模电数电课设

1、课程设计任务书学院信息科学与工程学院专业电子信息工程学生姓名刘泽霖学号0803030217设计题目数字电子设计题目：（一）七进制异步减法计数器（无效状态010） （二）七十七进制同步加法计数器模拟电子设计题目：恒流源式差分放大电路Mulisim仿真内容及要求：1 数字电子部分1 根据课设题目自行选择芯片，设计两个N进制计数器；2 采用multisim仿真软件建立电路模型，并画出电路图；3 在实验箱上按照电路图连线，动手检验结果；4 在multisim环境下进行电路分析仿真并输出结果；5 完成报告及对整个设计过程进行总结。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

2、进行理论分析、计算；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. 针对课设题目查找所需资料文献。第2天：1. 根据所查资料分析设计课程设计题目。2. 根据设计方案确定自己的设计内容。3. 根据自己的设计内容画出连线图。第3天：1. 利用实验室试验箱连接电路图，实现自己的设计。2. 分析实验结果。第4天： 用Multisim软件进行仿真，观察波形等并得到相应的实验结果。第5天：1. 课程设计结果验收。2. 针对课程设计的题目进行答辩。3. 完成课程设计报告。第二周：模拟电子设计第1天：1. 布置课程设计题目及任务。

3、2. 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1. 数字电子技术设计1.1 设计一：用JK触发器设计七进制异步减法计数器1. 设计内容：用JK触发器设计一个七进制异步减法计数器，无效状态为010 2. 设

4、计目的： （1）理解JK触发器的工作原理及其逻辑功能；（2）理解时序逻辑电路的基本特点和功能表示方法；（3）掌握异步时序电路的基本分析和设计方法；（4）掌握计数器工作原理并学会设计异步计数器；（5）学会使用multisim软件设计并仿真数字电路。3. 设计所用仪器：数字电路电子实验箱，计算机（安装有multisim软件）4. 设计原理：1 状态图：根据七进制异步减法功能特点，列出如下状态图：000 /0 001 /0 011 /0 100 /0 101 /0 110 /0 111 /12 时序图：根据状态图画出对应的时序脉冲，得到如下时序图：3 卡诺图：由状态图，可得到次态，并画出如下卡诺图：

5、其中 Q2n+1 为： 而Q1n+1为：而为：4 JK触发器的特性方程为：Qnn+1=JQn+KQn 结合特性方程及卡若图可以得到状态方程：Q2n+1=Q2nQon+Q2nQ0n+Q2nQ1nQ1n+1=Q1nQon+Q2nQ1nQ0n Q0n+1=Q1nQon+Q2nQ1nQ0n+Q1nQon5 驱动方程：由时序图可知，触发器为一个T，触发器，因此其驱动方程为：J0=K0=1J1=K1=1J2=K2=16 约束项中置0置1：SD0=Q2Q1Q0RD1=Q2Q1Q05. 电路图及接线图：6. 设计测试：连接好电路图，按下运行开关，观察数码管显示器和LED指示灯擦看运行结果。当结果与预测有差别时

6、检验电路图。包括设计原理及接线两个方面进行检查，直到实验结果与预期值一样为止。7. 设计结果：000 111 110 101 100 011 001 000000状态：111状态：110状态：101状态：100状态：011状态：001状态：观察得知，在这些状态中，少了010这个约束项状态。8. 输出波形图：由上图可观察得知，输出波形图正是按着状态图的顺序循环转换的，符合要求。9. 设计结论：由以上设计过程和实验结果可以得出以下结论:所设计的计数器为七进制异步减法计数器，其无效状态为010。10. 问题讨论：在设计结果测试过程中如果有两位是按照正常循环变化，而有一位变化是错误的，会是什么原因产生

7、的？应如何应对此中异常情况？分析：四个触发器之中有一个变化异常说明这个触发器有问题，原因有以下几种：求解此触发器的驱动方程时出现错误；连接线路时出现错误；到现有断线问题。解决办法：先检查连线是否有错误，再测试导线是否有短线问题，如果以上两个都没有问题那就再检查一下这个触发器驱动方程的求解过程是否有问题。找出原因后将错误改正后重新测试。1.2 七十七进制同步加法计数器1 设计内容：用74LS163设计一个77进制同步加法计数器。2 设计目的： 1、了解集成芯片的性能和使用方法 2、学习用集成芯片制作触发器 3、掌握用multisim软件设计触发器并仿真。3 设计原理：74LS163同步四位二进制

8、计数器（同步清零）。这种同步可预置四位二进计数器是由四个D 型触发器和若干个门电路构成，内部有超前进位，具有计数、置数、禁止、直接（异步）清零等功能。其中CP是输入计数脉冲接口，也就是加到各个触发器的时钟信号端的时钟脉冲，是清零端接线口；是置数控制端接线口；和是两个计数器工作状态控制端接线口；是并行输入数据端接线口；CO是进位信号输出端接线口；是计数器状态输出端接线口。因此74LS163是集同步清零、同步并行置数和保持状态不变三重功能于一体的计数器芯片。当=0时，其它输入信号都不起作用，计数器具有同步清零功能；当=1、=0时，计数器具有同步平行置数功能；当=1且=1时计数器具有同步加法计数功能

