數(shù)電模電課程設(shè)計(jì)加法計(jì)數(shù)器基本放大電路仿真

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1、 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 學(xué)院 信息科學(xué)與技術(shù) 專(zhuān)業(yè) 自動(dòng)化 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 設(shè)計(jì)題目 數(shù)字電子設(shè)計(jì)題目：1、三位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器（無(wú)效態(tài)000 010） 2、串行序列信號(hào)檢測(cè)器（0010） 模擬電子設(shè)計(jì)題目：基本放大電路Multisim仿真實(shí)例 內(nèi)容及要求： 1． 數(shù)字電子部分 1． 利用觸發(fā)器和邏輯門(mén)電路，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)三位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器（000,010）和串行序列信號(hào)檢測(cè)器（0010） 2． 根據(jù)設(shè)計(jì)電路圖進(jìn)行連線進(jìn)行驗(yàn)證 3． 完成課程設(shè)計(jì)報(bào)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(duì)電路進(jìn)行理論分析、計(jì)算； ⑶．在multisim環(huán)境下分析仿真結(jié)果，給出仿真波形圖。 進(jìn)度安排： 第一周：數(shù)字電子設(shè)計(jì) 第1天： 1.指導(dǎo)教師布置課程設(shè)計(jì)題目及任務(wù) 2.課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師就相關(guān)問(wèn)題單獨(dú)進(jìn)行指導(dǎo) 3.查找相關(guān)資料并且進(jìn)行電路的初步設(shè)計(jì) 第2~4天： 1.根據(jù)具體設(shè)計(jì)題目進(jìn)行最后總體設(shè)計(jì) 2.課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師就相關(guān)問(wèn)題單獨(dú)進(jìn)行指導(dǎo) 3.利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的具體實(shí)驗(yàn) 4.指導(dǎo)教師進(jìn)行驗(yàn)收 第5天： 1.完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告 2.指導(dǎo)教師針對(duì)課程設(shè)計(jì)進(jìn)行答辯 第二周：模擬電子設(shè)計(jì)

3、第1天： 1. 布置課程設(shè)計(jì)題目及任務(wù)。 2. 查找文獻(xiàn)、資料，確立設(shè)計(jì)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(xué)會(huì)建立元件庫(kù)。 第4天： 1. 對(duì)設(shè)計(jì)電路進(jìn)行理論分析、計(jì)算。 2. 在multisim環(huán)境下仿真電路功能，修改相應(yīng)參數(shù)，分析結(jié)果的變化情況。 第5天： 1. 課程設(shè)計(jì)結(jié)果驗(yàn)收。 2. 針對(duì)課程設(shè)計(jì)題目進(jìn)行答辯。 3. 完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。 指導(dǎo)教師（簽字）：

4、 年 月 日 分院院長(zhǎng)（簽字）： 年 月 日 目錄 1 數(shù)字電子設(shè)計(jì)部分 1 1.1課程設(shè)計(jì)的目的 1 1.2設(shè)計(jì)的總體框圖 1 1.2.1三位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的總體框圖 1 1.2.2串行序列信號(hào)檢測(cè)器的總體框圖 1 1.3設(shè)計(jì)過(guò)程 1 1.3.1 三位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器 1 1.3.2串行序列信號(hào)檢測(cè)器 3 1.4設(shè)計(jì)的邏輯電路圖 4 1.5設(shè)計(jì)的電路原理圖 5 1.6實(shí)驗(yàn)儀器 6 1.7實(shí)驗(yàn)結(jié)論 6 1.8參考文獻(xiàn) 6 2 模擬電子設(shè)計(jì)部分 7 2.1 課程設(shè)計(jì)的目的與作用 7

5、2.2 設(shè)計(jì)任務(wù)、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(diǎn)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(jì)算 11 2.4.1單管共射放大電路的分析設(shè)計(jì) 11 2.4.2分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的分析設(shè)計(jì) 12 2.4.3 共集電極放大電路的分析設(shè)計(jì) 13 2.4.4 共基極放大電路的分析設(shè)計(jì) 14 2.5 仿真結(jié)果分析 14 2.5.1單管共射放大電路的Mu

6、ltisim結(jié)果仿真分析 14 2.5.2分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的Multisim結(jié)果仿真分析 15 2.5.3共集電極放大電路的 Multisim結(jié)果仿真分析 16 2.5.4共基極放大電路的 Multisim結(jié)果仿真分析 17 2.6 設(shè)計(jì)總結(jié)和體會(huì) 18 2.7 參考文獻(xiàn) 18 19 1 數(shù)字電子設(shè)計(jì)部分 1.1課程設(shè)計(jì)的目的 1、了解同步加法計(jì)數(shù)器工作原理和邏輯功能。 2、掌握計(jì)數(shù)器電路的分析，設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用。 3、學(xué)會(huì)正確使用JK觸發(fā)器。 1.2設(shè)計(jì)的總體框圖 1.2.1三位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的總體框圖 三位二進(jìn)制 同步加法計(jì)數(shù)器

