模电数电课设 序列信号发生器(无效状态为011)

课程设计任务书

学院 学生姓名 信息科学与工程学院 *** 专业 学号 电子信息工程 ******** 数字电子设计题目： 1. 序列信号发生器（110000） 2. 七进制异步减法计数器（无效状态为011）。 3. 集成译码器74LS138。 模拟电子设计题目： 1. 运算电路Multisim仿真2. 差分放大电路Multisim仿真 3. 两级反馈放大电路Multisim仿真 4.直流电源Multisim仿真 设计题目 内容及要求： 一．数字电子部分 1．利用触发器和逻辑门电路，设计序列信号发生器和计数器 2．根据设计电路图进行连线进行验证 3．在multisim环境下分析仿真结果，给出仿真波形图 二．模拟电子部分 1．采用multisim 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．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

摘 要

电子课程设计的主要内容分为数字电子部分和模拟电子部分，数字电子部分为序列信号发生器和60进制计数器，模拟电子部分为反馈放大电路、矩形波发生电路、单极放大电路、反相输入电路、恒流源差分放大点路。

本次课程设计很好的将书本知识与现代电子仿真技术相结合，通过本次电子技术课程设计，我们对书本知识将有更深入的了解。

此次课程设计运用Multisim软件将书本上的电路在仿真软件里运行出来，更直观的供我们学习研究，既能加强学生对理论知识的掌握以及提高解决实际问题的能力，还能为课堂教学增添活力，让同学们更加感兴趣。

Multisim是Interactive Image Technologies (Electronics Workbench)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。

本课题的设计达到的目的：除了使没有真正进行过电子技术实验的学生，通过课程设计，能够加深对电路理论知识的理解和掌握，更主要的是学习和掌握科学实验研究方法。学会运用理论和实验两种研究方法，解决实际问题能力。

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目 录

第一部分 数字电子部分

一.课程设计的目的····························· 2 二.序列信号发生器（110000）和七进制异步减法计数器（无效状态为011）···· 3

2.1序列信号发生器（110000）······················ 3 2.1.1设计原理················· ·········· 3 2.1.2画逻辑图及结果························· 6 2.1.3使用的原件···························· 6 2.2七进制异步减法计数器（无效状态为011）··············· 7 2.2.1设计原理···························· 7 2.2.2画逻辑图及结果························· 10 2.2.3使用的原件·························· 10 2.3用集成译码器74LS138实现Y=∑m(0,1,2)+∑m(3,5,7)············· 11 2.3.1设计过程··························· 11 2.3.2电路原理图·························· 11 三.实验结论······················ ········· 12 五.参考文献······························· 12

第二部分 模拟电子部分

一．课程设计目的····························· 13 二.设计任务及Multisim软件介绍·················· ··· 13 2.1设计任务······················· ······ 13 2.2 Multisim 软件介绍························· 13 三.电路模型Multisim仿真························· 14 3.1运算电路······························ 14

3.1.1电路模型的建立························ 14 3.1.2理论分析及计算························ 14 3.1.3仿真结果分析························· 15

3.2长尾式差分放大电路························ 15

3.2.1电路模型的建立························ 15 3.2.2理论分析及计算························ 16 3.2.3仿真结果分析························· 16 3.3电流串联负反馈电路························· 18

3.3.1电路模型的建立························ 18 3.3.2理论分析及计算························ 19 3.3.3仿真结果分析························· 19 3.4桥式整流电容滤波电路······················· 21

3.4.1电路模型的建立························ 21 3.4.2理论分析及计算························ 22 3.4.3仿真结果分析························· 22

四.学习心得······························· 24 五.参考文献································ 24

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第一部分 数字电子部分

一.课程设计的目的

1、熟悉JK除发起的功能和触发方式。 2、掌握计数器电路的设计分析方法及应用。 3、熟悉设计过程和边沿JK触发器原理。 4、掌握计数器电路的分析、设计方法及应用。 5、了解集成译码器74LS138的工作原理和逻辑功能。 6、掌握数据选择器电路的分析、设计方法及应用。 7、熟悉设计过程。

