电子技术课程设计任务书0903050425李茂平.doc

电子技术课程设计任务书 学院信息科学与工程专业计算机科学与技术学生姓名李茂平学号0903050425设 计 题 目数字电子课设题目：1.三位二进制加法计数器无效项001 110 2.序列信号发生器输出序列101100模拟电子课设题目：1.二阶低通滤波器仿真 2. OTL甲乙类互补对称电路仿真 3.恒流源式差分放大电路仿真内容及要求：1.数字电子部分 (1).利用触发器和逻辑门电路，实现六进制同步加法计数器的设计（无效状态为001 ,110） (2).利用触发器和逻辑门电路，实现序列信号发生器，使其输出序列1011002. 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；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24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 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 日学院院长（签字）：年 月 日 数字电子技术部分1题目一 3位二进制同步减法计数器（001,110）11.1课程设计的目的11.2设计的总体框图11.3设计过程11.4 实验仪器41.5实验结论4题目二 序列发生器的设计（检测序列为101100）42.1课程设计的目的42.2设计的总体框图52.3设计过程52.4实验仪器：62.5实验结论7模拟电子技术部分8题目一 二阶低通滤波器81.2设计任务81.3电路模型的建立81.4仿真结果分析91.5实验结论10题目二 OTL甲乙类互补对称电路仿真102.1课程设计的目的102.2设计任务102.3电路模型建立和性能分析112.4 实验结论12题目三 恒流源式差分放大电路仿真123.1课程设计的目的123.2设计任务133.3电路模型建立133.4 实验结论15参考文献1616数字电子技术部分题目一 3位二进制同步减法计数器（001,110）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设计的总体框图三位二进制同步减法计数器 CP Y 图1.2三位二进制同步减法计数器总体设计框图1.3设计过程1.3.1 状态图 111 101 100 011 010 000 图1.3.1三位二进制同步减法计数器状态图1.3.2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= 1.3.4 卡诺图和状态方程及驱动方程、自启动 Qn1Q0nQ2n000111100111xxx0100001011100101xxx图1.3.4.1 二进制同步减法计数器次态图Q1nQ0nQ2n0001111001x001011x图1.3.4.2 Q2n+1的卡诺图 Q1nQ0nQ2n 00011110 01x10 110 0x图1.3.4.3 Q1n+1的卡诺图 Q1nQ0nQ2n 00011110 01 x00图1.3.4.4 Q0n+1的卡诺图 110 1x 由卡诺图得出的状态方程： =+ = (1) 驱动方程： = = = = = = (2) 检查能否自启动： /0 001 000 (有效状态) 110 011（有效状态）1.3.5 逻辑电路图图1.3.5 二进制同步减法计数器逻辑电路图1.3.6实际电路图图1.3.6 二进制同步减法计数器实际电路图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 序列发生器的设计（检测序列为101100）2.1课程设计的目的 1、了解序列信号检测器的工作原理和逻辑功能 2、掌握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设计的总体框图序列发生器 CP Y图 2.2 序列发生器整体框图2.3设计过程 2.3.1状态图 0 (101)1 (111)1 (100)1 (011)0 (010)0 (010) 图2.3.1 序列发生器的原始状态图2.3.2选择的触发器名称：选用两个CP下降沿触发的边沿JK触发 器74LS1122.3.3采用同步的方案,即取：CP0=CP1=CP 2.3.4 卡诺图 Q1nQ0nY的卡诺图：0001111000 x 1 01 1 0 1 x 图2.3.4 序列发生器的卡诺图2.3.5由卡诺图得出状态方程为： Y=2.3.6逻辑电路图 图2.3.6 序列发生器的逻辑电路图 2.3.7实际电路图 图2.3.7 序列发生器的实际电路图2.4实验仪器： （1) 数字原理实验系统一台 (2) 集成电路芯片 74LS08一片，74LS112一片，74LS04一片2.5实验结论在序列发生器设计的实验里，设计电路时应当一部分一部分的做，只有把这一部分做好了才去做其它的电路，不能一次性全做完再去检测，这样的话，如果结果错了，很难找出错在哪里，只能又回头把电路拆分开分析。设计电路时也要考虑器件，有的器件没有就不能用，就需要用其它相似的器件来替代，电路设计时就会有很大的不同。在实际电路中，由于器件的性能不同，结果常常和想象的不同，理论上可行的方案，在现实中却不行。一个好的设计不可能一次就完成，要不断的调试，不断的改进，才能做好。