9、；当=1且*=0时，计数器保持原状态。设计77进制计数器时我们将使用同步清零端。其中清零端推导为：Sn-1=S77-1=S76=01001100写成归零逻辑表示为：CR=Pn=Q6nQ3nQ2n。4 电路图及接线图： 5 设计结果分析：此计数器采用的是74LS163同步加法计数器设计，用同步清零端CR置零。当CR=Pn=Q6nQ3nQ2n时。计数器的CR端为低电平，计数器归零。当运行此计数器时，左边的数码管显示器显示到6，右边的显示到C，然后从新开始循环。 6 设计结论：此计数器实现了77进制同步加法的功能。 7 设计问题讨论：问题：在设计过程中如果两个74LS163的Q3nQ2nQ1nQ0n

10、输出端与与非门进行连接时接反了会出现什么结果？分析：计数器连接正确时为01001100。及高位端为0100，低位端为1100，但是，当连接错误时，高位端与低位端反过来，即出现了11000100，此时计数器将不再是77进制计数器了。而是196进制同步加法计数器。所以连接时要小心。2. 模拟电子计术设计1 课程设计的目的与作用：1) 学会理论分析和实际设计集成运算放大器；2) 会使用multisim软件设计电路图并进行仿真；3) 掌握恒流源式差分放大电路multisim仿真；4) 训练对电路进行故障分析及排错的能力2 设计任务及应所应用Multisim软件环境介绍：1) 设计任务：在multisi

11、m中构建一个恒流源式差分放大电路，并进行理论分析和软件仿真；2) Multisim软件环境介绍：multisim软件有一个强大的元件库和拥有各种虚拟仪器，犹如一个大型的虚拟实验室。它采用交互式的界面，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，既可以进行电路设计也可以对所设计的电路进行各种功能模拟仿真实验，Multisim软件因具有如此强大的功能在模拟电路设计等领域得到了广泛的运用。在此次恒流源式差分放大电路设计中，用到了数字电压表，数字电流表和四踪示波器等虚拟仪器，还用到了各种元件。3 电路模型的建立：4 理论分析及计算：1) 静态分析：ICQ3=IEQ3=UZ-UBEQ3R

12、e=6-0.733=160vAICQ1=ICQ2=12ICQ3=80vAUCQ1=UCQ2=VCC-ICQ1RC1=(12-0.08*100)V=4VIBQ1=IBQ2=ICQ1B1=8050Va=1.6VaUBQ1=UBQ2=-IBQ1R1=-(1.6*10)=-16mA 估算Ad,需求出rbe.=rbe=rbb'+(1+B)26mVIEQ=(300+51*260.08)=16.9kAd=-BRL'R+rbe+(1+B)RW2=-=-1565 仿真结果分析：由数字万用表测得输入电压和输出电压以及IBQ为：静态工作点输出结果：可知上面两个双极型三极管的参数对称。仿真结果与理论计

13、算值相近。动态分析：波形图如下：由上面波形图可知，差分输入电压反向，电位差1800。差分输出电压也反向。差分输入电压很小。经过放大后波形幅度明显增大。如图所示。3. 设计总结和体会1总结：本次课程设计共包括数字电子技术设计部分和模拟电子技术设计部分。数字电子部分首先用基本JK触发器设计了一个七进制（010为无效状态）异步减法计数器，并在实验箱上连线验证了其计数功能，又用Multisim仿真软件进行了电路设计仿真和输出仿真，用时序图记录了输出结果；接下来在Multisim上用集成芯片设计了一个七十七进制同步加法计数器。模拟电子设计部分，设计了一个恒流源式差分放大电路，并用Multisim软件进行

14、了仿真，验证了其功能，证实了它能够实现对输入电压的放大作用，而且其性能很好，波形稳定。 2 体会：本次课程设计从确定题目到完成报告共历时三周时间，从确定题目，理论分析，使用multisim建立电路图和仿真，一直到完成报告制作让我学会了很多知识。不但补了知识漏洞，学会了如何设计计数器和设计恒流源差分放大电路。还学会了Word排版和multisim软件的使用。在七进制异步减法设计时，总出现结果出现错误。没有得到预期的实验值，通过不断的进行分析。总算解决了这个问题。在实验中，在实验室里实际连接电路图时也体会到了实际电路和理论仿真的区别。感觉应该动手实践比较深刻和真实。 4. 参考文献1 阎石、数字电

15、子技术基础（M）4版、北京：高等教育出版社19982 康华光、电子技术基础（M）4版：数字电子部分、北京：高等教育出版社，20003 李世雄，丁康源、数字集成电子技术教程（M）、北京：高等教育出版社，19934 童诗白，徐振英、现代电子学及应用（M）、北京高等教育出版社，19945 潘松，王国栋、VHDL实用教程、西安：电子科技大学出版社，20016 赵保经、中国集成电路大全TTL集成电路分册（F）：CMOS集成电路分册、北京：国防工业出版社，19987 余孟尝、数字电子技术基础简明教程（第三版）（M）、北京：高等教育出版社，20068 李哲英、电子技术及其应用基础（M）：模电部分、北京：高等教育出版社，20039 清华大学电子学教研组编，童诗白，华成英主编、模拟电子技术基础（第三版）（M）、北京：高等教育出版社，200110 华中理工大学电子教研室编，康华光主编，陈大钦副主编、电子技