二.序列信号发生器（110000）和七进制异步减法计数器（无效状态为011）

2.1序列信号发生器（110000） 2.1.1设计原理

? 序列信号发生器状态图

选择触发器，求时钟方程和状态方程 ? 选择触发器

由于JK触发器功能齐全、使用灵活，故选用3个CP上升沿触发的边沿JK触发器 ? 求时钟方程

各个触发器的时钟信号都应使用出入计数脉冲ＣＰ，即

? 求状态方程

根据状态图的规定，可画出次态的卡诺图

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Q0 的次态卡诺图

由各触发器的卡诺图，可直接写出下列状态

Q0n+1=Q2 nQ1 nQ0 n Q1n+1= Q0 nQ1 n+Q0nQ1 n

Q2n+1=Q1 nQ0 nQ2 n+ Q1 nQ0 nQ2 n

求驱动方程

JK触发器的特性方程为

Qn?1?JQ?KQ

nn与JK触发器特性方程比较，可得下列驱动方程

J0=Q2 nQ1 n K0=1

J1=Q0 K1=Q0n

n J2=Q1nQ0n K2=Q1n Q0n

将无效状态（011）代入计算，在 CP操作下能回到有效状态，电路能自启动。

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2.1.2画逻辑图及结果

此逻辑图满足时序图的变化，且将无效状态（011）代入计算，在CP操作下能回到有效状态，电路能自启动。进而可以实现七进制异步减法计数器（无效状态为011）的正常运行。

2.1.3使用的原件

1.数字实验系统一台； 2.数字万用表一块；

3.TTL集成逻辑门一个四重双输入与非门74LS00，两个双主从JK触发器，74LS112两片74LS08、74LS00各一片，指示灯三个 、电源、 开关、导线若干。

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2.3用集成译码器74LS138实现Y=∑m(0,1,2)+∑m(3,5,7) 2.3.1 设计过程

? 选择数据选择器

设有三个输入 A B c，则需集成译码器74LS138。

? 写出标准与或形式 （1）Y的表达式

Y0=A2A1A0，Y1=A2A1A0，Y2=A2A1A0，Y3=A2A1A0，Y4= A2A1A0 Y5=A2A1A0，Y6= A2A1A0，Y7= A2A1A0 （2）74LS153输出信号的标准与或表达式

F1= A2A1A0+A2A1A0+A2A1A0 F2= A2A1A0+A2A1A0+A2A1A0 (3) 确定数据选择器输入变量表达式 A2 = A，A1 = B，A0 = C

2.3.2电路原理图

。

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三.实验结论

通过灵活的运用各种芯片，实现多种复杂的组合电路。比如异步触发器，一般我们愿意把异步触发器看成是T’触发器，令J=K=1。利用RD，SD进行对约束项的控制。也可以通过对时序图的观察，得出驱动方程，进而进行实际操作；连线是一定要先测导线的好坏，否则会很浪费时间的。

四.参考文献

[1]数字电子技术基础简明教程. 余孟尝编. 清华大学电子学教研组编. 高等教育出版社.

[2]电子电路实验及仿真. 路勇主编,高文焕主审. 清华大学出版社. [3]电子电路测试与实验. 朱定华,陈林,吴建新编著. 清华大学出版社. [4]数字逻辑电路设计. 鲍可进,赵思强,赵不贿等编. 清华大学出版社.

[5]华中理工大学电子学教研室编. 康华光主编，陈大钦副主编. 电子技术基础.数电部分.4版. 高等教育出版社.

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第二部分 模拟电子部分

一.课程设计目的

①理解反相输入，同相输入，差分输入比例运算电路的工作原理。

②掌握估算反相输入，同相输入，差分输入比例运算电路输出和输入的关系。 ③掌握分析和设计反相输入，同相输入，差分输入比例运算电路。 ④掌握Multisim仿真时的错误形式并分析错误原因。

二.设计任务及Multisim软件介绍 2.1设计任务

分别在三种比例运算电路的输出端加上直流电压U1(或UI1和UI2),利用虚拟仪表测量电路的输出电压U0, 结果如表7-2所示。读者可根据电路参数自行估算其输出输入关系，并与仿真结果进行比较。

2.2 Multisim 软件介绍

Multisim是Interactive Image Technologies (Electronics Workbench)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。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Windows应用软件的界面风格，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。

菜单中有一些与大多数Windows平台上的应用软件一致的功能选项，如File，Edit，View，Options，Help。此外，还有一些EDA软件专用的选项，如Place，Simulation，Transfer以及Tool等。Multisim 10 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，再通过顶层工具栏中的按钮来管理和控制下层的工具栏。通过工具栏，用户可以方便直接地使用软件的各项功能。

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变压器二次电压和输出电压如图3.4.3.6所示

图3.4.3.6

利用虚拟仪器测得分析如下表3.4.3.7： C=500uF U2(V) U0(AV)(V) 8.485 9.604 C=50uF U2(V) U0(AV)(V) 8.485 7.527 C=0uF U2(V) U0(AV)(V) 8.485 6.214 表3.4.3.7

