數(shù)電模電課程設(shè)計六進(jìn)制同步加法計數(shù)器

1、目錄1 數(shù)字電子設(shè)計部分11.1六進(jìn)制同步加法計數(shù)器1.1.1課程設(shè)計的目的1.1.2設(shè)計的總體框圖1.1.3設(shè)計過程設(shè)計的邏輯電路圖 1.1.5設(shè)計的電路原理圖 1.1.6實(shí)驗(yàn)儀器 1.1.7實(shí)驗(yàn)結(jié)論（分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的故障及產(chǎn)生的原因 1.1.6實(shí)驗(yàn)儀器 1.1.7實(shí)驗(yàn)結(jié)論（分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的故障及產(chǎn)生的原因1.2串型數(shù)據(jù)檢測器1.2.1課程設(shè)計的目的1.2.2設(shè)計的總體框圖 1.2.3設(shè)計過程1/0 1.2.4設(shè)計的邏輯電路圖 1.2.5設(shè)計的電路原理圖1.2.6實(shí)驗(yàn)儀器1.2.7實(shí)驗(yàn)結(jié)論（分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的故障及產(chǎn)生的原因）1.3參考文獻(xiàn)2 模擬電子設(shè)計部分12.1 課程設(shè)計的目的與作用1課

2、程設(shè)計12.2 設(shè)計任務(wù)、及所用multisim軟件環(huán)境介紹12.3 電路模型的建立12.4 理論分析及計算12.5 仿真結(jié)果分析12.6 設(shè)計總結(jié)和體會12.7 參考文獻(xiàn)11 數(shù)字電子設(shè)計部分1.1六進(jìn)制同步加法計數(shù)器1.1.1課程設(shè)計的目的1、掌握同步加法計數(shù)器工作原理及邏輯功能 2、掌握電路的分析，設(shè)計及運(yùn)用 3、學(xué)會正常使用JK觸發(fā)器1.1.2設(shè)計的總體框圖三位二進(jìn)制同步加法 計數(shù)器Y CP 輸入計數(shù)脈沖 設(shè)計過程/（1）狀態(tài)圖/（2）時序圖CPQ0Q1Q2 (3)觸發(fā)器名稱選用三個CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器74LS112 （4）求時鐘方程CP0=CP1=CP2=CP CP是整個要設(shè)計

3、的時序電路的輸入時鐘脈沖（5）求狀態(tài)方程Q1nQ0n000111100XXX010XXX1001101110001111Q2n 次態(tài)Q2n+1Q1n+1Q0n+1的卡諾圖Q1nQ0n000111100X0X111101Q2nQ2n+1的卡諾圖Q1nQ0n000111100X1X010101Q2n Q1n+1的卡諾圖Q1nQ0n000111100X0X011011Q2nQ0n+1的卡諾圖由狀態(tài)卡諾圖圖得到的狀態(tài)方程 Q2n+1=Q1nQ2n+Q1nQ2n+Q0nQ2n=Q1nQ2n+Q1nQ0nQ2Q1n+1=Q0nQ1n+Q2nQ0nQ1nQ0n+1=Q2nQ0n+Q1nQ0n （1.1.1）

4、驅(qū)動方程： J0=Q2n J1=Q0n J2=Q1n K0=Q1n K0=Q2nQ0n K2=Q1nQ0n(6)檢查能否自啟動將無效態(tài)000，011代入式（1.1.1）進(jìn)行計算，結(jié)果如下：000/011101（有效態(tài)）由此可見不能自啟動1.1.4設(shè)計的邏輯電路圖1.1.5設(shè)計的電路原理圖1.1.6實(shí)驗(yàn)儀器 兩個74LS112芯片，一個74LS00芯片，一個74LS08芯片1.1.7實(shí)驗(yàn)結(jié)論（分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的故障及產(chǎn)生的原因）經(jīng)過試驗(yàn)可知，滿足時序圖的變化，切不能自啟動 實(shí)驗(yàn)過程中沒有錯誤，順利完成實(shí)驗(yàn)1.2串型數(shù)據(jù)檢測器1.2.1課程設(shè)計的目的（1）進(jìn)一步了解和掌握同步時序電路的基本設(shè)計方法。

