以對Multisim的所有功能進行操作。 3、工具欄 Multisim 11.0提供了多種工具欄，并以層次化的模式加以管理，用戶可以通過View菜單中的選項方便地將頂層的工具欄打開或關閉?！　? 第二節(jié) 輸入并編輯電路 輸入電路圖是分析和設計工作的第一步，用戶從元器件庫中選擇需要的元器件放置在電路圖中并連接起來,為分析和仿真做準備。 2.3 電路模型的建立 負反饋在電子電路中有著非常廣泛的應用，雖然它使放大倍數降低，但能在很多方面改善放大電路的工

13、作性能。如穩(wěn)定放大倍數，改變輸入輸出電阻，改善波形失真和展寬通頻帶等。因此，幾乎所有的使用放大電路都帶有負反饋。 （1）、電流串聯負反饋實際電路圖如下： 上圖是開關閉合時的輸入輸出的波形圖，可以看出輸入，輸出的波形是相反的。 電壓并聯負反饋實際電路圖如下： 上圖是開關閉合時的輸入輸出的波形圖，可以看出輸入，輸出的波形是相反的。 （2）、實驗步驟： ①利用Multisim的直流工作點分析功能，測量反饋時放大電路的靜態(tài)工作點； ②加入正弦輸入電壓，利用虛擬示波器可觀察到輸出電壓波形與輸入電壓。可知輸出波形無明顯的非線性失真。且波形反向 ③。當電流串聯負反饋時

14、設Ui=9.998mV.電壓并聯負反饋時設Ui=999.848mV 2.4 理論分析及計算 1.電流串聯負反饋 （1）靜態(tài)工作點如下： UBQ= Rb1/(Rb1+Rb2)*VCC=2V UEQ=UBQ-UBEQ=1.3V IEQ=UEQ/(Re1+Re2)= ICQ=1mA UCQ=VCC-IEQ（RC+ Re1+ Re2 ）=7.7V （2）動態(tài)分析 rbe=rbb′+(1+β)26mA/IEQ=2.9kΩ AU=-βRC∥RL/rbe+(1+β)Re1=-4.51 2.電壓并聯負反饋 Auf=U0/ Ui=-Rf/R1= -10kΩ/2kΩ=-5

15、2.5 仿真結果分析 利用Multisim的直流工作點分析功能，測量反饋時放大電路的靜態(tài)工作點如下： 可見UBQ=1.98461V,UEQ=1.24925V,UCQ=9.14565V, 加入正弦輸入電壓，利用虛擬示波器可觀察到輸出電壓波形與輸入電壓反相。輸出波形均無明顯的非線性失真。當Ui=9.998mV時，利用虛擬表可測得Uo=45.008mV.可見，無級間反饋時，兩級放大電路總的電壓放大倍數為：Au=Uo/Ui=-4.51 2.6 設計總結和體會 調試的過程中，發(fā)現輸出的波形圖無法顯示 且輸出電壓接近為0 進檢驗是電流表連接問題 經過調試和整定得到的正確的輸出電壓

16、 通過這次的課程設計，理論加上實踐，使我對反饋放大電路有了更深刻的認識，尤其是對電路的原理的理解，各元器件功能，特性的認識，也糾正了自己以前很多不對的看法，當然在設計的過程中，我們也遇到了很多困難，在查閱了大量的書籍資料之后，對這次設計有了一個整體的認識，作出了初步的原理圖，然后經過反復的調試后，逐步修改，盡量使其性能達到完美。這個過程是最困難的過程，也是我收獲最大的過程，使自己的實驗動手能力有了進一步的提高。總之，這次設計使我受益匪淺，讓我對以后的工作學習有了更大的信心。 另外通過自己動手操作Multisim軟件，使我對此軟件有了透徹的了解，能夠熟練的操作和使用此軟件進行仿真，畫電路圖等

17、功能。并且通過這次課程設計，加強了我們動手、思考和解決問題的能力。在設計過程中，經常會遇到這樣那樣的情況，就是心里想老著這樣的接法可以行得通，但實際接上電路，總是實現不了，因此耗費在這上面的時間用去很多。平時看課本時，有時問題老是弄不懂，做完課程設計，那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。 2.7 參考文獻 [1]. 楊素行 《模擬電子技術基礎簡明教程》 [2]．馬東 丁國華 《模擬電子技術實驗指導書》 [3]．聶典 丁偉 Multisim10 計算仿真在電子電路中的應 [4]．黃智偉 主編 電子工業(yè)出版社 2003年10月第三版 《電子電路計算機仿真設計與分析》 16