數電模電課程設計加法計數器基本放大電路仿真

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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 學號 設計題目 數字電子設計題目：1、三位二進制同步加法計數器（無效態(tài)000 010） 2、串行序列信號檢測器（0010） 模擬電子設計題目：基本放大電路Multisim仿真實例 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加法計數器（000,010）和串行序列信號檢測器（0010） 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

2、型； 5． 對電路進行理論分析、計算； ⑶．在multisim環(huán)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

3、第1天： 1. 布置課程設計題目及任務。 2. 查找文獻、資料，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）：

4、 年 月 日 分院院長（簽字）： 年 月 日 目錄 1 數字電子設計部分 1 1.1課程設計的目的 1 1.2設計的總體框圖 1 1.2.1三位二進制加法計數器的總體框圖 1 1.2.2串行序列信號檢測器的總體框圖 1 1.3設計過程 1 1.3.1 三位二進制同步加法計數器 1 1.3.2串行序列信號檢測器 3 1.4設計的邏輯電路圖 4 1.5設計的電路原理圖 5 1.6實驗儀器 6 1.7實驗結論 6 1.8參考文獻 6 2 模擬電子設計部分 7 2.1 課程設計的目的與作用 7

5、2.2 設計任務、及所用multisim軟件環(huán)境介紹。 7 2.3 電路模型的建立 9 2.3.1單管共射放大電路Miultism仿真 9 2.3.2分壓式工作點穩(wěn)定電路Miultism仿真 10 2.3.3共集電極放大電路Multisim仿真 10 2.3.4共基極放大電路Multisim仿真 11 2.4 理論分析及計算 11 2.4.1單管共射放大電路的分析設計 11 2.4.2分壓式工作點穩(wěn)定電路的分析設計 12 2.4.3 共集電極放大電路的分析設計 13 2.4.4 共基極放大電路的分析設計 14 2.5 仿真結果分析 14 2.5.1單管共射放大電路的Mu

6、ltisim結果仿真分析 14 2.5.2分壓式工作點穩(wěn)定電路的Multisim結果仿真分析 15 2.5.3共集電極放大電路的 Multisim結果仿真分析 16 2.5.4共基極放大電路的 Multisim結果仿真分析 17 2.6 設計總結和體會 18 2.7 參考文獻 18 19 1 數字電子設計部分 1.1課程設計的目的 1、了解同步加法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、學會正確使用JK觸發(fā)器。 1.2設計的總體框圖 1.2.1三位二進制加法計數器的總體框圖 三位二進制 同步加法計數器

7、 CP Y 輸入脈沖 送給高位的進位信號 1.2.2串行序列信號檢測器的總體框圖 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 1.3.1 三位二進制同步加法計數器 （1）狀態(tài)圖 001 011 100 101

8、 110 111 /0 /0 /0 /0 /0 /1 （2）時序圖 （3）選擇的觸發(fā)器名稱：三個CP下降沿觸發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器 （4）狀態(tài)方程 Q1nQ0n Q2n 00 01 11 10 XXX 011 100 XXX 101 110 001 111 三位二進制同

9、步加法計數器次態(tài)卡諾圖 Q2n+1的卡諾圖： Q1nQ0n Q2n 00 01 11 10 X 0 1 X 1 1 0 1 Q1n+1的卡諾圖： Q1nQ0n Q2n 00 01 11 10 X 1 0 X 0 1 0

10、1 Q0n+1的卡諾圖： Q1nQ0n Q2n 00 01 11 10 X 1 0 X 1 0 1 1 由卡諾圖得出狀態(tài)方程為： （5）驅動方程 =1 = = = =

11、 = （6）時鐘方程 CP=== （7）檢查能否自啟動 /0 000 001(有效狀態(tài)) /0 010 111(有效狀態(tài)) 1.3.2串行序列信號檢測器 0/0 0/0 1/0 0/0 1/0 1/0 0/1 1

12、/0 （1）狀態(tài)圖 1/0 00 0/0 01 0/0 0/0 10 1/0 11 1/0 0/1 1/0 （2）時序圖 CP X （3）選擇的觸發(fā)器名稱:選用兩個CP下降沿觸發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器 （4）輸出方程:Y= Qn1Q0n （5）狀態(tài)方程 Q1nQ0n X 00 0

13、1 11 10 01 10 00 10 00 00 00 11 0 1 串行序列信號檢測器的次態(tài)卡諾圖 Q1n+1的卡諾圖： Q1nQ0n X 00 01 11 10 0 1 0 1 0 0 0 1 Q0n+1的卡諾圖： Q1nQ0n

