三位二进制同步加法计数器数电及模电课程设计.doc

1、 课程设计任务书学院信息科学与工程学院专业自动化学生姓名学号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010 011 2、序列信号发生器发生序列101110模拟电子设计题目：1、电流串联负反馈电路仿真 2、长尾式差分放大电路内容及要求：1 数字电子部分1) 对题目要求进行分析，计算，设计；2) 选择适当触发器，在数字电子实验平台上进行连接和测试结果。2 模拟电子部分 采用multisim 仿真软件建立电路模型； 对电路进行理论分析、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. 查找文献、资料，

2、确立设计方案。第2天： 1.选择适当触发器，在数字电子实验平台上并将所设计电路进行合理连接；2.对所连接的电路进行调试。第3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。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。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

3、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II 目录数字电子技术课程设计报告2题目一 3位二进制同步加法计数器（010,011）21.1课程设计的目的21.2设计的总体框图21.3设计过程21.3.1 状态图21.3.2选择的触发器名称31.3.3输出方程31.3.4状态方程31.3.5 逻辑电路图41.3.6实际电路图41.3.7时序图51.4 实验仪器51.5实验结论5题目二 序列信号发生器的设计（发生序列101110）52.1课程设计的目的52.2设计的总体框图62.3设计过程62.3.1状态图62.3.4输出方程62.3.5

4、状态方程62.3.6逻辑电路图72.3.7实际电路图82.3.8时序图82.4实验仪器92.5实验结论9模拟电子技术课程设计报告9题目一 电压串联负反馈91.1课程设计的目的与作用91.2设计任务91.3电路模型的建立101.4理论分析及计算111.4.1当无级间反馈时111.4.2引入负反馈时111.5 仿真结果分析111.5.1不加入级间反馈121.5.2引入级间电压串联负反馈121.6电压串联负反馈放大电路频率响应的测试13题目二 长尾式差分放大电路142.1课程设计的目的142.2设计任务142.3电路模型的建立142.4理论分析142.4.1静态工作点分析142.4.2动态工作点的分

5、析142.5仿真结果的分析15参考文献16数字电子技术课程设计报告题目一 3位二进制同步加法计数器（010,011）1.1课程设计的目的(1)了解同步加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 CP3位二进制同步加法计数器Y1.3设计过程1.3.1 状态图000001100101110111/0/0/0/0/0/11.3.2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1.3.3输出方程 Y= Q2n Qn1Q0n1.3.4状态方程 3位二进制同步加法计数器的次态卡诺图 Q2n+1的卡诺图 Q1n+1的卡

6、诺图 Q0n+1的卡诺图由卡诺图得出状态方程为： = = =(1) 驱动方程：= = =1= = =1(2) 检查能否自启动： /0 010 011 (无效状态) 011 100（有效状态）1.3.5 逻辑电路图1.3.6实际电路图1.3.7时序图1.4 实验仪器(1) 数字原理实验系统一台（2）集成电路芯片：74LS112二片 74LS08一片 74LS00一片 1.5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 序列信号发生器的设计（发生序列101110）2.1课程设计的目的(1)了解串行序列信号检测器的工作原理和逻辑功能(2)掌握串行

7、序列信号检测器电路的分析，设计方法及应用。(3)学会正确使用JK触发器。2.2设计的总体框图串行序列信号发生器CP Y输入脉冲 串行序列输出2.3设计过程2.3.1状态图 000001100101110111/0/0/0/0/0/12.3.2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74LS1122.3.3选CP 即取： CP0=CP1=CP=CP2.3.4输出方程 输出Y的卡诺图 2.3.5状态方程 串行序列信号发生器的次态卡诺图 Q2n+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： = = =驱动方程：= = =1= = =12.3.6逻辑电路

8、图 2.3.7实际电路图2.3.8时序图2.4实验仪器(1) 数字原理实验系统一台(2) 集成电路芯片：74LS00一片 74LS112两片 74LS08一片 2.5实验结论经过实验后可知，满足设计效果。实验过程中没有出现预期效果，原因是没有将和复位，发现后改进出现预期结果 模拟电子技术课程设计报告题目一 电压串联负反馈1.1课程设计的目的与作用(1)了解并掌握Multisim软件，并能熟练的使用其进行仿真；(2)加深理解电压串联负反馈电路的组成及性能；(3)进一步学习放大电路基本参数的测试方法；通过自己动手亲自设计和用Multisim软件来仿真电路，不仅能使我们对书上说涉及到得程序软件有着更

