《軟件工程專業(yè)電路與電子技術(shù)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、實(shí)驗(yàn)一 疊加定理一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 熟悉仿真軟件Multisim 2011的基本用法；2、 通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深理解和驗(yàn)證電路疊加定理；3、 學(xué)會(huì)直流電壓和直流電流的測(cè)量方法；4、 學(xué)會(huì)分析計(jì)算誤差的方法。二、 實(shí)驗(yàn)儀器與器件1、 計(jì)算機(jī)2、 仿真軟件Multisim 2011三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、 熟悉和設(shè)置仿真軟件Multisim 2011（1） 啟動(dòng)Multisim 2011仿真系統(tǒng)（2） 選擇Options/Perfernces菜單，設(shè)置軟件運(yùn)行環(huán)境Multisim 2001運(yùn)行環(huán)境的設(shè)置主要包括以下幾方面： 頁(yè)屬性設(shè)置:單擊“選項(xiàng)”菜單中的“頁(yè)屬性”命令,可打開(kāi)頁(yè)屬性設(shè)置頁(yè)面。如圖1.1所

2、示。圖1.1 頁(yè)屬性設(shè)置在“電路”選項(xiàng)卡的“顏色”選項(xiàng)組中，通過(guò)下拉按鈕在系統(tǒng)預(yù)定的顏色方案中選擇頁(yè)面的顏色系列?；蛘哌x中“自定義”，分別通過(guò)右側(cè)的顏色框，對(duì)“背景”、“選擇”、“導(dǎo)線”、“模型元件”、“非模型元件”和“虛擬元件”的顏色進(jìn)行設(shè)置。在 “工作區(qū)”選項(xiàng)卡中，可進(jìn)行“顯示”和“圖紙大小”的設(shè)置。在“字體”選項(xiàng)卡中，可對(duì)電路中的標(biāo)識(shí)文字樣式進(jìn)行設(shè)置。 單擊“選項(xiàng)”菜單中的“全局參數(shù)”命令，單擊“零件”選項(xiàng)卡，可設(shè)置元件符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。Multisim 2011中有兩套元件標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)，一套是美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)ANSI，另一套是歐洲標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)DIN，勾選DIN標(biāo)準(zhǔn)，這種標(biāo)準(zhǔn)與我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)接近，如圖1.2所示。

3、圖1.2 符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置其他選項(xiàng)均采用系統(tǒng)默認(rèn)。（3） 放置電路元件及測(cè)量?jī)x器按照?qǐng)D1.3所示實(shí)驗(yàn)原理圖，在設(shè)計(jì)窗口里搭接實(shí)驗(yàn)電路，參考連線如圖1.4所示。圖1.3 疊加定理實(shí)驗(yàn)電路圖R1R2R3U1U2I1I3I2US1US2100200516V10VAAAVV圖1.4 參考連線圖2、 根據(jù)圖1.3中給定參數(shù)計(jì)算理論值，填入表1.1中。3、 打開(kāi)儀器仿真開(kāi)關(guān)進(jìn)行仿真。4、 測(cè)量下列3種情況下的各電流和電壓值（注意數(shù)字萬(wàn)用表的表筆極性于實(shí)驗(yàn)電路中電流、電壓參考方向的對(duì)應(yīng)）。將測(cè)量數(shù)據(jù)記錄于表1.1中。（4） 電源Us1、Us2共同作用（5） 電源Us1單獨(dú)作用時(shí)，即開(kāi)關(guān)J1接Us1，開(kāi)關(guān)J2接

4、短路線。（6） 電源Us2單獨(dú)作用時(shí)，即開(kāi)關(guān)J1接短路線，開(kāi)關(guān)J2接Us2。表1.1 疊加定理實(shí)驗(yàn)記錄表I1(mA)I2(mA)I3(mA)U1(V)U2(V)計(jì)算實(shí)測(cè)計(jì)算實(shí)測(cè)計(jì)算實(shí)測(cè)計(jì)算實(shí)測(cè)計(jì)算實(shí)測(cè)Us1Us2共同作用-1.7761.21.77611.999-0.376Us1=6VUs2不作用0.888-0.888-0.8880.5110.3Us2=10VUs1不作用-2.3621.7763.56211.999-0.712誤差Er四、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、 將實(shí)驗(yàn)電路截圖并標(biāo)出電路名稱。2、 根據(jù)表1.1中電流、電壓的測(cè)量值，驗(yàn)證疊加定理3、 將理論計(jì)算值與實(shí)測(cè)值相比較，分析誤差產(chǎn)生的原因。五、