14、 Q2n 00 01 11 10 1 0 0 0 0 0 0 1 由卡諾圖得出狀態(tài)方程為： （6）驅動方程 = = =1 = （7）時鐘方程 CP= 1.4設計的邏輯電路圖 （一）三位二進制同步加法計數器如圖1.4.1 圖1.4.1三位二進制同步加法計數器

15、 （二）串行序列信號檢測器如圖1.4.2 圖1.4.2串行序列信號檢測器 1.5設計的電路原理圖 （一）三位二進制同步加法計數器如圖1.5.1 圖1.5.1三位二進制同步加法計數器原理圖 （二）串行序列信號檢測器如圖1.5.2 圖1.5.2串行序列信號檢測器原理圖 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 74LS00一片 74LS04一片 74LS11一片 74LS86一片 1.7實驗結論 經過實驗可知，滿足時序圖的變化，且可以進行自啟動。 實驗過程中很順利，沒有出現問

16、題。 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）吳翔，蘇建峰《Multisim10&Ultiboard原理圖仿真與PCB設計》電子工業(yè)出版社2008年1月 （3）黃培根 奚慧平 主編 浙江大學出版社 2005年2月第一版《Multisim 7&電子技術實驗》 （4）楊志忠主編 機械工業(yè)出版社 2008年7月第一版《電子技術課程設計》 2 模擬電子設計部分 2.1 課程設計的目的與作用 (1)學好理論課的基礎上通過開設課程設計來提高我們運用所學知識解決實際問題的能力。 (2)培養(yǎng)我們學以致用良好習

17、慣。 (3)通過課程設計的實際操練也加深了對理論知識的理解和掌握。 2.2 設計任務、及所用multisim軟件環(huán)境介紹。 本次課程設計的任務是利用所學的模擬電子技術的知識，用所學的理論知識作為分析設計指導，查閱資料書籍，設計出常見運算放大電路，并對其進行理論上的計算分析，之后用Multisim軟件仿真所設計的電路，并將仿真結果與之前的理論分析計算出的結果進行比較，若有較小的差別，則可認為電路設計合理；若誤差較大，檢查設計電路并做相應的修改，直至理論結果與實際仿真結果近似相等。完成課程設計的設計報告并進行答辯。 Multisim時加拿大IIT公司開發(fā)的能夠進行電路設計、仿真和PCB

18、板生成以及繪制機械CAD的軟件，能夠仿真世界上很多種測量和控制類儀器和儀表。 雙擊桌面上的快捷方式進入軟件界面，如圖2.2.1所示： 圖2.2.1 Multisim軟件界面 新建電路設計文件，并單擊放“放置”或快捷方式放置所需的元器件，如圖2.2.2所示： 圖2.2.2 放置元器件界面 把各元器件用導線連起來，如下圖2.2.3所示： 圖2.2.3 繪制完成的電路圖 電路建立完成之后點擊仿真按鈕進行實時仿真，利用虛擬軟件觀察并分析電 路的各種參數，并適當的進行參數調整。仿真效果如圖2.2.4所示： 圖2.2.4　Mult

19、isim 仿真界面 2.3 電路模型的建立 2.3.1單管共射放大電路Miultism仿真 在Multisim中構建單管共射放大電路如圖2.3.1（a）(b) 圖2.3.1（a）仿真電路 圖2.3.1（b）用虛擬儀表測量Q點的電路 2.3.2分壓式工作點穩(wěn)定電路Miultism仿真 在Multisim中構建分壓式工作穩(wěn)定電路如圖2.3.2所示。 圖2.3.2分壓式工作點穩(wěn)定電路 2.3.3共集電極放大電路Multisim仿真 在Multisim中構建共集電極放大電路如圖2.3.3所示。 圖2.3.3共集電極放大電路 2.3.4共基極放大電路Mu

20、ltisim仿真 在Multisim中構建共基極放大電路如圖2.3.4所示。 圖2.3.4共基極放大電路 2.4 理論分析及計算 2.4.1單管共射放大電路的分析設計 圖2.4.1單管共射放大電路原理圖 當ic增大時，Rc上的電壓降也增大，于是Uce將降低。由于Rc上的電壓與Uce之和等于Vcc，而Vcc是一個恒定不變的直流電源，因此△Uce=-△icRc.即△Uo=△Uce。綜上所訴，△U1 △Ube △ib △ic △Uce △Uo。當電路滿足一定條件時，有可能使輸出電壓的變化量△Uo比輸入變化量△U1大得多，也就是說

