电子技术课程设计设(2)

1、目 录1 数字电子设计部分11.1 课程设计的目的11.2七进制异步减法计数器设计的总体框图11.3七进制异步减法计数器设计过程11.4序列信号发生器设计的总体框图41.5序列信号发生器的设计过程.4 1.6数据选择器的总体框图 .71.7数据选择器的设计过程71.8设计的电路原理图91.9实验仪器101.10实验结论.102 模拟电子设计部分112.1 课程设计的目的与作用112.2 设计任务及所用multisim软件环境介绍112.3二级放大电路12 2.3.1电路分析及仿真.122.4差分放大电路14 2.4.1电路分析及仿真.142.5滞回比较器16 2.5.1电路分析及仿真.16 2

2、.6直流电源.18 2.6.1电路分析及仿真.183总结和体会.21 参考文献21II1 数字电子设计部分1.1 课程设计的目的 1.加深对教材的理解和思考，并通过实验设计、验证正是理论的正确性。 2.学习自行设计一定难度并有用途的计数器、加法器、寄存器等。 3.检测自己的数字电子技术掌握能力。1.2七进制异步减法计数器设计的总体框图下图为七进制异步减法计数器示意框图CP 图1.2.1 C1.4.2串行序列信号发生器（1）先设计一个计数模值为6的计数器 由1.4.1有，该循环型3位2进制同步计数器除去两个无效状态，正好计数模为6，所以可以直接利用1.4.1所设计的时序电路。 （2）再令计数器每

3、一个状态输出符合序列信号要求，如表1.4.2所示： 表1.4.2 计数器各状态所对应序列信号输出Q2Q2Q2Z000000110100100010111111 （3）根据计数器状态转换关系和序列信号要求设计输出组合网络 由表 1.4.2 很容易可得 Z= Q2 Q1 Q0 1.3七进制异步减法计数器设计过程 （1）根据题意可画出该计数器真值表：CP Q2 Q1 Q000 0 011 1 121 1 031 0 141 0 050 1 160 1 070 0 0图 1.3.1（2）状态图 000 111 110 101 010 011 100图1.3.1 （3）选择触发器，求时钟方程，画出卡诺图

4、。 a.触发器：JK边沿触发器三个b.时钟方程：由于是同步计数器，故CP0=CP1 =CP CP2=卡诺图：Q1nQ0n Q2n 000111100 111xxx0100001011100110101图1.3.2Q1nQ0n Q2n 000111100 1x0010111图1.3.3 Q2n+1的卡诺图Q1nQ0n Q2n 000111100 1x1011010图1.3.4 Q1n+1的卡诺图Q1nQ0n Q2n 000111100 1x0011001图1.3.5 Q0n+1的卡诺图（4）根据卡诺图写出状态方程、输出方程：1.8设计的电路原理图 图中为JK边沿触发器（下降沿）的引脚标号图，脉冲

5、信号从图中1CLK和2CLK输入，PR、CLR分别为异步清零端和异步置数端。即当PR端输入高电平而CLR端输入低电平时，Q的次态被异步置为0；当PR端输入低电平而CLR端输入高电平时，Q的次态被异步置为1。其输出特性为 ，则J=1，K=0时，输出Q的次态被同步置1；J=0，K=1时，输出Q的次态被同步置为0；J=0。,K=0时，Q的次态和现态一致，保持状态；时，Q的次态和现态状态相反，翻转。图1.8.1 图1.8.2 图1.8.3上图中1,2为集成芯片中的两个与门，3为集成芯片中的一个非门。(4)逻辑电路图状态方程：JK触发器的特性方程为与JK触发器特性方程比较，可得下列驱动方程（5） 检查电