5、 思考題1、 用電流實(shí)測(cè)值及電阻標(biāo)稱值計(jì)算R1、R2、R3上消耗的功率，以實(shí)例說(shuō)明功率能否疊加？2、 用實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證疊加定理時(shí)，如果電源內(nèi)阻不允許忽略，實(shí)驗(yàn)將如何進(jìn)行？實(shí)驗(yàn)二 集成運(yùn)放的應(yīng)用一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 熟悉仿真軟件Multisim 2011的基本用法及集成運(yùn)放uA741的用法。2、 研究由集成運(yùn)放組成的比例、加法、減法基本運(yùn)算電路的功能。3、 研究電壓比較器的功能，學(xué)習(xí)比較器傳輸特性的測(cè)試方法。二、 實(shí)驗(yàn)儀器與器件1、 計(jì)算機(jī)2、 仿真軟件Multisim 2011三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、 熟悉Multisim 2011軟件的運(yùn)行環(huán)境及集成運(yùn)放741的引腳排列。啟動(dòng)Multisim 2

6、011仿真系統(tǒng)，單擊“放置模擬元件”快捷圖標(biāo)，選擇741運(yùn)放元件，確定后在設(shè)計(jì)窗口中單擊，得到如圖2.1（a）所示的集成運(yùn)放。該運(yùn)放有八個(gè)引腳其引腳排列如圖2.1（b）所示，它是八個(gè)引腳的雙列直插式集成片，2腳和3腳為反相和同相輸入端，6腳為輸出端，7腳和4腳為正、負(fù)電源端，通常VCC接+15V、VEE接-15V，管腳1和管腳5之間可接入一只幾十千歐的電位器，并將滑動(dòng)觸頭接到負(fù)電源端，8腳為空腳。 (a) (b) 圖2.1 741集成運(yùn)放引腳排列2、 研究集成運(yùn)放在線性區(qū)中的應(yīng)用（1） 構(gòu)成比例電路 圖2.2 比例電路連線圖 在電路設(shè)計(jì)窗口按照?qǐng)D2.2創(chuàng)建比例電路的實(shí)驗(yàn)電路。 分別單擊開(kāi)關(guān)J1

7、和J2，使兩個(gè)輸入端接地，觀察輸出的零漂電壓。（該零漂電壓可通過(guò)1腳和5腳之間連接的可調(diào)電阻消除，但因?yàn)槭褂玫姆抡嫦到y(tǒng)固化了集成片的參數(shù)，因而只能在實(shí)際系統(tǒng)中看到調(diào)零的效果） 單擊J2使運(yùn)放的反相輸入端接入直流電源V1，而同相輸入端接地，這樣就構(gòu)成了反相比例電路。雙擊電壓源，逐次改變輸入電壓，然后單擊電路窗口右上角仿真開(kāi)關(guān)或按F5運(yùn)行，讀取電壓表數(shù)值，將輸出結(jié)果記錄于表2.1中。表2.1 反相比例電路的測(cè)量輸入直流信號(hào)-0.4V-0.2V0.2V0.3V0.5V輸出理論值實(shí)測(cè)值 單擊J1使運(yùn)放的同相輸入端接入直流電源V2，再單擊J2使運(yùn)放的反相輸入端接地，這樣運(yùn)放就構(gòu)成了同相比例電路。雙擊電壓

8、源，逐次改變輸入電壓，然后單擊電路窗口右上角仿真開(kāi)關(guān)或按F5運(yùn)行，讀取電壓表數(shù)值，將輸出結(jié)果記錄于表2.2中。表2.2 同相比例電路的測(cè)量輸入直流信號(hào)-0.4V-0.2V0.2V0.3V0.5V輸出理論值實(shí)測(cè)值（2） 構(gòu)成加法電路在電路設(shè)計(jì)窗口按照?qǐng)D2.3創(chuàng)建反相加法電路的實(shí)驗(yàn)電路，分別雙擊電壓源，逐次改變輸入電壓，然后單擊電路窗口右上角仿真開(kāi)關(guān)或按F5運(yùn)行，讀取電壓表數(shù)值，將輸出結(jié)果記錄于表2.3中。 圖2.3 反相加法電路連線圖（3） 構(gòu)成減法電路在電路設(shè)計(jì)窗口按照?qǐng)D2.4創(chuàng)建減法電路的實(shí)驗(yàn)電路，分別雙擊電壓源，逐次改變輸入電壓，然后單擊電路窗口右上角仿真開(kāi)關(guān)或按F5運(yùn)行，讀取電壓表數(shù)值，

