模电数电课程设计

1、前言本次电子课程设计的主要内容分为数字电子部分和模拟电子部 分。 其中, 数字电子部分为三位二进制加法计算器设计和串行数据检 测器的设计;模拟电子部分为电压并联反馈电路和多级放大电路。 电子课设 ,是电子技术实验教学中的一个重要环节,它以数 字电子技术、模拟电子技术为理论基础,根据课题任务的具体要求, 由学生独立完成方案设计、 EDA 模拟、硬件组装、实际调试和撰写 总结报告等一系列任务, 具有较强的综合性, 可以大大提高学生运用 所学理论知识实际解决问题的能力。对于电子技术课程设计的特点,本次试验设计采用了加拿大 EWB (Multisim 软件,既能加强学生对理论知识的掌握及提高解决 实际

2、问题的能力,又能为课堂教学及教学方法和手段的改革增添活 力。目录模拟电子设计部分一 . 课程设计目的及要求 .3 1.1 课程设计的目的 .3 1.2 课程设计的要求 .3二 . 设计任务及所用 Multisim 软件环境介绍 4 2.1设计任务 . .4 2.2Multisim 软件环境介绍 .4 三 . 课程任务设计,设计,仿真 .5 3.1单管共射放大电路 .5 3.2 差分放大电路 . .9 数字电子设计部分一 . 课程设计目的及要求 .12 1.1 课程设计的目的 .12 1.2 课程设计的要求 .12二 . 课程任务分析、设计 . 13 2.1三位二进制同步减法计数器 . .13

3、2.2串行数据检测器 . .16四 . 设计总结和体会 . . .21五 . 参考文献 . 22模拟电子技术课程设计报告一 . 课程设计目的及要求1.1 课程设计的目的1.学会在 Multisim 软件环境下建立模型2.熟悉 Multisim 的基本操作3.熟练掌握 Multisim 设计出的仿真电路4.掌握分析仿真结果1.2 课程设计的要求根据设计任务,从选择设计方案开始,进行电路设计;选择合适的器件,划 出设计电路图;通过安装、调试,直至实现任务要求的全部功能。对电路要求布 局合理,走线清晰,工作可靠。二 . 设计任务及所用软件环境介绍2.1设计任务1、电压并联反馈电路2、多级放大电路2.

4、2 Multisim软件环境介绍Multisim 是美国国家仪器(NI 有限公司推出的以 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。工程师们可以使用 Multisim 交互式地搭建电路原理图,并对电路进行仿真。 Multisim 提炼了 SPICE 仿真的复杂内容,这样工程师无需懂得深入的 SPICE 技 术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计,这也使其更适合电子学教育。 通过 Multisim 和虚拟仪器技术, PCB 设计工程师和电子学教育工作者可以完成 从理论到原理图

5、捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程 . multisim 10概述通过直观的电路图捕捉环境 , 轻松设计电路通过交互式 SPICE 仿真 , 迅速了解电路行为借助高级电路分析 , 理解基本设计特征通过一个工具链 , 无缝地集成电路设计和虚拟测试通过改进、整合设计流程 , 减少建模错误并缩短上市时间直观的捕捉和功能强大的仿真:NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真,能够快速、轻松、 高效地对电路进行设计和验证。凭借 NI Multisim ,可以立即创建具有完整组件 库的电路图, 并利用工业标准 SPICE 模拟器模仿电路行为。 借助专业的高级 SPICE

6、 分析和虚拟仪器, 能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证, 从而缩短建 模循环。与 NI LabVIEW和 SignalExpress 软件的集成,完善了具有强大技术的 设计流程,从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。二 . 课程任务分析,设计,仿真题目 1. 单管共射放大电路仿真分析设计出共设计仿真电路 , 并且运用 multisim 进行仿真分析 , 分析主要分为两个部 分 :静态分析与动态分析。 静态分析包括 :静态工作点的调整与测量。 动态分析主 要包括 :电压放大倍数的测量 , 输入与输出电阻的测量。关键词静态工作点;电压放大倍数;输入 , 输出电阻题目二 . 差分放大电路设

