电子技术课程设计3位二进制同步计数器信号发生器

1、课程设计任务书学院信息科学与技术工程学院专业自动化学生姓名许增学号0903010118设计题目数字电子设计题目：3位二进制同步计数器，信号发生器模拟电子设计题目:单管共射放大电路，共集电极放大电路内容及要求：1.数字电子部分(1).设计一个3位二进制同步加法计数器，且无效状态是（001,101）；(2).设计一个序列信号发生器；(3).选择适当的触发器，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(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.

2、 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. 选择适当的触发器，在数字电子实验平台上并将所设计电路进行合理连接，并对其进行调试。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。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

3、：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1目录1 数字电子设计部分11.1 数字电子课程设计的目的11.2 设计的总体框图21.3设计过程21.4设计的逻辑电路41.5设计的电路原理61.6实验仪器71.7实验结论71.8参考文献82 模拟电

4、子设计部分92.1 课程设计的目的与作用92.1.1单管共射放大电路92.1.2共集电极放大电路92.2 设计任务、及所用multisim软件环境介绍92.3 电路模型的建立102.3.1单管共射放大电路102.3.2共集电极放大电路112.4 理论分析及计算122.4.1单管共射放大电路122.4.2共集电极放大电路132.5 仿真结果分析142.5.1单管共射放大电路142.5.2共集电极放大电路162.6 设计总结和体会182.7 参考文献191 数字电子设计部分1.1 数字电子课程设计的目的1）：掌握数字电子技术在实际生活中的应用；2）：锻炼学生们独立设计数字电子电路的能力；3）：更加

5、深刻了解数字电子知识体系；4）：通过本次设计熟悉软件平台、图形和文本输入、编辑、及仿真5）：掌握计数器及检测器电路的分析，设计方法及应用；1.2 设计的总体框图1.设计一个3位二进制同步加法计数器1.3设计过程1）：由于要求设计一个三位二进制的计数器所以选用3个时钟下降沿的jk触发器。2）：时钟方程：cp0=cp1=cp2=cp3）：3位二进制加法计数器的状态图：（无效状态是：001.101）000010011100110111 排列：q2q1q0时序图：4） ：求状态方程数器次态卡诺图：q2 的卡诺图： q1的卡诺图：q0的卡诺图：根据卡诺图可以写出状态方程： 由特性方程：q0 =jq0+k

6、q0 ）比较可得驱动方程： j0=q1； j1=1； j2=q0； k0= 1； k1=q0； k2= q0；检查能否自启动（无效态：001,101）：001010,101010 ，能够自启动。2、 序列信号发生器序列：100100000 010011100110111 排列： 由状态图得： 1.4设计的逻辑电路、如下图所示是其三位二进制计数器（001，101无效）的连线的电路图：如下图是序列信号发生器序列（100100）的连线电路1.5设计的电路原理 带异步输入端的边沿jk触发器（图）一个集成jk触发器芯片中（图）图中为集成jk触发器的引脚标号，是下降沿触发的触发器，脉冲输入信号从图中1cl

7、k和2clk中输入，并且其中端为异步清零端，即当pr端输入高电平而clr端输入低电平时，q的次态被异步置为0；当pr端输入低电平而clr端输入高电平时，q的次态被异步置为1。其输出特性为，则时，输出q的次态被同步置1；时，输出q的次态被同步置为0；时，q的次态和现态一致，保持状态；时，q的次态和现态状态相反，翻转。一个集成逻辑与非门（图）上图为集成芯片中的与非门，一个集成芯片上有四个与非门，假设只用其中的一个时，如果输入的信号分别为a、b,则输出c=.一个集成逻辑与门（图）上图为集成芯片中的与门，一个集成芯片上有四个与门，假设只用其中的一个时，如果输入的信号分别为a、b,则输出c= .1.6实

8、验仪器数字原理实验系统一台；集成电路芯74ls112三片、74ls08一片；1.7实验结论在实验加法计数器的过程中，三个触发器组成的基本电路没有问题，能够实现异步置零、异步置一和翻转，但按照计算好的驱动方程去连接j、k线路时，出现的结果是少了两个有效状态，但二极管灯管的亮的情况不稳定，并且出现的状态有时不规律，这是可以断定线路中某处的接触不是很好，最后通过将每根线都都按实之后，出现的状态和理论值还相差，虽然稳定了却仍然少了有效态，其他的状态顺序都正确，最后发现在用某个与非门时，其中的一个引脚损坏，没能正常工作。1.8参考文献1清华大学电子学教研室组编.余孟尝主编.数字电子技术基础简明教程.版.

