数字电子设计课程设计

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温久琛学号0903010619设计题目数字电子设计题目：1、三位二进制加法计数器无效项 001 1102、序列信号发生器100101模拟电子设计题目：长尾式差分放大电路Multisim仿真内容及要求：1 数字电子部分1 利用触发器和逻辑门电路，设计实现三位二进制减法计数器以及串行序列信号检测器2 根据设计电路图进行连线进行验证3 完成课程设计报告2 模拟电子部分1) 采用mulitisim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

2、.指导教师布置课程设计题目及任务 2.课程设计指导教师就相关问题单独进行指导 3.查找相关资料并且进行电路的初步设计第24天： 1.根据具体设计题目进行最后总体设计2.课程设计指导教师就相关问题单独进行指导 3.利用实验平台进行课程设计的具体实验4.指导教师进行验收第5天： 1.完成课程设计报告2.指导教师针对课程设计进行答辩第二周：模拟电子设计第1天：1. 布置课程设计题目及任务。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

3、。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 数字电子设计部分11.1课程设计的目的11.2设计的总体框图11.3设计过程11.3.1 三位二进制同步加法计数器11.3.2序列信号发生器5图1.3.2.4序列信号发生器实际输出结果71.4参考文献82 模拟电子设计部分92.1 课程设计的目的与作用92.2 设计任务、及所用multisim软件环境介绍92.2.1Multisim 10的使用112.2.2将元器件连

4、接成电路132.3 电路模型的建立142.3.1长尾式差分放大电路142.3.2实验步骤：152.4 理论分析及计算172.4.1静态工作点分析172.4.2动态工作点分析182.5 示波器波形192.6设计总结和收获202.7 参考文献201 数字电子设计部分1.1课程设计的目的1、了解同步减法计数器工作原理和逻辑功能。2、掌握计数器电路的分析，设计方法及应用。3、学会正确使用JK触发器。1.2设计的总体框图三位二进制同步加法计数器CP Y输入脉冲 序列输出图1.20 设计总体框图1.3设计过程1.3.1 三位二进制同步加法计数器（1） 特性方程 CP下降沿有效（2） 状态图 /0 /0 /

5、0 /0 /0 /1 图1.3.1.1三位二进制同步加法计数器状态图（3） 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（4） 输出方程:Y= （5）状态方程三位二进制同步加法计数器次态Q2n+1Q1n+1Q0n+1卡诺图：Q1nQ0nQ2n00 01 11 10010 XXX100011101111000XXX图1.3.1.2 三位二进制同步加法计数器次态Q2n+1Q1n+1Q0n+1卡诺图Q2n+1的卡诺图：Q1nQ0nQ2n 00 01 11 100X10110X 图1.3.1.3 三位二进制同步加法计数器次态Q2n+1卡诺图 Q1n+1的卡诺图：Q1nQ0nQ2n 00 0

6、1 11 101X01010X图1.3.1.4 三位二进制同步加法计数器次态Q1n+1卡诺图Q0n+1的卡诺图：Q1nQ0nQ2n 00 01 11 100X01110X图1.3.1.5 三位二进制同步加法计数器次态Q0n+1卡诺图由卡诺图得出状态方程为：Q2n+1=Q0n+Q2nQ1n+1=(+Q0n)+Q1nQ0n=(Q1n+Q2n)+Q0n（5）驱动方程 = = =Q0n=Q1n =Q0n =Q1n（6） 时钟方程 CP=CP1=CP2=CP3（7） 检查能否自启态/0 /0（8） 001 111 (有效状态) 110 011 (有效状态)（9） 实际电路图 图1.3.1.6三位二进制同

7、步加法器实际电路图（10） 时序图 CP Q0 Q1Q2 图1.3.1.7 三位二进制同步加法器时序图（11） 实验结果 图1.3.1.8 三位二进制同步加法器实际状态图（12） 实验仪器1 数字原理实验系统一台2 集成芯片：74LS112二片，74LS00一片。（13） 实验结论：所设计电路符合要求。实验过程中很顺利，没有出现问题。（注：灯亮为1，等灭为0）1.3.2序列信号发生器1 真值表CPQ2Q1Q0F100012010030110410015101061111 图1.3.2.1 序列信号发生器真值表2 F的卡诺图Q1nQ0nQ2n 00 01 11 101X00101X0 1 图1.

8、3.2.2序列信号发生器输出卡诺图3 输出方程 F=4 实际电路图 图1.3.2.3 序列信号发生器实际电路图5 实验仪器(1) 数字原理实验系统一台(2) 集成电路芯片：74LS112两片，74LS00一片，74LS010一片6 实验结论 经实验后知设计满足要。实验很顺利没有出现问题。（注：灯亮为1，灯灭为0）7 实验结果图1.3.2.4序列信号发生器实际输出结果1.4参考文献1 余孟尝数字电子技术基础简明教程高等教育出版社2007年12月2 吴翔，苏建峰Multisim10&Ultiboard原理图仿真与PCB设计电子工业出版社2008年1月3 黄培根 奚慧平 主编 浙江大学出版社 200

9、5年2月第一版Multisim 7&电子技术实验4 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2 模拟电子设计部分2.1 课程设计的目的与作用1) 学会理论分析和实际设计单管共射放大电路；2) 会使用multisim软件设计电路图并进行仿真；3) 掌握单管共射放大电路multisim仿真；4) 训练对电路进行故障分析及排错的能力2.2 设计任务、及所用multisim软件环境介绍设计任务：在multisim中分别构建单管放大电路放大电路，分压式工作点稳定电路，共集电极放大电路，共基极放大电路。1) Multisim软件环境介绍Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司

