复合逻辑门电路教案及负反馈放大电路的仿真与设计

第六章数字电路基础6.1.2复合逻辑门一、教学目标：1、知识目标：了解与或非门、异或门、与非门与或非门等复合门的逻辑功能和逻辑符号。掌握基本逻辑运算、逻辑函数的表示方法。掌握逻辑代数的基本公式；熟练应用公式化简逻辑函数。2、能力目标：掌握逻辑代数的基本公式；熟练应用公式化简逻辑函数。3、情感目标：提高学生对本课程的学习兴趣，增强自信心。二、教学重点：了解与或非门、异或门、与非门与或非门等复合门的逻辑功能和逻辑符号。掌握基本逻辑运算、逻辑函数的表示方法。掌握逻辑代数的基本公式；熟练应用公式化简逻辑函数。三、教学难点：用公式化简逻辑函数。根据函数表达式画出逻辑图。四、教具：电脑、投影仪五、教学方法：演示法、讲解法六：教学过程复习：6.1基本逻辑门电路新课导入：一、与非门1．电路组成图8.3.1与非门在与门后面接一个非门，就构成了与非门，如图8.3.1图8.3.1与非门2．逻辑符号在与门输出端加上一个小圆圈，就构成了与非门的逻辑符号。3．函数表达示式与非门的函数逻辑式为(8.3.1)4．真值表表8.3.1给出了与非门的真值表。5．逻辑功能与非门的逻辑功能为“全1出0，有0出1”。表8.3.1与非门真值表ABAB0011010100011110二、或非门图8.3.2图8.3.2或非门在或门后面接一个非门就构成了或非门，如图8.3.2所示。2．逻辑符号在或门输出端加一小圆圈就变成了或非门的逻辑符号。3．逻辑函数式或非门逻辑函数式为(8.3.2)4．真值表表8.3.2给出了或非门的真值表。表8.3.2或非门真值表ABAB00110101011110005．逻辑功能或非门的逻辑功能为“全0出1，有1出0”。图8.3.3图8.3.3与或非门1．电路组成把两个(或两个以上)与门的输出端接到一个或非门的各个输入端，就构成了与或非门。与或非门的电路如图8.3.3(a)所示。2．逻辑符号与或非门的逻辑符号如图8.3.3(b)所示。3．逻辑函数式与或非门的逻辑函数式为(8.3.3)4．真值表表8.3.3给出了与或非门真值表。表8.3.3与或非门真值表ABCDY000000001111111100001111000011110011001100110011010101010101010111101110111000005．逻辑功能与或非门的逻辑功能为：当输入端中任何一组全为1时，输出即为0；只有各组输入都至少有一个为0时，输出才为1。图8.3.4图8.3.4异或门1．电路组成异或门的电路如图8.3.4(a)所示。2．逻辑符号异或门的逻辑符号如图8.3.4(b)所示。3．逻辑函数式异或门的逻辑函数式为(8.3.4)上式通常也写成YAB(8.3.5)4．真值表表8.3.4给出了异或门真值表。表8.3.4异或门真值表ABY0011010101105．逻辑功能：当两个输入端的状态相同(都为0或都为1)时输出为0；反之，当两个输入端状态不同(一个为0，另一个为1)时，输出端为1。6．应用：判断两个输入信号是否不同。小结：本次课重点讲授组合逻辑门电路，内容较多，需要学生活学活用。布置作业：P176负反馈放大电路的仿真与设计实验目的1.

掌握两种耦合方式的多级放大电路的静态工作点的调试方法。2.

掌握多级放大电路的电压放大倍数，输入电阻，输出电阻的测试方法。3.

掌握负反馈对放大电路动态参数的影响。实验器材2N2222A三极管（2个）、1mV10KHz正弦电压源、12V直流电压源、10uF电容（5个）、5.11%负反馈电阻、3.05%集电极电阻（2个）、1.501%电阻、1.401%电阻、1.001%负载电阻、1001%电阻、21.01%基极电阻（2个）、11.01%基极电阻（2个）、开关、万用表、示波器等。实验原理与要求由于电容对直流量的电抗为无穷大，因而阻容耦合放大电路各级之间的直流通路各不相通，各级的静态工作点相互独立。在实验电路中引入电压串联负反馈，将引回的反馈量与输入量相减，从而调整电路的净输入量与输出量，改变电压放大倍数、输入电阻与输出电阻。设计一个阻容耦合两级电压放大电路，要求信号源频率10kHz(幅度1mv)，负载电阻1kΩ，能不失真放大符合要求的交流信号，且电压增益大于100。给电路引入电压串联深度负反馈，并分别测试负反馈接入前后电路放大倍数、输入、输出电阻和频率特性。改变输入信号幅度，观察负反馈对电路非线性失真的影响。原理图如下：实验内容与方法电路频率特性的测试未引入负反馈前的电路频率特性将电路中的开关J1打开，则此时电路为未引入电压串联负反馈的情况，对电路进行频率仿真，得到如下的电路频率特性图。可知下限频率fL=755.4901Hz,上限频率fH=328.5528KHz。调节信号源的幅度，当信号源幅度为1mV时，输出波形不失真，如下：继续调节信号源的幅度，当信号源幅度为2mV时，输出波形出现了较为明显的失真，如下引入电压串联负反馈后的电路频率特性将电路中的开关J1闭合，则此时电路引入电压串联负反馈，对电路进行频率仿真，得到如下图所示的引入电压串联负反馈后的电路频率特性图。可知下限频率fL=194.0094Hz,上限频率fH=4.3860MHz。再来观察引入电压串联负反馈后，整个电路的最大不失真电压值。当信号源幅度为1mV时，可以被不失真放大，调节信号源幅度至20mV时，输出波形仍未失真，如下图：继续增大至21mV时，输出波形开始出现了饱和失真，如下图：可见加入负反馈后，电路的动态范围增大，即电路可不失真放大的最大信号幅度增大。测量电压放大倍数1）未引入负反馈的放大倍数测得输入电压Ui=0.999951mV，输出电压Uo=618.169mV，则Au=Uo/Ui=618.199。引入负反馈的放大倍数测得输入电压Ui≈1mV，输出电压Uo=47.551mV，则Au=Uo/Ui=47.551。可见电压串联负反馈的引入，使得电压放大倍数明显减小，两者相差约13倍。测量输入电阻未引入负反馈时测得输入电压Ui=0.999951mV，输入电流Ii=182.358nA，则Ri=Ui/Ii=5.483引入负反馈后测得输入电压Ui≈1mV，输入电流Ii=167.05nA，则Ri=Ui/Ii=5.986。可见电压串联负反馈的引入，使得输入电阻增大。测量输出电阻未引入负反馈前测得输出电压Uo=0.999959mV，输出电流Ii=354.594nA，则Ro=Uo/Io=2.820。2）引入负反馈后测得输出电压Uo=0.999959mV，输出电流Ii=14.03uA，则Ro=Uo/Io=71.273。可见电压串联负反馈的引入，使得输出电阻减小。AF»1/F的验证按如下图所示连接电路，闭合J1。由于电压串联负反馈电路的AF=Auuf=Uo/Ui、F=Fuu=Uƒ/Uo，因此，需要测量输出电压Uo、输入电压Ui、反馈电压Uƒ。测得Ui≈1mV，Uo=47.552mV，Uƒ=991.916uF，则AF=Auuf=Uo/Ui=47.551，F=Fuu=Uƒ/Uo=0.02086，1/F=47.939，因此AF»1/F得到验证。五、实验总结本实验通过对二级阻容耦合放大电路引入