四.学习心得

通过一周的课程设计，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。使我更加透彻的理解了在进行仿真后，对负反馈对放大电路性能的影响有了进一步的理解，并且书上总结出的规律和公式有了更深层次的掌握。为符合书上的要求，需要对一些元器件进行调试，比如，我把两个三极管的级间电容改到书上所要求的数值，否则会影响到测试的结果，在对其进行频率响应测试无上限频率，因此电路的调试时非常重要的。并且在进行设计后，达到了设计任务的要求和目的。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。但从此次课设中使我对各种电路有理数更深刻的理解。

五.参考文献

[1]清华大学电子学教研室组编. 杨素行主编. 模拟电子技术基础简明教程. 3版. 北京：高等教育出版,2006.

[2]苏志平主编. 模拟电子技术基础简明教程（第三版）同步辅导及习题全解. 1版.北京：中国水利水电出版社,2010.

[3]沈阳理工大学信息科学与技术学院编. 马东，丁国华主编. 模拟电子技术实验指导书. 1版. 沈阳：沈阳理工大学出版社,2011.

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图3.3.1

3.3.2理论分析及计算

其中三极管的β1、静态分析：

=100，rbb'=300Ω

UBQ=2v，UEQ=1v，UCQ=10v。

2、动态分析:

加上正弦输入电压，观察虚拟仪器

Ui=8.5mv,Uo=38.5mv,

、、、

所以Auf=UO/Ui=-4.5

3.3.3仿真结果分析

输出波形：如图3.3.3.1所示

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图3.3.3.1

输入电压：如图3.3.3.2所示

图3.3.3.2

输入电流：如图3.3.3.3所示

图3.3.3.3

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输出电压：如图3.3.3.4所示

图3.3.3.4

实际电路分析：

Ui=8.57mv,Uo=38.579mv,

、、、

所以Auf=UO/Ui=-4.5

3.4桥式整流电容滤波电路 3.4.1电路模型的建立

在Multisim中构建桥式整流电容电路，如图3.4.1:所示：

图3.4.1

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3.4.2理论分析及计算

1、电容滤波电路适用于小电流负载。 2、电容滤波电路的外特性比较软。

3、采用电容滤波电路时，整流二极管中将流过较大的冲击电流。 利用虚拟仪器测得分析如下表3.4.2： C=500uF U2(V) U0(AV)(V) 8.485 9.604 C=50uF U2(V) U0(AV)(V) 8.485 7.527 C=0uF U2(V) U0(AV)(V) 8.485 6.214 表3.4.2

3.4.3仿真结果分析

当C=500uF时输出的波形如图3.4.3.1所示

图3.4.3.1

变压器二次电压和输出电压如图3.4.3.2所示

图3.4.3.2

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当C=50uF时输出的波形如图3.4.3.3所示

图3.4.3.3

变压器二次电压和输出电压如图3.4.3.4所示

图3.4.3.4

当C=0uF时输出的波形如图3.4.3.5所示

图3.4.3.5

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变压器二次电压和输出电压如图3.4.3.6所示

图3.4.3.6

利用虚拟仪器测得分析如下表3.4.3.7： C=500uF U2(V) U0(AV)(V) 8.485 9.604 C=50uF U2(V) U0(AV)(V) 8.485 7.527 C=0uF U2(V) U0(AV)(V) 8.485 6.214 表3.4.3.7

四.学习心得

通过一周的课程设计，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。使我更加透彻的理解了在进行仿真后，对负反馈对放大电路性能的影响有了进一步的理解，并且书上总结出的规律和公式有了更深层次的掌握。为符合书上的要求，需要对一些元器件进行调试，比如，我把两个三极管的级间电容改到书上所要求的数值，否则会影响到测试的结果，在对其进行频率响应测试无上限频率，因此电路的调试时非常重要的。并且在进行设计后，达到了设计任务的要求和目的。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。但从此次课设中使我对各种电路有理数更深刻的理解。

五.参考文献

[1]清华大学电子学教研室组编. 杨素行主编. 模拟电子技术基础简明教程. 3版. 北京：高等教育出版,2006.

[2]苏志平主编. 模拟电子技术基础简明教程（第三版）同步辅导及习题全解. 1版.北京：中国水利水电出版社,2010.

[3]沈阳理工大学信息科学与技术学院编. 马东，丁国华主编. 模拟电子技术实验指导书. 1版. 沈阳：沈阳理工大学出版社,2011.

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/kzff.html