数电模电电子技术课程设计.docx

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
祝正良
学号
0903010233
设计题目
数字电子设计题目：三位二进制同步计数器和序列信号发生器
模拟电子设计题目：电流串联负反馈电路和电压并联负反馈
内容及要求：
1． 数字电子部分
⑴． 利用触发器和逻辑门电路，设计实现三位二进制同步计数器(无效态为010100)和序列信号发生器（010111）
⑵． 根据设计电路图进行连线进行验证
⑶． 完成课程设计报告
2． 模拟电子部分
⑷． 采用multisim 仿真软件建立电路模型；
⑸． 对电路进行理论分析、计算；
⑶．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.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2~4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2~3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

目录
1 数字电子设计部分 2
1.1课程设计的目的 2
1.2设计的总体框图 2
1.3设计过程 2
1.4设计的逻辑电路图 7
1.5设计的电路原理图 8
1.6实验仪器 8
1.7实验结论 8
1.8参考文献 9
2 模拟电子设计部分 10
2.1 课程设计的目的与作用 10
2.2 设计任务、及所用multisim软件环境介绍 10
2.3 电路模型的建立 12
2.4 理论分析及计算 14
2.5 仿真结果分析 15
2.6 设计总结和体会 16
2.7 参考文献 16

1 数字电子设计部分
1.1课程设计的目的
1、了解同步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、了解序列信号发生器的工作原理及设计方法。
1.2设计的总体框图
CP 3位二进制同步
加法计数器
Y

串行序列信号检测器

CP Y
输入脉冲 串行序列输出
1.3设计过程
（1） 状态图
111
110
101
011
001
000
/0
/1
/0
/1
/1
/1

（2） 时序图

（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）真值表

真值表

Y
111
0
110
1
101
0
011
1
001
1
000
1
（5）卡诺图
电路次态卡诺图

电路次态的卡诺图

电路次态的卡诺图

电路次态的卡诺图

电路次态Y的卡诺图

（6）状态方程、驱动方程和输出方程

(7)检查能否自启动

/0
100 011(有效状态)
010 101（有效状态）

1.4设计的逻辑电路图

1.5设计的电路原理图

1.6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 74LS00二片

1.7实验结论（分析实验中出现的故障及产生的原因）
实验中没有出现预期效果，发现主要是有复位端的导线有接触不良的情况，导致实验在接线正确的情况下出现偏差 换线后能正常显示,满足时序图的变化，且可以进行自启动。
1.8参考文献
[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] 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
[3] 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》

2 模拟电子设计部分
2.1 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、加深理解电流串联负反馈电路和电压并联负反馈的组成及性能；；
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。

2.2 设计任务、及所用multisim软件环境介绍
（一）设计任务
⑴设计一个电流串联负反馈电路和一个电压并联负反馈，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。
⑵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。
⑶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。
（二）multisim软件环境介绍及使用
Multisim是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics简称IIT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。
第一节 Multisim概貌
软件以图形界面为主，采用菜单、工具栏和热键相结合的方式，具有一般Windows应用软件的界面风格，用户可以根据自己的习惯和熟悉程度自如使用。
1、Multisim的主窗口界面。
启动Multisim 11.0后，将出现如图所示的界面。

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。
2、菜单栏
菜单栏位于界面的上方，通过菜单可以对Multisim的所有功能进行操作。
3、工具栏
Multisim 11.0提供了多种工具栏，并以层次化的模式加以管理，用户可以通过View菜单中的选项方便地将顶层的工具栏打开或关闭。　　
第二节 输入并编辑电路
输入电路图是分析和设计工作的第一步，用户从元器件库中选择需要的元器件放置在电路图中并连接起来,为分析和仿真做准备。
2.3 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）、电流串联负反馈实际电路图如下：

上图是开关闭合时的输入输出的波形图，可以看出输入，输出的波形是相反的。
电压并联负反馈实际电路图如下：

上图是开关闭合时的输入输出的波形图，可以看出输入，输出的波形是相反的。

（2）、实验步骤：
①利用Multisim的直流工作点分析功能，测量反馈时放大电路的静态工作点；
②加入正弦输入电压，利用虚拟示波器可观察到输出电压波形与输入电压。可知输出波形无明显的非线性失真。且波形反向
③。当电流串联负反馈时设Ui=9.998mV.电压并联负反馈时设Ui=999.848mV
2.4 理论分析及计算
1.电流串联负反馈
（1）静态工作点如下：
UBQ= Rb1/(Rb1+Rb2)*VCC=2V
UEQ=UBQ-UBEQ=1.3V
IEQ=UEQ/(Re1+Re2)= ICQ=1mA
UCQ=VCC-IEQ（RC+ Re1+ Re2 ）=7.7V
（2）动态分析
rbe=rbb′+(1+β)26mA/IEQ=2.9kΩ
AU=-βRC∥RL/rbe+(1+β)Re1=-4.51
2.电压并联负反馈
Auf=U0/ Ui=-Rf/R1= -10kΩ/2kΩ=-5
2.5 仿真结果分析
利用Multisim的直流工作点分析功能，测量反馈时放大电路的静态工作点如下：

可见UBQ=1.98461V,UEQ=1.24925V,UCQ=9.14565V,
加入正弦输入电压，利用虚拟示波器可观察到输出电压波形与输入电压反相。输出波形均无明显的非线性失真。当Ui=9.998mV时，利用虚拟表可测得Uo=45.008mV.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=-4.51

2.6 设计总结和体会
调试的过程中，发现输出的波形图无法显示 且输出电压接近为0 进检验是电流表连接问题 经过调试和整定得到的正确的输出电压
通过这次的课程设计，理论加上实践，使我对反馈放大电路有了更深刻的认识，尤其是对电路的原理的理解，各元器件功能，特性的认识，也纠正了自己以前很多不对的看法，当然在设计的过程中，我们也遇到了很多困难，在查阅了大量的书籍资料之后，对这次设计有了一个整体的认识，作出了初步的原理图，然后经过反复的调试后，逐步修改，尽量使其性能达到完美。这个过程是最困难的过程，也是我收获最大的过程，使自己的实验动手能力有了进一步的提高。总之，这次设计使我受益匪浅，让我对以后的工作学习有了更大的信心。
另外通过自己动手操作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，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。

2.7 参考文献
[1]. 杨素行 《模拟电子技术基础简明教程》
[2]．马东 丁国华 《模拟电子技术实验指导书》
[3]．聂典 丁伟 Multisim10 计算仿真在电子电路中的应
[4]．黄智伟 主编 电子工业出版社 2003年10月第三版 《电子电路计算机仿真设计与分析》