10、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。NI Multisim 10 的元器件库提供数千种电路元器件供实验选用。同时可以新建或扩展已有的元器件库，建库所需元器件参数可从生产厂商的产品使用手册中查到，因此可很方便地在工程设计中使用。NI Multisim 10的虚拟测试仪器表种类齐全，有一般实验用的通用仪器，如万用表、函数信号发生器、双踪示波器、直流电源等等；还有一般实验室少有或者没有的仪器，如波特图仪、数字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、失真仪, 安捷伦多用表，安捷伦示波

11、器、以及泰克示波器等。NI Multisim 10具有详细的电路分析功能，可以完成电路的瞬态分析、稳态分析等各种电路分析方法，以帮助设计人员分析电路的性能。它还可以设计、测试和演示各种电子电路，包括电工电路、模拟电路、数字电路、射频电路及部分微机接口电路等。NI Multisim 10具有强大的Help功能，其Help系统不仅包括软件本身的操作指南，更重要的是包含有元器件的功能说明。Help中这种元器件功能说明有利于使用NI Multisim 10进行CAI教学。利用NI Multisim 10可以实现计算机仿真设计与虚拟实验，与传统的电子电路设计与实验方法相比，具有如下特点：设计与实验可以同

12、步进行，可以边设计边实验，修改调试方便；设计和实验用的元器件及测试仪器仪表齐全，可以完成各种类型的电路设计与实验；可以方便地对电路参数进行测试和分析；可以直接打印输出实验数据、测试参数、曲线和电路原理图；实验中不消耗实际的元器件，实验所需元器件的种类和数量不受限制，实验成本低，实验速度快，效率高；设计和实验成功的电路可以直接在产品中使用。2.2.1Multisim 10的使用(1） 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。.1Multi

13、sim界面(2)虚拟仪器及其使用对电路进行仿真运行，通过对运行结果的分析，判断设计是否正确合理，是EDA软件的一项主要功能。为此，Multisim为用户提供了类型丰富的虚拟仪器，可以从Design工具栏Instruments工具栏，或用菜单命令（Simulation/ instrument）选用这11种仪表，如图 2.2.2所示。在选用后，各种虚拟仪表都以面板的方式显示在电路中。图2.2.1.2虚拟仪器 (3)Multisim原件Multisim为用户提供了丰富的元器件，并以开放的形式管理元器件，使得用户能够自己添加所需要的元器件，如图 2.2.3所示的界面。 图2.2.1.3 Multisi

14、m原件(4) 实现模拟 点击，实现整个系统的模拟。2.2.2将元器件连接成电路在将电路需要的元器件放置在电路编辑窗口后，用鼠标就可以方便地将器件连接起来。方法是：用鼠标单击连线的起点并拖动鼠标至连线的终点。在Multisim中连线的起点和终点不能悬空。2.3 电路模型的建立2.3.1长尾式差分放大电路在Multisim中长尾式放大电路所示。图2.3.1.1长尾式差分放大电路仿真电路2.3.2实验步骤：(5) 利用Multisim的直流工作点分析功能分心电路的静态工作点。分析结果如下： 图2.3.2.1 静态工作点 (6) 加上正弦输入电压，利用示波器可以看出uC1与uI反相，而uC2与uI同相

15、。当 图2.3.2.2 波形分析 UI UC1 UC2Ui=10mV（即Ui1=5mV，Ui2=-5mV）时，由虚拟仪表测得U0=127.517mV，Ii=169.617nV， 图2.3.2.3 虚拟表示数（1）则 Ad=-=-=-12.7527Ri=103k=58.956k将负载电阻RL开路，测得U0=510.044mV 图2.3.2.4虚拟表示数（2）则 R0=k=59.990k(7) 将图2.3.1中的负载电阻RL右端接地，使差分放大电路改为单端输出。此时可测得当Ui=10mV时，U0=102.045mV 图2.3.2.5虚拟表示数（3）则 Ad=-=-10.2014在单端输出的情况下将

16、RL开路，可测得此时U0=255.03mV，则 图2.3.2.5虚拟表示数（4） R0=k=29.999k2.4 理论分析及计算2.4.1静态工作点分析IBQ1=IBQ2=IBQ=4.07A 图2.4.1.1虚拟表示数（5）ICQ1=ICQ2=ICQ=IBQ=203.48AUCQ1=UCQ2=UCQ=VCCC-ICQRC=5.8956VUBQ1=UBQ2=UBQ=-IBQR1=-0.0407V=-40.7mV分析结果：与图2.3.2.1显示一致2.4.2动态工作点分析 rbe=rbb+=6.82k1 双端输入双端输出 RL=RC/=7.5k Ad=-=-12.68 Ri=2=59.14k R0

17、=2RC=60k 图2.4.2.1虚拟表示数（6）2 双端输入单端输出iB1=iC1=iB1uc1=-iC1(RL/RC1)=- Ad=-=-10.145 Ri=2=59.14k R0=RC1=30k 图2.4.2.2虚拟表示数（7）2.5 示波器波形图2.51 示波器波形2.6设计总结和收获在进行仿真后对长尾式差分放大电路有了更深入的了解，对于书上的一些公式和规律掌握的更透彻。完成了这次实验的目的。通过自己动手操作Multisim软件，使我对此软件有了透彻的了解，能够熟练的操作和使用此软件进行仿真，画电路图等功能。并且通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是