7、计仿真设计出差分放大电路 , 用 multisim 绘制出来并进行相关功能的仿真分析。 关键词差分放大电路;功能分析;原理分析1. 单管共射放大电路仿真分析1.1 实验电路图: 图 1.1单管共射放大电路的实验电路1.2 静态工作点的测试与调整:在 multisim10电路仿真软件中,建立如图 1.1所示的电路图,并将示波器的 ChannelA 连到放大电路的输入端, ChannelB 连到放大电路的输出端,设置连线 为不同颜色,以便观察时区分输入,输出信号。原理:当放大电路参数确定后,放大电路的静态工作点随着电位器 Rp 阻值的改 变在负载线上移动。 当电路输出电压值为最大不失真输出电压时,

8、 放大电路的静 态工作点位最佳静态工作点。方法:同时调节放大电路的上输入信号 ui和电位器 Rp ,用示波器观察放大电路 的输出电压, 直到输入信号略微增大时, 输出信号同时出现饱和失真和截止失真; 输入信号略微减小时, 输出信号饱和失真和截止失真同时消失。 此时, 放大电路 处于最佳静态工作点。具体步骤:(1 用示波器同时观察图 1.1电路的输入和输出信号波形。 设置函数信号发生 器 XFG1为正弦信号,频率 1KHz ,幅度 10mV 。(2 进行仿真分析,打开示波器 XSC1面板,调整波形位置并观察放大电路的 输入,输出信号波形。(3 逐渐增大函数发生器 XSC1的输出信号幅度,使放大电

9、路的输出信号略有 失真(饱和失真和截止失真 。调节电位器 R6,使失真消失。(4 重复步骤 (3 , 直到略微增大输入信号幅值, 输出信号同时出现饱和和截 止失真;再略微减小输入信号幅值,输出信号的失真现象消失。此时,得 到的输出电压信号的最大峰峰值,即为放大电路的最大不失真电压 Vopp 。在 multisim10中构建单管放大电路如图 1.1所示,电路中三级管的 =50, =300。(一直接测量法:1. 用万用表测量:在仿真电路中接入三个虚拟数字万用表,分别设置为直流电流表或直流电压表,以便测量 I BQ , ICO ,UCEO 。如图 1.2所示。 图 1.2 用万用表测量静态工作点(二

10、直流工作点分析法:利用 Multisim10直流工作点分析功能测量电路的静态工作点,结果如图 1.3所 示结果。 图 1.3直流分析法1.3 放大器动态指标测试:如图 1.4所示的电路中, 调整输入电压 Ui=10mVpp,频率 fi=1KHz。 打开仿真开关 进行仿真分析, 然后打开示波器 XSC1, 观察输入, 输出电压波形。 在输出电压 Uo 不失真的情况下,用万用表测出 Ii=154.496nA;Uo=1.549V。依据公式由负载电阻 R L 开路,得 Uo =1.567V,则6.78988. 925.8785d-=-=VVUUAioKIURiii949. 0514. .1088.99

11、=k RUURL004 . 3 3k1-0.7831.5671L=-= 1.4 元器件的选择 2.差分放大电路设计仿真 2.1差分放大电路的工作原理: 图 2.1 差分放大电路2.2差分放大电路的静态工作点的测试与调整 (一直接测量法:(mA R V V I I mA I mA I V V V R R R V mAV mA I R V BEQ BQ BQ CQ CQ CQ EE CCBQ CQ CQ CC 35. 237. 075. 7265. 1265. 175. 71212132. 62. 612265. 0V 65. 0265. 11012V 73332131CQ216CQ1=-=-=+

12、=+=-=-=-=-=二直流工作点分析法: 2.3差分放大电路的放大器动态指标测试: 2.4元件的选择: 数字电子技术课程设计报告一 . 课程设计目的及要求课程设计的目的 :1.学会使用数字电子实验平台2.熟悉各个芯片和电路的接法3.熟练掌握设计触发器的算法4. 懂得基本数字电子电路的功能,掌握分析、设计方法设计的总体框图:二 . 课程任务分析,设计1.应用器材实验用两片 74LS112芯片,一片 74LS08芯片完成2.基本原理在数字电路中,把记忆输入 CP 脉冲个数的操作叫做计数,能实现计数操作 的电子电路称为计数器。 二进制计数器是当输入计数脉冲到来时, 按二进制数规 律进行计数的电路都