6、路能否自启动： 将无效态（001）代入状态方程、输出方程进行计算， 得： 001 100 （6）下图为七进制异步减法计数器（无效状态为001）的时序图：CP5.设计的电路图6.运行结果： 灯的亮灭情况000（灭） 001（灭） 010（灭） 011（亮） 100（亮） 101（亮） 000（灭）1.7用数据选择器实现函数（1）选择数据选择器函数变量个数为3，根据nk13-12，确定选用4选一数据选择器74LS153（2）写出标准与或表达式FABBCCA ABBCAC 4选1数据选择器输出信号的标准与或表达式为 Y+(3)定确数据选择器输入变量的表达式 函数变量按A、B、C顺序排列，保持A、B在

7、表达式中的形式，变换F F=+ =+ 选择器输出信号的表达式为 Y+ 比较F和Y的表达式，两者相等的条件是 =A、=B、=0、=C、 =11.9实验仪器 集成芯片：74LS112芯片2个（每个芯片包含2个JK触发器），74LS11芯片1个（每个包含3个与门电路），74LS04芯片一个,74LS08芯片一个。数字原理教学系统试验台一台（含导线若干）。1.10实验结论通过本次电子课程设计，让我在理论知识及动手操作能力上有了很大的提高。通过设计分析，我知道无效状态满足时序图的变化时，才可以进行自启动。实验中遇到过很多不懂的知道，通过查找课外参考书及与同学讨论使我对这些知识有了更深刻的理解。不断加强理

8、解理论知识学习会使实验设计更合理。设计要尽可能简单明了且能说明问题，实验前应确保芯片可以正常使用，检查导线好坏，避免导线内部断裂造成实验失败。同时，在序列发生器试验中，运用了前面的加法计数器。将每一个序列看成每个脉冲CP 变化时的输出。直接把这个输出接到一个小灯上，就完成了串行检测序列: 0011。简化了试验电路的接线。最终完成了设计。2 模拟电子设计部分2.1 课程设计的目的与作用理解反相输入，单管共射放大，电压串联负反馈电路的工作原理。掌握估算反相输入，单管共射放大，电压串联负反馈电路输出和输入的关系。掌握分析和设计反相输入，单管共射放大，电压串联负反馈电路。掌握Multisim仿真时的错

9、误形式并分析错误原因。2.2 设计任务、及所用multisim软件环境介绍设计任务：分别在三种比例运算电路的输出端加上直流电压U1(或UI1和UI2),利用虚拟仪表测量电路的输出电压U0, 结果如表7-2所示。读者可根据电路参数自行估算其输出输入关系，并与仿真结果进行比较。软件介绍： Multisim是Interactive Image Technologies (Electronics Workbench)公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。软件以图形界面为主，采用

10、菜单、工具栏和热键相结合的方式，具有一Windows应用软件的界面风格，界面由多个区域构成：菜单栏，各种工具栏，电路输入窗口，状态条，列表框等。通过对各部分的操作可以实现电路图的输入、编辑，并根据需要对电路进行相应的观测和分析。用户可以通过菜单或工具栏改变主窗口的视图内容。菜单中有一些与大多数Windows平台上的应用软件一致的功能选项，如File，Edit，View，Options，Help。此外，还有一些EDA软件专用的选项，如Place，Simulation，Transfer以及Tool等。Multisim 10 提供了多种工具栏，并以层次化的模式加以管理，用户可以通过View菜单中的选

11、项方便地将顶层的工具栏打开或关闭，再通过顶层工具栏中的按钮来管理和控制下层的工具栏。通过工具栏，用户可以方便直接地使用软件的各项功能。2.3二级放大电路2.3.1电路分析及仿真图2.3.1二级放大电路理论分析及计算: 电路的电压放大倍数的理论计算为：将电路参数带入计算：仿真结果如下：图2.3.2由示波器测得，在输入信号为20Vpp时，输出电压为12.56mV，计算出电路的电压放大倍数为628.这一结果与理论分析基本一致。2.4差分放大电路2.4.1电路分析及仿真图2.4.1 长尾式差分放大电路仿真电路差分放大电路理论分析及计算:UCQ1 = UCQ2 = 5.51 218 V（对地） UBQ1

