模拟电子技术和数字电技术 课程设计

电子技术课程设计

数字电子设计部分1 / 22

电子技术课程设计

一、 课程设计的目的与作用

1.熟练掌握组合逻辑、时序电路的分析和设计方法；

2.综合运用数字电子技术课程中所学的理论知识完成课程设计； 3.通过查阅手册和文献资料，提高独立分析和解决问题的能力。

二、 设计任务、及使用仪器

设计任务

设计一个组合逻辑电路和一个时序逻辑电路，在实验箱上实现其功能。 使用仪器

（1） 数字原理实验系统一台

（2） 常用集成芯片：74LS00 74LS10 74LS08 74LS04

74LS86 74LS138 74LS112 74LS279 74LS47 74LS148

三、 实验内容及原理分析

1、 组合逻辑电路——代码转换电路

当控制信号K=1时，可将输入的3位二进制代码转换成循环码；K=0 时，能把3位循环码转换成二进制码。 分析：开关K为控制信号，根据真值表，

【1】将G2，G1，G0作为输出，则二进制码转换为循环码的表达式为

+B1，G0=B1○+B2 G2=B2，G1=B2○

即令电路在K=1时，可以正确实现三位二进制码到循环码的转换。

【2】将B2,B1,B0作为输出，则二进制码转换为循环码的表达式为

+G1，B0=B1○+G0 B2=G2， B1= B2○

即令电路在K=0时，可以正确实现循环码到二进制码转换。

真值表

代码转换表 二进制码 循环码 B2 B1 B0 G2 G1 G0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0

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2、 时序逻辑电路——八路抢答电路

抢答器可供八人抢答使用，一个选手按下后，其他选手按下无效，同时，显示是谁按下的，由主持人开关复位。

分析：该电路完成两个功能：一是分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者的编号，同时译码显示电路显示编号；二是禁止其他选手按键操作无效。 工作过程：开关J1置于\清除\端时，RS触发器的端均为0，4个触发器输出置0，使74LS148的 ＝0，使之处于工作状态。当开关J1置于\开始\时，抢答器处于等待工作状态，当有选手将键按下时（如按下S5），74LS148的输出经RS锁存后，1Q=1,2Q=1,74LS48处于工作状态，4Q3Q2Q=101,经译码显示为\。

此外，1Q＝１，使74LS148 ＝１，处于禁止状态，封锁其他按键的输入。当按键松开即按下时，74LS148的 此时由于仍为１Q＝１，使 ＝１，所以74LS148仍处于禁止状态，确保不会出二次按键时输入信号，保证了抢答者的优先性。

如有再次抢答需由主持人将J1开关重新置;清除\然后再进行下一轮抢答。74LS148为8线－3线优先编码器

8线-3线优先译码器的真值表（74LS148）

RS触发器的真值表（74LS279）

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显示译码器的真值表（74LS47）

四、电路原理图

组合逻辑电路：代码转换器

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时序逻辑电路：八路抢答电路 1、整体电路

3、 局部放大电路

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集成芯片引脚示意图：

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五、个人总结和体会

在本次课程设计中，我分别设计了组合逻辑电路和时序逻辑电路的原理图，并在实验箱上实现了代码转换器和八路数字抢答器。

在操作过程中，我也遇到了一些问题，如对于不同芯片的引脚连线问题，包括在连接线路过程中，要注意芯片的接电源接地等细节，但经过仔细检查和分析都得到了解决，最终顺利完成。同时，我还明白了预习对于任何学习工作的重要性，因为我在这次课程设计前作了充分的准备，因而在出现问题时能够及时并快速的处理。整个实验过程不仅培养了我独立分析问题的能力和实际动手能力，更是极大地激发了我对数字电子技术的兴趣。

此外，通过原理图设计和实际连线过程，让我了解了书本理论对于生产实践必要性和指导作用，例如在实验过程中，一些不合理的结果可以通过理论分析得到解决。当然，实践也有和理论不同的地方，比如有时结果不正确可能来自于芯片本身，要发现和解决这些更多的就要依靠实际经验。所有理论终将用于实践，我们一定要从现在起就努力学好理论知识，同时在课余时间加强自己的动手能力，真正做到融会贯通，学以致用。

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六、参考文献

【1】清华大学电子教学教研组编.余孟尝主编.数字电子技术基础简明教程.3版.北京：高等教育出版社，2007.

【2】罗杰，谢自美主编.电子线路设计、实验、测试.4版.北京：电子工业出版社，2008. 【3】方建中主编，屈民军副主编.电子线路实验.2版.浙江：浙江大学出版社，2003.

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模拟电子设计部分9 / 22

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一、课程设计的目的与作用

1.综合运用模拟电子技术课程中所学的理论知识完成课程设计 2.通过查阅手册和文献资料，提高独立分析和解决问题的能力

3.熟悉Multisim7使用，掌握模拟电子电路的设计技巧和仿真分析能力。

二、设计任务、及所用multisim软件环境介绍

设计任务

通过查阅资料，自己分析设计电路模型。在Multisim环境下作图以及仿真，运行后修改相应参数观察不同结果并分析。

Multisim软件环境介绍

Multism电子电路全功能模拟测试仿真软件，是一套完整的系统设计工具，其强大功能包含：元器件编辑、选取、放置；电路图编辑、绘制；电路工作状况测试；电路特性分析；电路图报表输出打印；档案转入/出；PCB文件转换功能；结合SPICE、VHDL、Verilog共同仿真；高阶RF设计功能；虚拟仪器测试及分析功能；计划及团队设计功能；VHDL及Verilog设计与仿真；FPGA／CPLD组件合成。