5、 （2）了解序列檢測器的工作原理及設(shè)計方法。1.2.2設(shè)計的總體框圖串行數(shù)列檢測器YCPX1.2.3設(shè)計過程1/0 （1）原始狀態(tài)圖1/00/01/00/00/0S0S1S4S3S20/00/01/01/11/01/01/0（2）進(jìn)行狀態(tài)化簡，畫最簡狀態(tài)圖確定等價狀態(tài)現(xiàn)態(tài)輸入輸出次態(tài)S000S1S010S0S100S2S110S0S200S2S210S3S300S1S311S4S400S1S410S0 仔細(xì)檢查可以發(fā)現(xiàn)，S4和S3是等價的。因?yàn)闊o論是在狀態(tài)S2還是狀態(tài)S3，當(dāng)輸入為1時輸出均為1，且都轉(zhuǎn)換到次態(tài)S0；當(dāng)輸入為0時輸出均為0，且都轉(zhuǎn)換到次態(tài)S1。合并等價狀態(tài) 把S3和S4合并起來

6、，且用S3表示。下圖是經(jīng)化簡后得到的最簡狀態(tài)圖。S0S1S3S20/00/01/00/00/01/01/01/1（3）進(jìn)行狀態(tài)分配，畫出用二進(jìn)制數(shù)編碼后得狀態(tài)圖 000110110/00/01/00/00/01/01/01/1 （4）選擇觸發(fā)器，求時鐘方程，輸出方程和狀態(tài)方程。選用兩個CP下降沿觸發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器。時鐘方程 CP0=CP1=CPQ1nQ0n求輸出方程X000111100000010001Y的卡諾圖由此知： Y=XQ1nQ0nQ1nQ0n求狀態(tài)方程：X00011110001111101100001000Q1n+1Q0n+1的次態(tài)卡諾圖X000111100011010010Q1n

7、Q0n Q1n+1的次態(tài)卡諾圖 Q1nQ0nX000111100111110000 Q0n+1的次態(tài)卡諾圖有卡諾圖得狀態(tài)方程為： Q1n+1=X Q0nQ1n+ Q1nQ0nQ0n+1=X Q0n+XQ0n驅(qū)動方程為：J0=X J1=XQ0n K0=X K1=Q0n1.2.4設(shè)計的邏輯電路圖 1.2.5設(shè)計的電路原理圖1.2.6實(shí)驗(yàn)儀器 一個74LS112芯片，一個74LS04芯片，一個74LS08芯片，一個74LS11芯片1.2.7實(shí)驗(yàn)結(jié)論（分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的故障及產(chǎn)生的原因）實(shí)驗(yàn)過程中沒有出現(xiàn)什么問題，能實(shí)現(xiàn)對0011序列的檢測。1.3參考文獻(xiàn) 余孟嘗.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程.三版.北京：

8、高等教育出版社，2006 張麗萍，王向磊.數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書.信息學(xué)院數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)室. 余孟嘗.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程同步輔導(dǎo)及習(xí)題全解.三版.中國礦業(yè)大學(xué)出版社.2 模擬電子設(shè)計部分2.1 課程設(shè)計的目的與作用（1）熟悉電子元器件和multisim仿真軟件的運(yùn)用； （2）掌握單管共射放大電路的工作原理，靜態(tài)分析和電壓放大倍數(shù)，輸入輸出電阻的測量及理論計算； （3）掌握分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的工作原理，靜態(tài)分析和電壓放大倍數(shù)，輸入輸出電阻的測量及理論計算；2.2 設(shè)計任務(wù)、及所用multisim軟件環(huán)境介紹2.2.1設(shè)計任務(wù)（1）單管共射放大電路的multisim的仿真，測量靜態(tài)工作點(diǎn)、觀察輸

9、入輸出波形、測量電壓放大倍數(shù)、輸入輸出電阻；（2）分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路multisim仿真，測量靜態(tài)工作點(diǎn)、動態(tài)分析所用multisim軟件環(huán)境介紹Multisim是加拿大圖像交互技術(shù)公司（Interactive Image Technoligics簡稱IIT公司)推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進(jìn)行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)

10、行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計工程師和電子學(xué)教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計流程N(yùn)I Multisim軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對電路進(jìn)行設(shè)計和驗(yàn)證。憑借NI Multisim，您可以立即創(chuàng)建具有完整組件庫的電路圖，并利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE模擬器模仿電路行為。借助專業(yè)的高級SPICE分析和虛擬儀器，您能在設(shè)計流程中提早對電路設(shè)計進(jìn)行的迅速驗(yàn)證，從而縮短建模循環(huán)。與NI LabVIEW和SignalExpress軟件的集成，完善了具有強(qiáng)大技術(shù)的