12、 = UBQ2 = -5.56 610 mV（对地）则 ICQ1 = ICQ2 = (VCC UCQ1)/(RC1 + 0.5RW ) = 126.224 uA当Ui = 10mV时，由虚拟仪表测得U0 = 487.078 mV，Ii = 484.331 nA,则 Ad = -Uo/Ui =48.707 8 Ri = Ui / Ii = 20.647 k将负载电阻RL开路，测得Uo = 1.627 V 则 Ro = (UO/UO-1)RL = 0.11334 K仿真结果如下：图 2.4.2 长尾式差分放大电路直流静态工作点分析可知 UCQ1 = UCQ2 = 5.51 218 V（对地） UB

13、Q1 = UBQ2 = -5.56 610 mV（对地）则 ICQ1 = ICQ2 = (VCC UCQ1)/(RC1 + 0.5RW ) = 126.224 uA 观察uc1与uI，uc2与uI的关系 图 2.4.3 uc1与uI，uc2与uI的关系 加上正弦输入电压，由虚拟示波器可看出uc1与uI相反，而uc2与uI相同。测量输入输出电阻:当Ui = 10mV时，由虚拟仪表测得U0 = 487.078 mV，Ii = 484.331 nA,则 Ad = -Uo/Ui =48.707 8 Ri = Ui / Ii = 20.647 k 图 2.4.4 输出电压与输出电流大小将负载电阻RL开路

14、，测得Uo = 1.627 V 则 Ro = (UO/UO-1)RL = 0.11334 K2.5滞回比较器2.5.1电路分析及仿真图2.5.1滞回比较器理论分析与计算:由虚短特点知：利用叠加定理可求得同向输入端的电位为：若原来，当逐渐增大时，使从+跳变为-所需的门限电平用表示，由上式可知 =若原来，当逐渐减小时，使从-跳变为+所需的门限电平用表示，由上式可知 =所以门限宽度-=分析结果如下：图2.5.2 图2.5.3 图2.5.4 仿真实验结果与理论值相比较,可看出实际值域理论值几乎相等,并且数据之间近似的存在比例系数的关系。即,比例运算电路实现输出电压与输入电压的比例运算。2.6直流电源2

15、.6.1电路分析及仿真图2.6.1直流电源理论分析与计算:（1） 当UI=12V，RL=450,利用虚拟表测得UO=5.012V。（2） 令RL=450不变，改变UI，观察UO的变化情况，结果为，当UI=10V时，UO=4.913V；当UI=14V时，UO=5.097V。可见，当UI增大时，UO将随之增大。由以上结果可得到稳压电路的稳压系数为 可知稳压系数约为10%的数量级。（3） 令UI=12V不变，改变RL，观察UO的变化情况，结果为，当RL=600时，UO=5.033V；当RL=300时，UO=4.963V。可见，当RL减小，即IL增大时，UO将减小。 令UI=12V不变，将RL开路，测

16、得UO=5.087V，则稳压电路的内阻为仿真结果如下：当C=0f时的UO波形图2.6.2当C=50f时的UO波形图2.6.3当C=500f时的UO波形图2.6.43总结和体会 经过一周的电子课程设计，我更加深刻的理解了反相输入电路，同相输入电路，反馈电路的输入和输出关系，更通过这次课设对书本的理论知识加以了巩固。为符合书上的要求，需要对一些元器件进行调试，比如，我把两个三极管的级间电容改到书上所要求的数值，否则会影响到测试的结果，避免电路出现失真的现象，因此电路的调试是非常重要的。并且在进行设计后，达到了设计任务的要求和目的。同时在仿真的时候了解了各个元器件的查找方式及用处，了解这三个比例运算电路的不同之处以及各自的特点。让我在实验的基础上更加深刻的理解了本章的相关知识。还掌握了Multisim软件的使用。为以后的电子技术方面的学习打下了良好的基础。参考文献1清华大学电子学教研室组编 . 余孟尝主编. 数字电子技术基础简明教程. 3版. 北京：高等教育出版. 2