9、北京：高等教育出版.2006.2苏志平主编.数字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数字逻辑实验室编.张利萍，王向磊主编.数字逻辑实验指导书.1版 .沈阳：沈阳理工大学印刷.20112 模拟电子设计部分2.1 课程设计的目的与作用2.1.1单管共射放大电路（1） 理解单管共射电路的工作原理；（2） 掌握单管共射放大电路的静态工作点的估算方法；（3） 学习分析和设计单管共射放大电路；（4）熟悉multisim仿真时中的错误形式和分析。2.1.2共集电极放大电路（1） 理解共集电极电路的工作原理；（2） 掌握

10、共集电极放大电路的静态工作点的估算方法；（3） 学习分析和设计共集电极放大电路；（4）熟悉multisim仿真时中的错误形式和分析。2.2 设计任务、及所用multisim软件环境介绍（1） 单管共射放大电路（2） 共集电极放大电路（3） 软件简介:multisim是美国国家仪器（ni）有限公司推出的以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。 基本概念工程师们可以使用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

11、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。multisim 10概述通过直观的电路图捕捉环境, 轻松设计电路通过交互式spice仿真, 迅速了解电路行为借助高级电路分析, 理解基本设计特征通过一个工具链, 无缝地集成电路设计和虚拟测试通过改进、整合设计流程, 减少建模错误并缩短上市时间直观的捕捉和功能强大的仿真：ni multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电

12、路进行设计和验证。凭借ni multisim，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准spice模拟器模仿电路行为。借助专业的高级spice分析和虚拟仪器，您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。与ni labview和signalexpress软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。电子通信类其它常用的仿真软件：system view-数字通信系统的仿真proteus单片机arm仿真labview虚拟仪器原理及仿真2.3 电路模型的建立 2.3.1单管共射放大电路如图单管共射放大电路 参数：=50，2.3.2共集电

13、极放大电路2.4 理论分析及计算 2.4.1单管共射放大电路（1） 测量静态工作点：在仿真电路中接入三个虚拟数字万用表，分别设置为直流电流表或直流电压表，以便测量,.mama电路仿真后，测得=5.980，=2.04667ma，=40.19a。（2） 估算放大倍数au，ri,ro2.4.2共集电极放大电路（1） 测量静态工作点19.80a(2) 估算=2273.04v2.5 仿真结果分析 2.5.1单管共射放大电路（1） 利用multisim的 功能分析放大电路的静态工作点。分析结果如下：电路仿真后，测得=5.980，=2.04667ma，=40.19a。图中颜色较浅的是ui的波形，颜色较深的是

14、uo的波形。由图可知，uo的波形没有明显的失真，而且ui与uo的波形相位相反。（3） 动态分析计算au，ri，ro由虚拟仪器测的ui=9.998mv uo= 783.219mv ii=10.48783.219/9.998=78.339.998/10.48=954为了测量输出电阻ro，负载电阻rl开路，测得=1.567v3.004k2.5.2共集电极放大电路仿真后得到：,（2）观察波形加上正弦输入电压us和uo的波形如图，可见uo与us相位相同，且us比uo略大，即输出信号与输入信号为“跟随”关系。（3） 动态分析当us=1v时 ，时，由虚拟仪表测的ui=887.728mv,uo=847.591

15、mv，ii=11.297mv，则当us=1v时，将rl开路，此时测得所以2.6 设计总结和体会在课程设计的准备阶段，就决定将设计的课题和目标定在了自己不曾彻底明白的章节，经过一段辛苦地理解和品读教材后，逐渐理解了以前不太会分析的差分放大电路、其静态和动态分析的明晰思路，同时也掌握了如何判断反馈的类型以及在深度负反馈情况下的各种处理的情况，清楚了负反馈对放大电路的性能的影响，同时也熟悉了不同电压比较器的特点和它们的传输特性。经过这次的设计的整个过程，使我从学习的全局去考虑，收获颇多，平时积累的问题都随着这次的课设而迎刃而解。在练习仿真电路时，通过种种元器件上的或连线上的或仪器使用上的种种错误都得到矫正和改进，使我更加深刻