數(shù)電模電電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

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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 祝正良 學(xué)號(hào) 0903010233 設(shè)計(jì)題目 數(shù)字電子設(shè)計(jì)題目：三位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器和序列信號(hào)發(fā)生器 模擬電子設(shè)計(jì)題目：電流串聯(lián)負(fù)反饋電路和電壓并聯(lián)負(fù)反饋 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)制同步計(jì)數(shù)器(無(wú)效態(tài)為010100)和序列信號(hào)發(fā)生器（010111） 2． 根據(jù)設(shè)計(jì)電路圖進(jìn)行連線(xiàn)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型； 5． 對(duì)電路進(jìn)行理論分析、計(jì)算； ⑶．在multisim環(huán)

2、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) 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，

3、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）： 年 月 日 分院院長(zhǎng)（簽字）：

4、 年 月 日 目錄 1 數(shù)字電子設(shè)計(jì)部分 2 1.1課程設(shè)計(jì)的目的 2 1.2設(shè)計(jì)的總體框圖 2 1.3設(shè)計(jì)過(guò)程 2 1.4設(shè)計(jì)的邏輯電路圖 7 1.5設(shè)計(jì)的電路原理圖 8 1.6實(shí)驗(yàn)儀器 8 1.7實(shí)驗(yàn)結(jié)論 8 1.8參考文獻(xiàn) 9 2 模擬電子設(shè)計(jì)部分 10 2.1 課程設(shè)計(jì)的目的與作用 10 2.2 設(shè)計(jì)任務(wù)、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(jì)算 14 2.5 仿真結(jié)果分析 15 2.6 設(shè)計(jì)總結(jié)和體會(huì) 16 2.7 參考文獻(xiàn) 16

5、 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、了解序列信號(hào)發(fā)生器的工作原理及設(shè)計(jì)方法。 1.2設(shè)計(jì)的總體框圖 CP 3位二進(jìn)制同步 加法計(jì)數(shù)器 Y 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

6、） 狀態(tài)圖 111 110 101 011 001 000 /0 /1 /0 /1 /1 /1 （2） 時(shí)序圖 （3）選擇的觸發(fā)器名稱(chēng) 選用三個(gè)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(qū)動(dòng)方程和輸出方程

7、 (7)檢查能否自啟動(dòng) /0 100 011(有效狀態(tài)) 010 101（有效狀態(tài)） 1.4設(shè)計(jì)的邏輯電路圖 1.5設(shè)計(jì)的電路原理圖 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 74LS00二片 1.7實(shí)驗(yàn)結(jié)論（分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的故障及產(chǎn)生的原因） 實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有出現(xiàn)預(yù)期效果，發(fā)現(xiàn)主要是有復(fù)位端的導(dǎo)線(xiàn)有接觸不良的情

8、況，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)在接線(xiàn)正確的情況下出現(xiàn)偏差 換線(xiàn)后能正常顯示,滿(mǎn)足時(shí)序圖的變化，且可以進(jìn)行自啟動(dòng)。 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] 張利萍，王向磊《數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》信息學(xué)院數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)室 [3] 楊素行 主編 高等教育出版社 《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程 第三版》 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、了解并掌握Multisim軟件，并能熟練的使用其進(jìn)行仿真； 2、加深理解電流串聯(lián)負(fù)反饋電路和電壓并聯(lián)負(fù)反饋的組成及性能；； 3、進(jìn)一

9、步學(xué)習(xí)放大電路基本參數(shù)的測(cè)試方法； 通過(guò)自己動(dòng)手親自設(shè)計(jì)和用Multisim軟件來(lái)仿真電路，不僅能使我們對(duì)書(shū)上說(shuō)涉及到得程序軟件有著更進(jìn)一步的了解和掌握，而且通過(guò)用計(jì)算機(jī)仿真，避免了實(shí)際動(dòng)手操作時(shí)機(jī)器帶來(lái)的誤差，使我們對(duì)上課所學(xué)到的知識(shí)也有跟深刻的了解。 2.2 設(shè)計(jì)任務(wù)、及所用multisim軟件環(huán)境介紹 （一）設(shè)計(jì)任務(wù) ⑴設(shè)計(jì)一個(gè)電流串聯(lián)負(fù)反饋電路和一個(gè)電壓并聯(lián)負(fù)反饋，使其能夠?qū)崿F(xiàn)一定的放大電路的功能，電路由自己獨(dú)自設(shè)計(jì)完成，在實(shí)驗(yàn)中通過(guò)自己動(dòng)手調(diào)試電路，能夠真正掌握實(shí)驗(yàn)原理，即靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析，并在實(shí)驗(yàn)后總結(jié)出心得體會(huì)。 ⑵正確理解負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響，以及如何根據(jù)