13、叫做二进制计数器。题目一 3位二进制同步减法计数器的设计(无效状态 :000 001一 . 设计的总体框图 Y设计过程:(1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 74LS112 (3输出方程 : 输出 Y 的卡诺图Y=nnQ Q 02(4 状态方程 : 六进制同步减法计数器的次态卡诺图 Q 2n+1的卡诺图 Q1n+1的卡诺图 Q0n+1的卡诺图由卡诺图得出状态方程为:12+n Q =n Q 0n Q 1n Q 2+n nn Q Q Q 21011+n Q =nnQ Q 10+nn n Q Q Q 120 10+n Q = nQ 0+n Q 0(5

14、驱动方程:2J =n n Q Q 10 1J = nQ 0 0J =1 2K =n n Q Q 10 1K =nn Q Q 20 0K =1(6 检查能否自启动:/1000 110 (有效状态 /1001 110 (有效状态 4、 设计的逻辑电路图 : 工作图: 5、 实验结论:经过实验可知,满足时序图的变化,且可以进行自启动。实验过程中很顺利,没有出现问题。题目二 串行序列信号检测器无效态 10001.应用器材实验用一片 74LS112芯片,一片 74LS08,一片 74LS00芯片完成2.基本原理:序列信号是指在同步脉冲作用下循环地产生一串周期性的二进制信号 . 能产 生这种信号的逻辑器件

15、就称为序列信号发生器 . 根据结构不同 , 它可分为反馈移 位型和计数型两种CP Y3. 设计过程: 1进行状态分配,画出二进制数编码后的状态图: 进行状态编码,取S0=00 S1=10 S2=11 2 编码后的状态图 :3 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 74LS112 4采用同步的方案 , 时钟方程: CP0=CP1=CP 5输出方程:输出 Y 的卡诺图Y=nQ 0X 6 状态方程 : 串行序列信号检测器的次态卡诺图 Q 1n+1的卡诺图 Q 0n+1的卡诺图由卡诺图得出状态方程为:=+11n Q nn n Q Q X XQ X Q 0n 100+nnn

16、 XQ Q Q X Q 00n 11+=+7 驱动方程XJ =1J 0=n 1X Q1= nn X X 00Q Q + K 0=X6、 设计的逻辑电路图: 工作图 : 7、 实验结论:经过实验可知,满足时序图的变化,且可以进行自启动。 实验过程中很顺利,没有出现问题。四. 设计总结和体会 通过做数字电子设计和模拟电子设计，对用 Multisim 软件有了更好的掌握； 对电路仿真有了更深刻的理解；对具体控件、组件的运用也更加熟练；用所学知 识来解决具体问题的能力也因此提高了。 在实践过程中，遇到了很多问题。比如：元器件的查找及参数调整，电路的 连线及修改，示波器等结果试图的调整。最后，通过不同方

17、式寻求答案，解决了 问题。 这些方法包括： 1 在不清楚、不会的某些方面向老师或同学请教； 2 查阅书刊，是否有类似的解决方案； 3 上网查阅 CSDN、百度知道，或者自己提问，寻求他人帮助； 4 自己不断的试验，通过显示细节问题找出问题所在，或通过逐步调试分析问 题出在哪里；在不断的努力下，将某些问题成功解决了。并且从中了解到， 个人的力量是渺小的，群众的力量是无穷的。 回忆做电子设计的过程，总结出在做设计的初始阶段的准备工作很不充分， 完全没有从电路的工作原理的角度定义和分析问题， 连基本的电路工作流程都没 弄清楚。一开始就着手漫无目的的没有整体概念的安放元器件。导致越到后来越 发现化的电路图很乱很杂，没有条理。与预期的效果相差十万八千里。于是，不 得不重新考虑问题， 不断改进， 在这个过程中， 浪费了大量的人力、 财力和物力， 严重影响了进度。 所以，在做以后的项目时，会从整体的角度出发，做好充分的准备工作，然 后在着手画电路图。 21 参考文献 数字电子技术课程: 程勇编著 人民邮电出版社 2010 年 4 月第一版 EDA 技术使用丛书实例解说 Multisim 10 电 路仿真 杨志忠主编 机械工业出版社 2008 年 7 月第一版电子技术课程设计 黄培根 奚慧平 主编 浙江大学出版社 2005 年 2 月第一版Multisim 7