三位同步二进制减法计数器：1)-OTL互补对称电路----2)-OTL甲乙类互补对称电路-复合管OCL甲乙类互补对称电路

1、课程设计任务书学院信息科学与技术专业 自动化学生姓名杜新欣学号设计题目数字电子设计题目：三位同步二进制减法计数器,串行序列序列检测电路设计模拟电子设计题目：1) OTL互补对称电路 2) OTL甲乙类互补对称电路 3) 复合管OCL甲乙类互补对称电路内容及要求：1 数字电子部分1).采用multisim 仿真软件建立电路模型；2).对电路进行理论分析、计算；2 模拟电子部分1).采用multisim 仿真软件建立电路模型；2).对电路进行理论分析、计算；3).在multisim环境下分析仿真结果，给出仿真波形图。进度安排：第一周：数字电子设计第1天：1. 布置课程设计题目及任务。2. 查找文献

2、、资料，确立设计方案。第23天：1. 安装multisim软件，熟悉multisim软件仿真环境。2. 在multisim环境下建立电路模型，学会建立元件库。第4天：1. 对设计电路进行理论分析、计算。2. 在multisim环境下仿真电路功能，修改相应参数，分析结果的变化情况。第5天：1. 课程设计结果验收。2. 针对课程设计题目进行答辩。3. 完成课程设计报告。第二周：模拟电子设计第1天：3. 布置课程设计题目及任务。4. 查找文献、资料，确立设计方案。第23天：1. 安装multisim软件，熟悉multisim软件仿真环境。2. 在multisim环境下建立电路模型，学会建立元件库。第

3、4天：1. 对设计电路进行理论分析、计算。2. 在multisim环境下仿真电路功能，修改相应参数，分析结果的变化情况。第5天：1. 课程设计结果验收。2. 针对课程设计题目进行答辩。3. 完成课程设计报告。 指导教师（签字）： 年 月 日分院院长（签字）：年 月 日目录1 数字电子设计部分11.1课程设计目的11.2 课程设计的任务11.2.1实验题目描述：11.2.2实验要求:11.3串行序列序列检测电路设计21.4 二进制同步二进制减法（无效状态 000 110）41.5 实验仪器71.6设计体会71.7参考文献82.1 课程A设计的目的与作用92.1.1课程设计的目的与作用92.2.1

4、课程设计的任务与要求102.2.2 Multisim软件环境介绍102.3 电路模型的建立142.4理论分析及计算152.4.1 乙类互补对称功率放大电路（OTL电路）152.4.2 甲乙类互补对称电路（OTL电路）：162.4.3 复合管组成的互补对称放大电路:172.5仿真结果分析192.6 设计总结和体会212.7 参考文献211 数字电子设计部分1.1课程设计目的课程设计师某门课程的总结性教学环节，会死培养学生综合运用本门课程及有关选修课的基本知识去解决某一实际问题的训练，加深课程知识的理解。在真个教计划中，它起着培养学生独立工作能力的重要作用。通过本课程设计，主要训练和培养学会的以下

5、能力：1 查阅资料：搜集与本设计有关部门的资料（包括从发表的文献中和从生产现场中搜集）的能力；2. 方案的选择：树立吗，既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意提高分析和解决实际问题的能力；3. 迅速准确的进行工程计算的能力，计算应用能力；4. 用简洁的文字，清晰的图表来表述自己设计思想的能力；5 学会使用数字电子实验平台；6 熟悉各个芯片和电路的接法；7. 熟练掌握设计触发器的算法；8. 懂得基本数字电子电路的功能，会分析，会设计；1.2 课程设计的任务1.2.1实验题目描述： 本次课程设计师设计一个三位同步二进制减法计数器,串行序列序列检测器，从而实现减法器进行运算。1.

6、2.2实验要求: （1）利用基本逻辑门电路和编码器，译码器及计数器完成电路 （2）用LED管显示1.3串行序列序列检测电路设计 串行序列信号发生器的总体框图:串行序列信号发生器CP Y输入脉冲 串行序列输出图1.3.1串行序列信号发生器的总体框图（1） 状态图 （2）选择的触发器名称:选用两个CP下降沿触发的边沿JK触发器（3）输出方程:Y= Q2n Qn1Q0n（4）状态方程Q1nQ0n Q2n 00 01 11 1000 0 0 0 0 0 1 Q 图1.3.3输出状态的卡诺图Q1nQ0n Q2n 00 01 11 100000 10 00 01 11 11 00 Q 图1.3.4次态图Q