21、，當放大電路的輸入電壓有一個微小的變化量△U1時，在輸出端得到一個放大了的變化量△Uo，從而實現了放大作用。 測量靜態(tài)工作點?？稍诜抡骐娐分薪尤肴齻€虛擬萬用表，分別設置為直流電流表或直流電壓表，測量Ibq、Icq、Uceq。 2.4.2分壓式工作點穩(wěn)定電路的分析設計 圖2.4.2分壓式工作點穩(wěn)定電路原理圖 （1）靜態(tài)分析 由于》，可得，然后可得到靜態(tài)發(fā)射極電 流為，則三極管c、e之間的靜態(tài)電壓為 ，最后可得到靜態(tài)基極電流為 （2）動態(tài)分析 當旁路電容足夠大時，在分壓式工作點穩(wěn)定電路的交流通路中可視為短路。此時這種工作點穩(wěn)定電路實際上也是一個共

22、射放大電路，故可利用圖解法或微變等效電路法來分析其動態(tài)工作情況，經過分析可知，分壓式工作點穩(wěn)定電路的電壓放大倍數與單管共射放大電路相同，即，式中電路的輸入電阻為，輸出電阻 2.4.3 共集電極放大電路的分析設計 圖2.4.3共集電極放大電路原理圖 （1）靜態(tài)分析 如圖所示，= 則 （2）動態(tài)分析 電流放大倍數 電壓放大倍數 其中= // 輸入電阻 // 輸出電阻 // 2.4.4 共基極放大電路的分析設計

23、 圖2.4.4共基極放大電路原理圖 （1）靜態(tài)分析 = （2）動態(tài)分析 電流放大倍數= 電壓放大倍數 輸入電阻 輸出電阻 2.5 仿真結果分析 2.5.1單管共射放大電路的Multisim結果仿真分析 表1單管共射放大電路理論結果 40.3 2.017 5.949 V -78.5 957 3 表2單管共射放大電路仿真結果 -64.9 100

24、6 2.126 2.5.1單管共射放大電路示波器顯示結果 2.5.2分壓式工作點穩(wěn)定電路的Multisim結果仿真分析 表3分壓式工作點穩(wěn)定電路理論結果 77 2.3 5.1 V -46.2 483 2 表4分壓式工作點穩(wěn)定電路仿真結果 -40.39 549 1.035 2.5.2分壓式工作點穩(wěn)定電路示波器顯示結果 2.5.3共集電極放大電路的 Multisim結果仿真分析 表5共集電極放大電路理

25、論結果 19.8 0.792 5.56V 0.986 78.4 K 261 表6共集電極放大電路仿真結果 0.983 74.5 K 273 2.5.3共集電極放大電路示波器顯示結果 2.5.4共基極放大電路的 Multisim結果仿真分析 表7共基極放大電路理論結果 20 1.03 4.69 V 80.2 30.7 5.1 K 表8共基極放大電路仿真結果

26、 79.35 30.93 4.74 K 2.5.4共基極放大電路示波器顯示結果 2.6 設計總結和體會 1、設計總結 在進行仿真后，對基本放大電路性能的影響有了進一步的理解，并且書上總結出的 規(guī)律和公式有了更深層次的掌握。為符合書上的要求，需要對一些元器件進行調試。并且在進行設計后，達到了設計任務的要求和目的。 2、心得體會 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

27、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）余孟嘗《模擬電子技術基礎簡明教程》高等教育出版社2007年1月 （2）吳翔，蘇建峰《Multisim10&Ultiboard原理圖仿真與PCB設計》電子業(yè)出版社2008年1月 （3）楊志忠主編 機械工業(yè)出版社 2008年7月第一版《電子技術課程設計》 （4）黃培根 奚慧平 主編 浙江大學出版社 2005年2月第一版《Multisim 7&電子技術實驗》 紙張：A4，單面 頁邊距：上2.5cm，下2.5cm，左2.5cm，右2cm 正文（宋體，小四） 1一級標題（黑體加粗，小二左對齊頂格，1.5倍行距） 1.1 節(jié)標題 （黑體加粗，三號左對齊頂格，1.5倍行距） 1.1.1 三級標題 （黑體加粗，小三左對齊頂格，1.5倍行距）