11、設(shè)計流程，從而能夠比較具有模擬數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)建模測量。2.3單管共射放大電路Multisim2.3.1電路模型的建立 (a)仿真電路(b)用虛擬儀表測量Q點(diǎn)的電路2.3.2理論分析及計算（1）靜態(tài)分析 IBQ=（VCC-UBE）/Rb=(12V-0.7V)/280K=40.36A ICQ=IBQ=50X40.36A=2.018mA UCEQ=VCC-ICQXRC=12V-2.018mAX3K=5.946V(2)動態(tài)分析a)電壓放大倍數(shù) rbe=rbb+(1+)26/IEQ=300+(1+50)26/2.018=0.957K AU=-(RC/RL)/rbe=-50X1.5/0.957=-78.4b)

12、輸入電阻 Ri=Rbe/Rb=0.957X280/(0.957+280)=953.7c)輸出電阻RO=RC=3K2.3.3仿真結(jié)果及分析（1）測量靜態(tài)工作點(diǎn)電路仿真后，可測得IBQ=40.54754A, ICQ=2.32340mA; UCEQ=5.02981V（2）觀察輸入輸出波形單管共射發(fā)表放大電路電路仿真后，可從虛擬示波器觀察到UI、UO的波形如上圖所示。圖中顏色較淺的是UO的波形，顏色較深的是Ui的波形，由圖可見，UO的波形沒有線性失真，而且UO和Ui相位相反。（3）測量電壓放大倍數(shù)，輸入輸出電阻電壓放大倍數(shù)AU=UO/Ui=-855.888/9.998=-85.606 輸入電阻Ri=U

13、i/Ii=9.998/10.214K=978.853 輸出電阻RO=（UO，/ UO-1）RL=(1.374/0.855888-1)X3K=1.82K（4）動態(tài)分析波特圖a)輸入的波特圖B）輸出波特圖2.4 分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定電路Multisim的仿真 2.4.1電路模型的建立理論分析及計算(1)靜態(tài)分析UBQ=Rb1/(Rb1+Rb2)VCC=2.5/(2.5+7.5)X12V=3VIEQ=(UBQ-UBEQ)/Re=(3-0.7)/1Ma=2.3mA=ICQUCEQ=VCC-ICQ(RC+Re)=12-2.3X(2+1)V=5.1VIBQ=ICQ/=2.3/30mA=77A(2)動態(tài)分析rb

14、e= rbb+(1+)26/IEQ=300+(1+50)26/2.3=650AU=-RL,=-30X1/0.65=-46.2RI= rbe/ Rb1/ Rb2=483RO=RC=2K2.4.3仿真結(jié)果及分析（1）靜態(tài)仿真由仿真電路可得：UBQ=2.89191V UCQ=7.65475V; UEQ=2.23027VIBQ=58.57326A;ICQ=2.20964mA(2)動態(tài)分析AU=-226.605/4.999=-45.33RI=4.999/9.296K(3)輸入輸出波形圖分壓式放大電路電路仿真后，可從虛擬示波器觀察到UI、UO的波形如上圖所示。圖中顏色較淺的是UO的波形，顏色較深的是Ui的

15、波形，由圖可見，UO的波形沒有線性失真，而且UO和Ui相位相反。（4）輸入輸出波特圖顏色深的為輸入的波特圖，顏色較淺的為輸出波特圖2.5設(shè)計總結(jié)和體會 這門課程學(xué)了兩個星期了，說說我自己在這兩個星期里對這門課程的一些體會，我覺得這門課程對我們來說主要有兩個比較大的幫助而且也是非常有意義的：一是當(dāng)我們在進(jìn)行電路設(shè)計的時候，可以利用multisim軟件進(jìn)行很方便的調(diào)試、仿真，如果有些元件的參數(shù)我們不能確定也可以用仿真軟件多次仿真來得到某元器件的更佳參數(shù)；二是這門課程可以讓我們回顧以前模電和數(shù)電的知識，我們數(shù)模電普遍都學(xué)得不怎么好，正好這門課程的開設(shè)可以讓我們重新去研究數(shù)模電，增強(qiáng)我們的基礎(chǔ)知識。在上機(jī)課的時候因?yàn)闀r間有限，老師只能給我們很少的任務(wù)，如果僅僅只滿足于老師布置的這點(diǎn)任務(wù)我想是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，不僅僅是這門課程，其他課業(yè)一樣，必須靠我們自己利用課外的