9、將輸出結(jié)果記錄于表2.3中。圖2.4 減法電路連線圖表2.3 加、減法電路的測(cè)量電路形式實(shí)測(cè)值理論值Ui1/VUi2/VUo/VUo/V反相加法運(yùn)算電路0.40.30.30.2減法運(yùn)算電路1.00.50.40.23、 研究集成運(yùn)放在非線性區(qū)中的應(yīng)用（選做）圖2.4 比較器測(cè)試電路按圖2.4所示在電路窗口中創(chuàng)建比較器測(cè)試電路。使開(kāi)關(guān)J1處于打開(kāi)狀態(tài)，雙擊示波器XSC1，在Y/T方式下，觀察觀察輸入、輸出電壓的波形。改變示波器的工作方式為B/A，觀察比較器的傳輸特性。使開(kāi)關(guān)J1處于閉合狀態(tài)，雙擊示波器XSC1，在Y/T方式下，觀察觀察輸入、輸出電壓的波形。改變示波器的工作方式為B/A，觀察比較器的

10、傳輸特性。四、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、 將實(shí)驗(yàn)電路截圖并標(biāo)出電路名稱。2、 列出實(shí)驗(yàn)步驟，整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與理論值進(jìn)行比較，分析誤差產(chǎn)生原因。五、 思考題1、 在運(yùn)放調(diào)零過(guò)程中，如果輸出uo0,說(shuō)明電路中存在什么問(wèn)題？2、 在反相比例電路的實(shí)驗(yàn)中，如果輸入信號(hào)Ui>1.5V，輸出電壓會(huì)出現(xiàn)什么情況？實(shí)驗(yàn)三 組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握組合邏輯電路的分析方法。2、 熟悉譯碼器74LS138和數(shù)據(jù)選擇器74LS151的邏輯功能3、 能用74LS138和74LS151進(jìn)行組合邏輯設(shè)計(jì)。二、 實(shí)驗(yàn)儀器與器件1、 計(jì)算機(jī)2、 仿真軟件Multisim 2001三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及

11、步驟1、 組合邏輯電路的分析啟動(dòng)Multisim 2011仿真系統(tǒng)，單擊“TTL”快捷圖標(biāo)，選擇三個(gè)74LS00D和一個(gè)74LS10D與非門(mén)元件，確定后在設(shè)計(jì)窗口中單擊，按照教材235頁(yè)例題9.2設(shè)計(jì)的電路圖搭接測(cè)試電路，參考連線如圖3.1所示。表3.1 三人表決器功能測(cè)試表輸 入輸出ABCF圖3.1 三人表決器電路測(cè)試圖啟動(dòng)仿真開(kāi)關(guān)，改變?nèi)齻€(gè)開(kāi)關(guān)的位置，將測(cè)試結(jié)果記錄于表3.1中。關(guān)閉仿真開(kāi)關(guān)，在設(shè)計(jì)窗口中添加邏輯轉(zhuǎn)換儀XLC1，按照?qǐng)D3.2所示連接電路的輸入和輸出，雙擊邏輯轉(zhuǎn)換儀打開(kāi)轉(zhuǎn)換界面，單擊“電路真值表”轉(zhuǎn)換按鈕，得到該電路的真值表，與步驟的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。單擊“真值表簡(jiǎn)化表達(dá)式”

12、轉(zhuǎn)換按鈕，得到該電路的最簡(jiǎn)與或式，與例題9.2化簡(jiǎn)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。圖3.2 運(yùn)用邏輯轉(zhuǎn)換儀分析組合邏輯電路2、運(yùn)用74LS138D進(jìn)行組合邏輯電路設(shè)計(jì)根據(jù)真值表3.1，寫(xiě)出最小項(xiàng)表達(dá)式。運(yùn)用74LS138D譯碼器和四輸入與非門(mén)74LS20D實(shí)現(xiàn)該邏輯功能。參考測(cè)試線路如圖3.3所示。關(guān)閉仿真開(kāi)關(guān)，接入邏輯轉(zhuǎn)換儀XLC1，打開(kāi)轉(zhuǎn)換界面，單擊“電路真值表”轉(zhuǎn)換按鈕，觀察轉(zhuǎn)換后的真值表是否符合設(shè)計(jì)要求。圖3.3 用74LS138和與非門(mén)實(shí)現(xiàn)三人表決器的測(cè)試線路3、運(yùn)用74LS151N進(jìn)行組合邏輯電路設(shè)計(jì)根據(jù)真值表3.1，寫(xiě)出最小項(xiàng)表達(dá)式。運(yùn)用74LS151D數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)該邏輯功能。參考測(cè)試線路如圖