Multisim7主界面

启动Multisim7后，屏幕上将显示如图（A）所示主界面。主界面主要由菜单栏、系统工具栏、设计工具栏、远见工具栏、仪器工具栏、使用中元件列表、仿真开关、状态栏以及电路图编辑窗口等组成。

Multisim7提供丰富的元件库，供用户构建电路图时取用。在Multisim7的主元件库中，将各种元件的模型按不同的种类分别存放在若干个分类库中。这些元件包括现实元件和虚拟元件。从根本上说，仿真软件的元器件都是虚拟的。这里所谓的现实元件，给出了具体的型号，他们的模型参数应该根据该型号元件参数的典型值确定。现实元件有相应的封装，可以将现实元件构成的电路图传送到印刷电路板设计软件Ultiboard V7中去。而这里所谓的虚拟元件没有型号，它的模型参数是根据这种元件各种型号参数的典型值，而不是某一特定型号的参数典型值确定。虚拟元件的某些参数用户可以按自己的要求任意设定，这对于教学实验的仿真十分方便。

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（ Multisim主界面）

三、电路模型的建立

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四、 理论分析及计算

分析：

开关断开情况下，上图为一两级放大电路。由图可见，电路的第一级和第二级之间通过电阻和电容相连接，故为阻容耦合放大电路。

阻容耦合方式的主要优点是，由于前级和后级的直流通路是断开的，因此，各级静态工作点各自独立，互不影响。这样给分析、设计和调试工作带来很大的方便。而且，如果耦合电容的容值足够大，就可以做到在一定的频率范围内，前一级的输出信号几乎不衰减地传送到后一级的输入端，是信号得到充分利用。

开关闭合后，对于电阻RF经分析可知，其引入了级间的电压串联负反馈，可以牵制电路中电量变化，使之基本保持稳定

同时，该电路还采用分压式工作点稳定电路，三极管基极电位由Vcc经电阻分压得到，可认为其基本上不受温度变化的影响，比较稳定。通过发射极电流的反馈作用来牵制集电极电流的变化，使Q点保持稳定。

我们知道，如果在电路中接入发射极电阻Re，则电压放大倍数将降低很多，本电路中，Re两端并联一个电容Ce。如果Ce得容值足够大，可以认为交流短路，此时Re和Ce对电压放大倍数基本没有影响。

另外，为了保证UBQ基本稳定，要求流过分压电阻的电流IR>>IBQ,为此要求电阻Rb1,Rb2小一些。 解：

电压串联负反馈电路图如上所示，其中两个三极管均为 β=100，rbb′=300Ω,Cb’e=4pF,Cb’e=41pF. 1.静态分析

无级间反馈时（开关E-V打开）,由直流通路（图1）知：

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因为

IR>>IBQ ,

所以

UBQ1=Rb11/(Rb12+Rb11)*Vcc

=2/(2+8)*12 =2V;

可得静态发射极电流为

IEQ1=UEQ1/(Re11+Re12)

=(UBQ-UBE)/(Re11+Re12) =(2-0.7)/(1+0.3) =1mA;

三极管C,E间静态电压为

UCEQ=Vcc-ICQRc-IEQRe

=Vcc-ICQ(Rc+Re) =12-1*(3+1+0.3) =7.7V;

其中，

UCQ=12-Ic1Rc1 =9V,

U EQ11=1.3V, U EQ12=1V；

所以

IBQ=ICQ/β

=1mA/100 =0.01mA;

同理可得，

U BQ2=3V，I EQ2=2.3mA，U CEQ2=5.1V， U CQ2=7.4V，U EQ2=2.3V， I BQ2=0.023mA；

（图1）

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2．动态分析

a.无级间反馈时（开关E-V打开），该电路为两级放大，由于各级是串联起来的，前一级输出是后一级输入，所以多级放大电路总的电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积。 由交流通路（图2）知：

Au1=Uo1/Ui

=-β(Rc1//Ri2)/[rbe+(1+β)Re11]

其中

rbe=rbb’+(1+β)*26mV/IEQ1

=(300+101*26/1)Ω =2926Ω =2.93KΩ

Ri2=Rb22//Rb21//rbe=0.84KΩ 又

Au2=Uo/Uo1=-β(Rc2//RL)/rbe 所以

Au=Au1*Au2 =128.98

输入电阻

Ri=Ri1//Rb11//Rb12;

其中,

Ri1=rbe+(1+β)Re11=33.23KΩ 所以输入电阻

Ri=33.23//2//10=1.587 KΩ

输出电阻

Ro=Ro2=Rc2=2 KΩ

（图2）

b.引入级间反馈后（开关E-V闭合），利用关系式Xf=Xi估算电压放大倍数。 因为电路引入了一个电压串联负反馈，在深度负反馈条件下，可认为Ui=Uf。 由电路图可知，

Fuu=Uf/Uo

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=Re11/(Re11+RF)

所以，闭环电压放大倍数

Auf=1/Fuu

=1+RF/Re11 =11

反馈深度

F=1/A=1/11

由负反馈条件可知，此时 输入电阻

Rif=Rif’//Rb11//Rb12

其中，

Rif’=(1+AF)Ri’

=2*33.23=66.46K?

所以，

Rif=66.46//2//10 =1.626K?

输出电阻

Rof= Ro/(1+AoF)

=0.06778 K? =67.78 K?

比较运算结果可知，引入级间反馈后放大倍数减少了，输入电阻提高了，输出电阻减小；但电路的稳定性得到了提高；同时，由BWf=(1+AmF)BW知，引入反馈后通频带展宽了（1+AmF）倍；还在保持基波不变的情况下，降低了谐波成分，从而减小了非线性失真；当放大电路受到干扰时，也可利用负反馈进行抑制。

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