9、进一步的了解和掌握，而且通过用计算机仿真，避免了实际动手操作时机器带来的误差，使我们对上课所学到的知识也有跟深刻的了解。1.2设计任务(1)设计一个电压串联负反馈电路，使其能够实现一定的放大电路的功能，电路由自己独自设计完成，在实验中通过自己动手调试电路，能够真正掌握实验原理，即静态分析和动态分析，并在实验后总结出心得体会。(2)正确理解负反馈对放大电路性能的影响，以及如何根据实际要求在放大电路中引入适当的反馈。(3)正确理解深度负反馈条件下闭环电压放大倍数的估算方法。1.3电路模型的建立负反馈在电子电路中有着非常广泛的应用，虽然它使放大倍数降低，但能在很多方面改善放大电路的工作性能。如稳定放

10、大倍数，改变输入输出电阻，改善波形失真和展宽通频带等。因此，几乎所有的使用放大电路都带有负反馈。1.3.1电压串联负反馈实际电路图1.3.2实验步骤（1）将开关断开，电路中暂时不加入级间反馈。利用Multisim的直流工作点分析功能，测量无级间反馈时两级放大电路的静态工作点；加入正弦输入电压，利用虚拟示波器可观察到第一级输出电压波形与输入电压反相，而第二级输出电压波形与输入电压同相。两个放大级的输出波形均无明显的非线性失真。此时设Ui=4.999V.求出输入电阻和输出电阻。（2）将图中开关闭合，引入电压串联负反馈。根据测量结果，求出电压串联负反馈；求出输入和输出电阻。1.4理论分析及计算1.4

11、.1当无级间反馈时（1）静态工作点如下：UBQ1=Rb1/(Rb1+Rb2)*VCC=2V UEQ1=UBQ1-UBEQ1=1.3V IEQ1=UEQ1/(Re11+Re12)=1mA UCQ1=VCC-IEQ1RC1=9V UBQ2=Rb21/(Rb21+Rb22)*VCC=3V UEQ2=UBQ2-UBEQ2=2.3V IEQ=UEQ2/Re2=2.3mA UCQ2=VCC-IEQ2RC=7.7V（2）动态分析： AU1=-RC1(Rb21Rb22rbe2)/rbe+(1+)Re11 rbe1=rbb+(1+)26mA/IEQ1=2.9k Au1=1.8 rbe2=rbb+（1+）26mV

12、/IEQ2=1.4 Au2=-(RC2RC)/rbe2=71.4 Au=Au1*Au2=128.52 Ri=Rb11Rb12rbe1+(1+)Re11=1.587k RO=RC=2k1.4.2引入负反馈时电压放大倍数Auf=1+RF/Re11=11输入输出电阻Rif=RifRb11Rb12=1.662kRof=68.893k1.5 仿真结果分析1.5.1不加入级间反馈利用Multisim的直流工作点分析功能，测量无级间反馈时两级放大电路的静态工作点，分析结果如下：可见，UBQ1=1.98414V,UEQ2=1.24924V,UCQ1=9.14568V,UBQ2=2.95917V, UEQ2=

13、2.19919V,UCQ2=7.64516V.加入正弦输入电压，利用虚拟示波器可观察到第一级输出电压波形与输入电压反相，而第二级输出电压波形与输入电压同相。两个放大级的输出波形均无明显的非线性失真。当Ui=4.999mV时，利用虚拟表可测得Uo=644.624mV.可见，无级间反馈时，两级放大电路总的电压放大倍数为：Au=Uo/Ui=128.95由虚拟表测得，当Ui=4.999mV时，Ii=3.149A,则放大电路无级间反馈时的输入电阻为：Ri=Ui/Ii=4.999/3.149=1.587k将负电阻RL开路，测得Uo=1.289V,这放大电路无级间反馈时的输出电阻为：Ro=(Uo/Uo-1)