7、1nQ0n Q2n 00 01 11 1000 1 0 0 1 1 0 图1.3.5次态状态图Q1nQ0n Q2n 00 01 11 1000 0 0 1 1 1 0 图1.3.6次态状态图由卡诺图得出状态方程为：=+X=X+X =J+（5）驱动方程=X =X= =Y=X （6）时钟方程 CP=图1.3.7串行序列1101检测电路1.4 二进制同步二进制减法（无效状态 000 110）所给无效状态为000、110，对其余有效状态进行逻辑抽象可以得到减法器设计电路的原始状态图如图1.4.3所示：加法真值表：计数脉冲 0 1 1 1 1 1 0 1 2 1 0 0 3 0 1 1 4 0 1 0

8、5 0 0 1 图1.4.1状态转移表三位二进制加法计数器的总体框图三位二进制同步加法计数器CP Y输入脉冲 串行序列输出图1.4.2三位二进制加法计数器的总体框图（1）状态图111 0/ 101 0/ 100 0/ 011 0/ 010 0/ 001 1/图1.4.3减法器的状态图 （2）选择的触发器名称:选用三个CP下降沿触发的边沿JK触发器（3）输出方程:Y= Q2n Qn1Q0n（4）状态方程Q1nQ0n Q2n 00 01 11 10111 010 001 011 100 101 图1.4.4电路次态的卡诺图 Q1nQ0n Q2n 00 01 11 101 0 1 1 0 1 图1.

9、4.5 Y的卡诺图Q1nQ0n Q2n 00 01 11 10 1 1 0 1 0 0 图1.4.6 的卡诺图Q1nQ0n Q2n 00 01 11 10 1 0 0 0 1 1 图1.4.7 的卡诺图由卡诺图得出状态方程为：Q2n+1=+ Q1n+1 =+Q0n+1=+（+）（5）驱动方程 =1 = = =+ = = （6）时钟方程 = 图1.4.8设计电路的逻辑电路图1.5 实验仪器74LS112JK触发器两个，74LS00芯片两个，74LS86芯片一个，74LS08芯片两个，74LS04芯片一个，74LS11芯片一个，2.5V小灯泡三个，时钟脉冲一个，脉冲开关两个。1.6设计体会1.对设

10、计的评价：本次模拟电子课程设计，通过Multisim软件，对仿真分析，明确了三位同步二进制减法计数器,串行序列序列检测电路的设计过程以及其发生原理，以及各元件器件的作用。2.心得体会:通过本课程设计，使更深更精地了解数字电子技术的基础知识，电路分析与计算的基本方法，通过利用Multisim软件，对电路进行一系列分析，仿真，更将抽象的理论知识与实际电路设计结合在一起，加深了对数字电子中一些基本定理的理解与运用。也初步掌握了进行试验的基础技能，相信一定能为我们以后的学习打下一个坚实的基础，也使我们在综合性这一环节得到了很到的锻炼，对所学的理论知识进行了进一步的扩展与应用，也对课程理论和课程实验的综

11、合和补充。培养了我们综合运用基础理论知识和专业知识解决实际工程设计问题的能力，以及工程意识和创新能努力。能够使学生掌握数字电子课程的基础知识、电路分析与计算的基本方法，具备进行试验的初步技能，并为后续课程的学习打下必要的基础。1.7参考文献1 清华大学电子学教研组 . 杨素行主编 . 模电电子技术简明教程 . 3版 . 北京：高等加育出版社 2 潘松，王国栋.VHDL实用教程. 西安：电子科技大学出版Multisim及其在电子设计中的应用，20013 童诗白，徐振英. 现代电子学及应用. 北京：高等教育出版社，19974 黄培根 奚慧平 主编 浙江大学出版社 2005年2月第一版Multisi

12、m 7&电子技术实验2 模拟电子设计部分2.1 课程A设计的目的与作用 （1） OTL乙类互补对称电路Multisim仿真实例。1、用Multisim的直流工作点分析功能测量电路的静态工作点。2、上正弦输入电压u1，观察u1，uo波。（2） OTL甲乙类互补对称电路Multisim仿真。1、用Multisim的直流工作点分析功能测量电路的静态工作点。2、上正弦输入电压u1，观察u1，uo波。3、放大电路的最大输出功率。（3） 采用复合管OCL甲乙类互补对称电路Multisim仿真。1、用Multisim的直流工作点分析功能测量电路的静态工作点。2、上正弦波输入电压，利用虚拟示波器可观察u1和u

13、o的波形。3、输出波形基本不失真的情况，最大输出功率。2.1.1课程设计的目的与作用模拟电子技术课程设计是在“模拟电子技术”课程之后，集中安排的重要实践性教学环节。学生运用所学的知识，动脑又动手，在教师指导下，结合某一专题独立地展开电子电路的设计与实验，培养学生分析、解决实际电路问题的能力。该课程的任务是使学生掌握数字电子技术方面的基本概念、基本原理和基本分析方法，重点培养学生分析问题和解决问题的能力，初步具备电子技术工程人员的素质，并为学习后续课程大好基础。课程设计的目的:1、会在Multisim软件环境下建立模型.2、熟悉Multisim的基本操作.3、得分析仿真结果.课程设计的作用:1、