10、實(shí)際要求在放大電路中引入適當(dāng)?shù)姆答仭? ⑶正確理解深度負(fù)反饋條件下閉環(huán)電壓放大倍數(shù)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(shù)公司（Interactive Image Technoligics簡(jiǎn)稱(chēng)IIT公司)推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)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(duì)電路進(jìn)行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無(wú)需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行

11、捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過(guò)Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)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(shè)計(jì)和測(cè)試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)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(jié)合的方式，具有一般Windows應(yīng)用軟件的界面風(fēng)格，用戶(hù)可以根據(jù)自己的習(xí)慣和熟悉程度自如使用。 1、Multisim的主窗口界面。 啟動(dòng)Multisim 11.0后，將出現(xiàn)如圖所示的界面。 界面由多個(gè)區(qū)域構(gòu)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(guò)對(duì)各部分的操作可以實(shí)現(xiàn)電路圖的輸入、編

12、輯，并根據(jù)需要對(duì)電路進(jìn)行相應(yīng)的觀(guān)測(cè)和分析。用戶(hù)可以通過(guò)菜單或工具欄改變主窗口的視圖內(nèi)容。 2、菜單欄 菜單欄位于界面的上方，通過(guò)菜單可以對(duì)Multisim的所有功能進(jìn)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(hù)可以通過(guò)View菜單中的選項(xiàng)方便地將頂層的工具欄打開(kāi)或關(guān)閉?！　? 第二節(jié) 輸入并編輯電路 輸入電路圖是分析和設(shè)計(jì)工作的第一步，用戶(hù)從元器件庫(kù)中選擇需要的元器件放置在電路圖中并連接起來(lái),為分析和仿真做準(zhǔn)備。 2.3 電路模型的建立 負(fù)反饋在電子電路中有著非常廣泛的應(yīng)用，雖然它使放大倍數(shù)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(shù)，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(fù)反饋。 （1）、電流串聯(lián)負(fù)反饋實(shí)際電路圖如下： 上圖是開(kāi)關(guān)閉合時(shí)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(lián)負(fù)反饋實(shí)際電路圖如下： 上圖是開(kāi)關(guān)閉合時(shí)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(shí)驗(yàn)步驟： ①利用Multisim的直流工作點(diǎn)分析功能，測(cè)量反饋時(shí)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)； ②加入正弦輸入電壓，利用虛擬示波器可觀(guān)察到輸出電壓波形與輸入電壓?？芍敵霾ㄐ螣o(wú)明顯的非線(xiàn)性失真。且波形反向 ③。當(dāng)電流串聯(lián)負(fù)反饋時(shí)

14、設(shè)Ui=9.998mV.電壓并聯(lián)負(fù)反饋時(shí)設(shè)Ui=999.848mV 2.4 理論分析及計(jì)算 1.電流串聯(lián)負(fù)反饋 （1）靜態(tài)工作點(diǎn)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(dòng)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(lián)負(fù)反饋 Auf=U0/ Ui=-Rf/R1= -10kΩ/2kΩ=-5

15、2.5 仿真結(jié)果分析 利用Multisim的直流工作點(diǎn)分析功能，測(cè)量反饋時(shí)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)如下： 可見(jiàn)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(guān)察到輸出電壓波形與輸入電壓反相。輸出波形均無(wú)明顯的非線(xiàn)性失真。當(dāng)Ui=9.998mV時(shí)，利用虛擬表可測(cè)得Uo=45.008mV.可見(jiàn)，無(wú)級(jí)間反饋時(shí)，兩級(jí)放大電路總的電壓放大倍數(shù)為：Au=Uo/Ui=-4.51 2.6 設(shè)計(jì)總結(jié)和體會(huì) 調(diào)試的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)輸出的波形圖無(wú)法顯示 且輸出電壓接近為0 進(jìn)檢驗(yàn)是電流表連接問(wèn)題 經(jīng)過(guò)調(diào)試和整定得到的正確的輸出電壓

16、 通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，理論加上實(shí)踐，使我對(duì)反饋放大電路有了更深刻的認(rèn)識(shí)，尤其是對(duì)電路的原理的理解，各元器件功能，特性的認(rèn)識(shí)，也糾正了自己以前很多不對(duì)的看法，當(dāng)然在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們也遇到了很多困難，在查閱了大量的書(shū)籍資料之后，對(duì)這次設(shè)計(jì)有了一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)，作出了初步的原理圖，然后經(jīng)過(guò)反復(fù)的調(diào)試后，逐步修改，盡量使其性能達(dá)到完美。這個(gè)過(guò)程是最困難的過(guò)程，也是我收獲最大的過(guò)程，使自己的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力有了進(jìn)一步的提高?？傊@次設(shè)計(jì)使我受益匪淺，讓我對(duì)以后的工作學(xué)習(xí)有了更大的信心。 另外通過(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

17、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]. 楊素行 《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程》 [2]．馬東 丁國(guó)華 《模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》 [3]．聶典 丁偉 Multisim10 計(jì)算仿真在電子電路中的應(yīng) [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(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與分析》 16