14、RL=1.9992k1.5.2引入级间电压串联负反馈 上正弦输入电压，由虚拟示波器看到，同样的输入电压之下，输出电压的幅度明显下降，但波形更好。由虚拟表测得，当Ui=4.999mV时，Uo=50.065mV,这引入电压串联负反馈后，电压放大倍数为Auf=Uo/Ui=10.015说明引入负反馈后电压放大倍数减小了。由虚拟表测得，当Ui=4.999mV时，Ii=3.014A,则Rif=Ui/Ii=1.659k可见引入电压串联负反馈后输入电阻提高了。但与无级间反馈时的Ri相比，提高很少，这是由于电路图中总的输入电阻为Rif=RifRb11Rb12引入电压串联负反馈只是提高了反馈环路内的输入电阻Rif

15、，而Rb11和Rb12不在反馈环路内，不受影响，因此总的输入电阻Rif提高不多.将负载电阻RL开路，测得Uo=51.793mV，则Rof=(Uo/Uo-1)RL=69.030k可见，引入电压串联负反馈后输出电阻降低了。1.6电压串联负反馈放大电路频率响应的测试在电路图中所示的仿真电路中，首先将开关打开，利用Multisim的交流分析功能，测量无级间反馈时放大电路的波特图，分析结果如下所示：（a）未引入级间反馈(b)引入级间反馈引入电压串联出反馈后，中频电压放大倍数减小了，但下限频率降低了，而上限频率升高了，因此总带宽展宽了。题目二 长尾式差分放大电路2.1课程设计的目的(1)了解长尾式差分放大

16、电路的结构和基本原理。(2)了解长尾式差分放大电路的应用。(3熟悉运算放大的线性和非线性电路的应用。2.2设计任务设计一个单管共射放大电路，使其能够实现一定的功能，电路由自己独自设计完成，在实验中通过自己动手调试电路，能够真正掌握实验原理，并在实验后总结出心得体会。2.3电路模型的建立2.4理论分析2.4.1静态工作点分析 IBQ=(VEE-UBEQ)/R+(1+)(2Re+0.5Rw)=(12-0.7)/10+51*(2*27+0.5*0.5)mA0.004mA=4uA ICQIBQ=50*0.004mA=0.2mA UCQ=VCC-ICQRC=(12-0.2*30)V=6V UBQ=-IB

17、QR=(-0.004*10)V=-0.04V=-40mV2.4.2动态工作点的分析 Ad=-RL，/R+rbe+(1+)RW/2 RL,=RC/RL/2=7.5 k Rbe=rbb,+(1+)26mv/IEQ=6.93 k 则Ad=-12.6 Rid=2R+rbe+(1+)RW/2=2*(10+6.93+51*0.5*0.5) k59.4 k RO=2RC=2*30 k=60 k2.5仿真结果的分析(1)利用multisim的直流工作点分析功能测量放大电路的静态工作点。分析结果如下：可知 UCQ1=UCQ2=5.89216V（对地） UBQ1=UBQ2=-40.71884（对地）则 ICQ1=

18、ICQ2=(VVV-UCQ1)/RC1=(12-5.89216)/30mA=0.204mA(2)加上正弦输入电压，利用虚拟示波器可以看出UC1与UI反相，而UC2与UI同相。 (3)当Ui=10mV(既Ui1=5mV，Ui2=-5mV)时，有虚拟仪表测得Uo=127.517mV Ii = 169.617nA,则 Ad=-Uo/ Ui=-127.517/10=-12.7517Ri=Ui/Ii=10/169.617 *103K将负载电阻RL开路，测得UO=510.044mV则 Ro=(Uo/Uo-1)RL=(510.044/127.517-1)*20K=59.996(3)将电路图中的负载电阻RL右

19、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，Uo=102.014mV，则 Ad=-102.014/10=-10.2014在单端输出的情况下将RL开路，可测得此时Uo，=255.03mV，则 Ro=（255.03/102.014-1）*20K=29.999K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.张利萍，王向磊数字逻辑实验指导书信息学院数字逻辑实验室4.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5.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6.黄培根 奚慧平 主编 浙江大学出版社 2005年2月第一版Multisim 7&电子技术实验7.杨素行 主编 高等教育出版社 模拟电子技术基础简明教程 第三版 .17