14、实验了解功率放大器的工作原理以及不同电路形式功放电路的特点.2、器外围电路主要元件的作用.3、过实验了解功率放大电路的主要技术指标和测试方法.2.2 设计任务、及所用multisim软件环境介绍2.2.1课程设计的任务与要求 1) OTL互补对称电路Multisim仿真实例。 2) OTL甲乙类互补对称电路Multisim仿真。 3) 采用复合管OCL甲乙类互补对称电路Multisim仿真。 4)巩固和加深学生对电子电路基本知识的理解，提高同学们综合运用本课程所学知识的能力。 5)培养学生根据课题需要选学参考书籍，查阅手册图表和文献资料的自学能力。通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己分析并

15、解决问题的方法。 6)通过电路方案的、论证和比较，设计计算和选取元器件初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。 7)了解与课题有关的电子电路以及元器件的工程技术规范，能按设计任务书得要求，完成设计任务，编写设计说明书，正确地反映设计与实验的成果，正确地绘制电路图等。 8）培养严肃、认真的工作作风和科学态度。通过课程设计实践，帮助学生逐步建立正确地生产观点、经济观点和全局观点。2.2.2 Multisim软件环境介绍 本次课程设计使用的是Multisim10.0软件是Interactive Image Technologies Ltd在20世纪末推出的电路仿真软件。相当于其它EDA软件，它

16、具有更加形象直观的人机交互界面，特别是其仪器表库中的各仪表与操作真实实验仪器仪表完全没有什么两样，但它对模数电路的混合仿真功能却毫不逊色，几乎能够100地仿真出真实电路的结果，并且它在仪器表库中还提供了万用表、信号发生器、瓦特表、双踪示波器(对于Multisim还具有四踪示波器) 、波特仪、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪、失真度分析仪、频谱分析仪、网络分析仪和电压表及电流表等仪器仪表。还提供了我们日常常见的各种建模精确的元件比如电阻、电容、电感、三极管、二极管、继电器、可控硅、数码管等等。模拟集成电路方面有各种运算放大器、其它常用集成电路。数字电路方面有74系列集成电路、4000系列集成

17、电路、等等还支持自制元器件。Multisim还具有I-V分析仪和Agilent信号发生器、Agilent万用表、Agilent示波器和动态逻辑平笔等。同时它还能进行VHDL仿真和Verilog HDL仿真。Multisim是加拿大推出的基于windows的电路仿真软件，由于采用交互式的界面，比较直观，操作方便，具有丰富的元器件库和品种繁多的虚拟仪器，以及强大的分析功能等特点，因而得到了广泛的应用。针对不同的用户，提供了多种版本，我们所用的就是教育版的Multisim。双击桌面上的图标Multisim即出现如下图：图2.2.2（1）Multisim软件的启动简介启动Mutisim10后，屏幕上将

18、显示如图所示的主界面。主界面主要有菜单栏，系统工具栏，设计工具栏，元件工具栏，仪器工具栏，使用中元件列表，仿真开关，状态栏以及电路图编辑窗口等组成。图2.2.2（2）Multisim的主界面在Multisim中选择按钮选择自己所需要的元件，或是搜索自己所需元件的型号，然后再电路图编辑窗口单击便会有你所需要的元件。 图2.2.2（3）直流工作点分析参数设定窗口 点击设计工具栏的分析按钮在分析菜单中选择“DC Operating Point Analysis”项，弹出如图所示的直流工作点分析参数设定窗口。图2.2.2（4）Multisim的结果验证点击运行仿真开关是连接好的仿真电路图运行，然后查看

19、示波器显示如图所示的波形从而验证结论。2.3 电路模型的建立 图2.3.1 OTL乙类互补对称电路Multisim仿真实例图2.3.2 OTL甲乙类互补对称电路Multisim仿真图2.3.3采用复合管OCL甲乙类互补对称电路Multisim仿真2.4理论分析及计算2.4.1 乙类互补对称功率放大电路（OTL电路）由以上利用Multisim仿真电路得知直流工作点的分析了解：工作原理：静态分析：vi = 0V T1、T2均不工作 vo = 0V因此，不需要隔直电容。动态分析：vi 0V T1导通，T2截止 io= ic1 vo正半周vi 0V T1截止，T2导通 io=-ic2 vo负半周这种电