13、3.4所示。關(guān)閉仿真開(kāi)關(guān)，接入邏輯轉(zhuǎn)換儀XLC1，打開(kāi)轉(zhuǎn)換界面，單擊“電路真值表”轉(zhuǎn)換按鈕，觀察轉(zhuǎn)換后的真值表是否符合設(shè)計(jì)要求。圖3.4 用74LS151實(shí)現(xiàn)三人表決器的測(cè)試線路4、選作內(nèi)容：用74LS138和與非門(mén)實(shí)現(xiàn)全加器。四、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、將實(shí)驗(yàn)電路截圖并標(biāo)出電路名稱。2、 列出實(shí)驗(yàn)步驟，觀察測(cè)試現(xiàn)象，記錄、整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果。五、 思考題1、3-8線譯碼器74LS138在正常工作狀態(tài)下，輸入ABC=011時(shí)，哪一個(gè)譯碼輸出端為有效電平？2、能否用74LS153實(shí)現(xiàn)三人表決器？如何實(shí)現(xiàn)？實(shí)驗(yàn)四 計(jì)數(shù)器及其設(shè)計(jì)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 熟悉仿真軟件Multisim 2011的基本用法；2、 熟悉和

14、掌握計(jì)數(shù)器的功能以及測(cè)試方法；3、 掌握任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的構(gòu)成方法，熟悉清零法和預(yù)置法的特點(diǎn)，運(yùn)用集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成任意N進(jìn)制計(jì)數(shù)器；4、 熟悉數(shù)碼管的基本功能和使用方法。二、 實(shí)驗(yàn)儀器與器件1、 計(jì)算機(jī)2、 仿真軟件Multisim 2011三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、計(jì)數(shù)器功能測(cè)試測(cè)試計(jì)數(shù)器74LS161, 給出功能表。啟動(dòng)Multisim 2011仿真系統(tǒng)，在電路設(shè)計(jì)窗口按照?qǐng)D4.1創(chuàng)建計(jì)數(shù)器功能測(cè)試電路。圖4.1 計(jì)數(shù)器測(cè)試電路 單擊電路窗口右上角仿真開(kāi)關(guān)或按F5運(yùn)行，當(dāng)數(shù)碼管計(jì)數(shù)到任意非零計(jì)數(shù)狀態(tài)時(shí)，將開(kāi)關(guān)J3輸入端接地，觀察數(shù)碼管顯示，看計(jì)數(shù)器是否清零，完成計(jì)數(shù)器的清零功能測(cè)試。 將開(kāi)關(guān)J3

15、輸入端接高電平，單擊電路窗口右上角仿真開(kāi)關(guān)停止仿真，并設(shè)置預(yù)置數(shù)為0111，如圖4.2所示，單擊電路窗口右上角仿真開(kāi)關(guān)運(yùn)行，將開(kāi)關(guān)J2輸入端接地，觀察數(shù)碼管顯示，看計(jì)數(shù)器是否被預(yù)置為0111（7），即QDQCQBQA=DCBA，完成計(jì)數(shù)器的預(yù)置功能測(cè)試。(預(yù)置數(shù)可以任意設(shè)置)圖4.2 計(jì)數(shù)器預(yù)置功能測(cè)試電路 將開(kāi)關(guān)J1、J2、J3輸入端接高電平，即在預(yù)置(LOAD=1)、清零(CLR=1)信號(hào)無(wú)效、使能信號(hào)(ENT=ENP=1)有效的情況下，使計(jì)數(shù)器從00001111計(jì)數(shù)，觀察數(shù)碼管以及指示燈的顯示；開(kāi)關(guān)J2、J3輸入端繼續(xù)接高電平，將開(kāi)關(guān)J1輸入端接地，即在使能信號(hào)(ENT=ENP=0)無(wú)效的情況下，觀察數(shù)碼管的顯示，看計(jì)數(shù)器是否還能正常計(jì)數(shù)?？偨Y(jié)歸納以上情況，給出計(jì)數(shù)器74LS161的功能表。2、N進(jìn)制計(jì)