模拟电子技术部分题目一 二阶低通滤波器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、加深理解二阶低通滤波器电路的组成及性能；3、进一步学习二阶低通滤波器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。1.2设计任务（1）设计二阶低通滤波器电路，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）实验步骤：1) 利用Multisim的交流分析功能测得低通滤波器的特性2) 加上正弦输入电压，用虚拟示波器观察u1和u0的波形1.3电路模型的建立图1.3 二阶低通滤波器仿真电路1.4仿真结果分析（1）由图可知，低通滤波器的通带截止频率=100kHz,通带电压放大倍数=2,则等效品质因数。（2）利用Multisim的交流分析功能测得低通滤波器的频率特性，结果如下：图 1.4.1二阶低通滤波器交流小信号分析图（Q=1时）(3)修改电路参数，使滤波器的Q=2，具体做法是改变电阻R1的值，把R1的值改为4.14kOhm,则通带电压放大倍数=2.5，品质因数，此时可测得低通滤波器的频率特性如下图所示。由图可知，值不变，仍为100kHz,而=2.5，而且，幅频特性在=处有一个凸峰。图1.4.2 二阶低通滤波器交流小信号分析图（Q=2时） 1.5实验结论 经过实验后可知，满足设计效果。题目二 OTL甲乙类互补对称电路仿真2.1课程设计的目的 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OTL甲乙类互补对称电路的组成及性能；3. 进一步学习OTL甲乙类互补对称电路基本参数的测试方法；2.2设计任务设计一个OTL甲乙类互补对称电路，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电路模型建立和性能分析1电路图设计 图 2.3.1 OTL甲乙类互补对称电路设计图（说明：在电路中，VT1、VT2两管的均为100。）3. 利用Multisim的直流工作点分析功能测定电路的静态工作点如下图2.3.2所示： 图2.3.2 OTL甲乙类互补对称电路直流工作点分析图可知，静态时 , ,因此，当时，三极管和均已微微导电。4. 加上后，可观察到和的波形图如图2.3.3所示。与前面图中的波形相比，可见OTL甲乙类互补对称电路的输出波形得到明显的改善，基本上消除了交越失真。 图2.3.3 瞬态分析图5. 在输出波形没有明显非线性失真的前提下，利用虚拟仪表测得当Ui=2.828V时，最大输出电压的有效值为Uo=2.617V。则放大电路的最大输出功率为2.4 实验结论 在甲乙类互补对称电路中，为了避免降低效率，通常使静态时集电极电流的值很小，与乙类互补电路的工作情况很相近。题目三 恒流源式差分放大电路仿真3.1课程设计的目的1、了解并掌握Multisim软件，并能熟练的使用其进行仿真；2、加深理解恒流源式差分放大电路的组成及性能；3、进一步学习放大电路基本参数的测试方法； 3.2设计任务设计一个恒流源式差分放大电路，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，及输入输出的关系，并在实验后总结出心得体会。3.3电路模型建立1、电路图设计恒流源式差分放大电路仿真图3.3.1 恒流源式差分放大电路设计图2、静态工作点的分析图3.3.2恒流源式差分放大电路的静态分析图3.3.2恒流源式差分放大电路静态工作点可得：UCQ1=UCQ2=4.29661VUBQ1=UBQ2= -15.40674 mv 则 ICQ1=ICQ2=（Vcc-UCQ1）/RC1=(12-4.29661)/100 mA=0.077 mA =77 A加上正弦输入电压，由虚拟示波器可以看到UC1与u1反相图3.3.3 恒流源式差分放大电路UC1与u1反相UC2与u1同相图3.3.4 恒流源式差分放大电路UC2与u1同相5、计算分析当Ui=10mV时，利用虚拟仪器表可测得U0=1.549V,Ii=154.496 nA，恒流源式差分放大电路虚拟仪器表图3.3.5恒流源式差分放大电路虚拟仪器表则 Ad=-U0/Ui=-1.549/（10*10-3）=-154.9 Ri=Ui/Ii=10/154.496*103k=64.73 k在两个三极管的集电极之间接上一个负载电阻RL=100 k，此时可测得U0=516.384mV。前面已测得当负载电阻开路时U0=1.549V,则 R0=（U0/U0-1）RL=（1549/516.384-1）*100 k=199.97 k3.4 实验结论在三级管输出特性的恒流区，当集电极电压有一个较大的变化量UCE时，集电极电流ic 基本不变。此时三级管c、e之间的等效电阻rce=uCE/ic的值很大。用恒流源三级管充当一个阻值很大的长尾电阻Re，既可在不用大电阻的条件下有效的抑制零漂，又适合集成电路制造供工艺代替大电阻的特点，因此，这种方法在集成运放中被广泛采用。设计总结和心得体会1、设计总结在进行仿真后，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。2、心得体会通过自己动手操作Multisim软件，在设计过程中遇到了一些问题，使得我查找各种相关资料，在增长知识的同时增强解决问题和动手的能力，并让我熟悉了所用到的电子器件，如74LS112等！参考文献1.余孟尝数字电子技术基础简明教程高等