20、路T1、T2两个晶体管都只在半个周期内工作，且工作性能对称, 故 称为乙类互补对称功率放大电路。（1）利用Multisim的直流工作点分析功能测量电路的静态工作点，结果如下：图2.4.1乙类互补对称功率放大电路（OTL电路直流工作点分析 （2）Ub=Vcc2=5.00000，两管的发射极电位均为Ue=4.95260，则两管的发射结电压为Ube= (5.00000-4.95260)V=0.0474V，此时Ube值尚在三极管输入特性曲线的死区范围内，故两个三极管均为截止。（3）加上正弦输入电压U1，观察U1和Uo波形，如图2.5.1所示，可见，Uo波形存在明显的交越失真。2.4.2 甲乙类互补对称

21、电路（OTL电路）：工作原理：静态时：Il=Ic1-Ic2=0，当加上正弦输入电压U1时，在正半周，Ic1逐渐增大，Ic2逐渐减小，然后VT2截止C 隔直，RL上无直流电流流过，Vo=0 。C 起着一个等效电源的作用。（1）利用Multisim的直流工作点分析功能测量电路的静态工作点，结果如下：图2.4.2 甲乙类互补对称电路（OTL电路）直流工作点分析 （2）加上U1后，可观察到U1和Uo的波形如图2.5.2所示。与前面图2.5.1中的波形相比，可见OTL甲乙类互补对称电路的输出波形得到明显的改善，基本上消除了交越失真。静态时，Ube1= (5.44790-4.99998)V=0.44792

22、V，Ube2= (4.55210-5.44790)V=0.89580V，因此，当U1=0时，三极管VT1和VT2均已微微导电。在输出的波形没有明显非线性是真的前提下，利用虚拟仪表测得当Ui=2V时，最大的输出电压的有效值为Uo=1.539V。则放大电路的最大输出功率为 Pom=Uo Rl=1.539 80W=0.02961W=29.61mW2.4.3 复合管组成的互补对称放大电路:工作原理：一个复合管的组成OCL甲乙类互补对称放大电路由NPN型复合管和PNP型复合管二者实现互补。静态时，由于两管的基极均无偏流，所以T1和T2均处于截止状态，电路工作于乙类。由于电路的对称性，两管发射极的静态电位

23、U=0.5Ue流电压也等于0.5Ue。在输入信号的正半周，T1导通、T2截止、由电源Uc集电极电流iC1正向流过负载RL；在输入信号的负半周，T1止，T2导通，此时代替电源的电容器C通过导通的T2放电，集电极电流ic2向流过负载RL。当T1导通时，电容C被充电，其上电压为0.5Ue通时，C代替电源通过T2放电。但是，要使输出波形对称，即要求ic1=ic2，必须保持C上的电压为0.5Ue过程中，其电压不能下降过多，因此C的容量必须足够大。上述互补对称电路要求有一对特性相同的NPN和PNP型的输出功率管。在输出功率较小时，比较容易选配这对晶体管，但在要求输出功率较大时，就难于配对，因此采用复合管。

24、（1）利用Multisim的直流工作点分析功能测量电路的静态工作点，结果如下：图2.4.3 复合管组成的互补对称放大电路直流工作点分析 Ube1=9.96568-8.35563V=1.60705V，Ube2=10.00000-8.35563V=1.64437V。可见Ube的值比以前更大。这是由于采用复合管时，为了使静态时两功率三极管能够微微导通，两个复合管的基-射之间的电压应大于组合复合管的两个三级管的发射结死区电压之和。（2）加上正弦波输入电压，利用虚拟示波器观察U1和Uo的波形如图2.5.3（3）在输出波形基本不失真的情况，可测得当Ui=2V时，最大的输出电压Uo=1.922V，则最大输出

25、功率为 Pom=Uo Rl=1.992 8W=0.W 2.5仿真结果分析图2.5.1 OTL乙类互补对称电路图2.5.2 OTL甲乙类互补对称电路图2.5.3 复合管OCL甲乙类互补对称电路仿真电路1.常用的功率放大电路有OTL互补对称电路和OCL互补对称电路。（1）OTL互补对称带南路省去了输出变压器，但输出端需用一个大电容，电路中需一路直流电源，利用一个NPN三极管竭诚对称形式。当输入电压为正弦波时，两管轮流导电，两者互补，使负载上的电压基本上市一个正弦波。 OCL互补对称电路将输出端得大电容也省去，改善了电路的低频响应，而且有利于实现集成化。但OCL电路需用正负两路电流电源。（2）OTL和OCL互补对称电路均为可以工作在乙类状态或甲乙类状态。当工作在乙类状态时，静态电流等于零，故效率较高。在加上正弦输入电压时，两个三极管各导电180.其主要缺点是输出波形的交越失真比较严重。从而为了改善出波形，减小交越失真，常常使两个三极管在静态时已有一个较小的基极电流，则每管的导电略大于180，而小于360，即电路工作在甲乙类状态。2.OCL和OTL