7、 CP Y 輸入脈沖 送給高位的進(jìn)位信號(hào) 1.2.2串行序列信號(hào)檢測(cè)器的總體框圖 串行序列信號(hào)檢測(cè)器 CP Y 輸入脈沖 串行序列輸出 1.3設(shè)計(jì)過(guò)程 1.3.1 三位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器 （1）狀態(tài)圖 001 011 100 101

8、 110 111 /0 /0 /0 /0 /0 /1 （2）時(shí)序圖 （3）選擇的觸發(fā)器名稱：三個(gè)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(jìn)制同

9、步加法計(jì)數(shù)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(qū)動(dòng)方程 =1 = = = =

11、 = （6）時(shí)鐘方程 CP=== （7）檢查能否自啟動(dòng) /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(hào)檢測(cè)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(shí)序圖 CP X （3）選擇的觸發(fā)器名稱:選用兩個(gè)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(hào)檢測(cè)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(qū)動(dòng)方程 = = =1 = （7）時(shí)鐘方程 CP= 1.4設(shè)計(jì)的邏輯電路圖 （一）三位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器如圖1.4.1 圖1.4.1三位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器

15、 （二）串行序列信號(hào)檢測(cè)器如圖1.4.2 圖1.4.2串行序列信號(hào)檢測(cè)器 1.5設(shè)計(jì)的電路原理圖 （一）三位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器如圖1.5.1 圖1.5.1三位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器原理圖 （二）串行序列信號(hào)檢測(cè)器如圖1.5.2 圖1.5.2串行序列信號(hào)檢測(cè)器原理圖 1.6實(shí)驗(yàn)儀器 （1）數(shù)字原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái) （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(shí)驗(yàn)結(jié)論 經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，滿足時(shí)序圖的變化，且可以進(jìn)行自啟動(dòng)。 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中很順利，沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)

16、題。 1.8參考文獻(xiàn) （1）余孟嘗《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)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(shè)計(jì)》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(xué)出版社 2005年2月第一版《Multisim 7&電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)》 （4）楊志忠主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2008年7月第一版《電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 2 模擬電子設(shè)計(jì)部分 2.1 課程設(shè)計(jì)的目的與作用 (1)學(xué)好理論課的基礎(chǔ)上通過(guò)開(kāi)設(shè)課程設(shè)計(jì)來(lái)提高我們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。 (2)培養(yǎng)我們學(xué)以致用良好習(xí)

17、慣。 (3)通過(guò)課程設(shè)計(jì)的實(shí)際操練也加深了對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握。 2.2 設(shè)計(jì)任務(wù)、及所用multisim軟件環(huán)境介紹。 本次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是利用所學(xué)的模擬電子技術(shù)的知識(shí)，用所學(xué)的理論知識(shí)作為分析設(shè)計(jì)指導(dǎo)，查閱資料書(shū)籍，設(shè)計(jì)出常見(jiàn)運(yùn)算放大電路，并對(duì)其進(jìn)行理論上的計(jì)算分析，之后用Multisim軟件仿真所設(shè)計(jì)的電路，并將仿真結(jié)果與之前的理論分析計(jì)算出的結(jié)果進(jìn)行比較，若有較小的差別，則可認(rèn)為電路設(shè)計(jì)合理；若誤差較大，檢查設(shè)計(jì)電路并做相應(yīng)的修改，直至理論結(jié)果與實(shí)際仿真結(jié)果近似相等。完成課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)報(bào)告并進(jìn)行答辯。 Multisim時(shí)加拿大IIT公司開(kāi)發(fā)的能夠進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、仿真和PCB

18、板生成以及繪制機(jī)械CAD的軟件，能夠仿真世界上很多種測(cè)量和控制類(lèi)儀器和儀表。 雙擊桌面上的快捷方式進(jìn)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(shè)計(jì)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(dǎo)線連起來(lái)，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(diǎn)擊仿真按鈕進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真，利用虛擬軟件觀察并分析電 路的各種參數(shù)，并適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行參數(shù)調(diào)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(gòu)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(cè)量Q點(diǎn)的電路 2.3.2分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路Miultism仿真 在Multisim中構(gòu)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(diǎn)穩(wěn)定電路 2.3.3共集電極放大電路Multisim仿真 在Multisim中構(gòu)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(gòu)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(jì)算 2.4.1單管共射放大電路的分析設(shè)計(jì) 圖2.4.1單管共射放大電路原理圖 當(dāng)ic增大時(shí)，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(gè)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(dāng)電路滿足一定條件時(shí)，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(shuō)

21、，當(dāng)放大電路的輸入電壓有一個(gè)微小的變化量△U1時(shí)，在輸出端得到一個(gè)放大了的變化量△Uo，從而實(shí)現(xiàn)了放大作用。 測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)。可在仿真電路中接入三個(gè)虛擬萬(wàn)用表，分別設(shè)置為直流電流表或直流電壓表，測(cè)量Ibq、Icq、Uceq。 2.4.2分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的分析設(shè)計(jì) 圖2.4.2分壓式工作點(diǎn)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(dòng)態(tài)分析 當(dāng)旁路電容足夠大時(shí)，在分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的交流通路中可視為短路。此時(shí)這種工作點(diǎn)穩(wěn)定電路實(shí)際上也是一個(gè)共

22、射放大電路，故可利用圖解法或微變等效電路法來(lái)分析其動(dòng)態(tài)工作情況，經(jīng)過(guò)分析可知，分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的電壓放大倍數(shù)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(shè)計(jì) 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(dòng)態(tài)分析 電流放大倍數(shù) 電壓放大倍數(shù) 其中= // 輸入電阻 // 輸出電阻 // 2.4.4 共基極放大電路的分析設(shè)計(jì)

23、 圖2.4.4共基極放大電路原理圖 （1）靜態(tài)分析 = （2）動(dòng)態(tài)分析 電流放大倍數(shù)= 電壓放大倍數(shù) 輸入電阻 輸出電阻 2.5 仿真結(jié)果分析 2.5.1單管共射放大電路的Multisim結(jié)果仿真分析 表1單管共射放大電路理論結(jié)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(jié)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(jié)果 2.5.2分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的Multisim結(jié)果仿真分析 表3分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路理論結(jié)果 77 2.3 5.1 V -46.2 483 2 表4分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路仿真結(jié)果 -40.39 549 1.035 2.5.2分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路示波器顯示結(jié)果 2.5.3共集電極放大電路的 Multisim結(jié)果仿真分析 表5共集電極放大電路理

25、論結(jié)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(jié)果 0.983 74.5 K 273 2.5.3共集電極放大電路示波器顯示結(jié)果 2.5.4共基極放大電路的 Multisim結(jié)果仿真分析 表7共基極放大電路理論結(jié)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(jié)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(jié)果 2.6 設(shè)計(jì)總結(jié)和體會(huì) 1、設(shè)計(jì)總結(jié) 在進(jìn)行仿真后，對(duì)基本放大電路性能的影響有了進(jìn)一步的理解，并且書(shū)上總結(jié)出的 規(guī)律和公式有了更深層次的掌握。為符合書(shū)上的要求，需要對(duì)一些元器件進(jìn)行調(diào)試。并且在進(jìn)行設(shè)計(jì)后，達(dá)到了設(shè)計(jì)任務(wù)的要求和目的。 2、心得體會(huì) 通過(guò)自己動(dòng)手操作Multisim軟件，使我對(duì)此軟件有了透徹的了解，能夠熟練的操作和使用此軟件進(jìn)行仿真，畫(huà)電路圖等功能。并且通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)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(shí)際接上電路，總是實(shí)現(xiàn)不了，因此耗費(fèi)在這上面的時(shí)間用去很多。平時(shí)看課本時(shí)，有時(shí)問(wèn)題老是弄不懂，做完課程設(shè)計(jì)，那些問(wèn)題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。 2.7 參考文獻(xiàn) （1）余孟嘗《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)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(shè)計(jì)》電子業(yè)出版社2008年1月 （3）楊志忠主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2008年7月第一版《電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)》 （4）黃培根 奚慧平 主編 浙江大學(xué)出版社 2005年2月第一版《Multisim 7&電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)》 紙張：A4，單面 頁(yè)邊距：上2.5cm，下2.5cm，左2.5cm，右2cm 正文（宋體，小四） 1一級(jí)標(biāo)題（黑體加粗，小二左對(duì)齊頂格，1.5倍行距） 1.1 節(jié)標(biāo)題 （黑體加粗，三號(hào)左對(duì)齊頂格，1.5倍行距） 1.1.1 三級(jí)標(biāo)題 （黑體加粗，小三左對(duì)齊頂格，1.5倍行距）