数字模拟电子技术Word格式文档下载.docx

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积极性。

真正的做到了变被动学习为主动学习。

这些在教学活动中已经得到了很好的体现。

还有很重要的一点就是：

计算机仿真与虚拟仪器对教员的教学也是一个很好的提高和促进。

一个电子产品的设计、制作过程所涉及的知识面很广；

加上电子技术的发展异常迅速，新的电子器件的功能在不断提升，新的设计方法不断发展，新的工艺手段层出不穷，它们对传统的设计、制作方法提出了新的挑战。

但对于初次涉足电子产品的设计、制作来说，了解并实践一下电子产品的设计、制作的基本过程是很有必要的。

由于所涉及的知识面很广，相应的具体内容请参考本文中提示的《模拟电子技术基础实验与课程设计》、《电子技术实验》等书的有关章节。

课程设计的目的与要求

课题，每组同学要分别选做一道以数字电路为主的题目和一道以模拟电路为主的题目，分别设计制作调试，并分别写出相应的课程设计实验报告，合订成一本《电子技术课设报告》，每组两人，每人都要写出自己的课程设计报告，指导教师将根据学生各个环节的完成情况给出评定成绩。

1.课程设计目的

（1）掌握数字、模拟电路的一般设计方法，具备初步的电路设计能力。

初步掌握电子电路的计算

机辅助设计、仿真方法。

（2）学会借助各种信息资源（包括网络资源、书刊教材手册等）查阅所需资料。

（3）熟悉常用电子器件的类型和特性并会合理选用。

（4）初步掌握普通电子电路的安装、布线、调试等基本技能。

（5）提高综合运用所学的理论知识去独立分析和解决问题的能力。

（6）进一步熟悉电子仪器的正确使用方法。

（7）学会撰写课程设计总结报告。

（8）培养严谨、认真的科学态度和踏实细致的工作作风。

2.课程设计内容和步骤

（1）设计

根据所选课题的任务、要求和条件，首先要查阅相关资料，进行总体方案的设计，然后对单元电路进行选择、设计和指标分配，计算各单元电路的参数和各种元器件的参数值，最后画出总体电路图（原理图），并在计算机上进行Multisim仿真。

（2）调试

设计方案经指导教师审查后，学生可进入实验室领取元器件等材料，在面包板或电路板上布线、插接或焊接，然后调试电路，排除故障，使之达到设计指标要求，并测量出相应的参数。

（3）撰写总结报告

课程设计报告是对课程设计工作的全面总结。

包括对课程设计任务、目的、方案的选择，电路工作原理、调试分析过程等方面详细的叙述。

特别要对课程设计过程中所遇到的问题、解决的方法、参加课程设计实践的体会和对课程设计工作的建议认真总结，写入总结报告。

学生应按规定的格式编写设计报告。

3.报告要求

（1）课题名称

（2）设计任务和要求

（3）设计方案的选择（多个方案的比较）、系统框图、各单元电路的原理图和它们的工作原理以及计算说明。

元器件的参数、使用方法、引脚等加以说明。

（4）重点总结调试过程中出现的问题、现象及分析故障的原因，并采取解决问题的方法和手段。

整理记录的数据，分析结果。

（5）收获体会、存在问题和进一步的改进意见等。

（6）设计报告统一用A4纸打印。

每页44行，每行34字；

打印正文用宋体小四号字每人需要独立完成一份课程设计报告书。

总结报告应认真撰写，实事求是，力争写出自己的特点。

抄袭他人的报告按作弊处理。

（7）引用参考书、文献中的图表、数据时，要注明参考书、文献名称、作者、出版日期和页码。

绪论6

"

口rLJjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjjJ2

1.十二进制同步加法计数器（无效状态为0010、0110、1001、

1011）7

1.1设计总框图：

7

12设计过程7

1.2.1状态图7

1.2.2选择触发器、求时钟方程、输出方程和状态方程和结果，,,,，7

1.3逻辑接线图10

2.单管共射放大电路11

1.1简单原理及性能指标11

1.2纟口？

匕,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,11

1.3单管共射放大电路仿真12

1.3.1仿真电路图12

1.3.2仿真数据12

3.方波转变为三角波，,,,,,,,,,,,,,,,,,,,，13

2.1简单原理及性能指标13

2.2纟口？

匕,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,14

2.3方波转变为三角波仿真15

2.3.1仿真电路图15

2.3.2仿真数据15

4.带滤波电容的整流电路17

3.1简单原理及性能指标17

3.2纟口?

匕,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,17

3.3带滤波电容的整流电路仿真18

3.3.1仿真电路图18

3.3.2仿真数据18

5.长尾式差分放大电路19

4.1简单原理及性能指标19

4.2纟口？

匕,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,19

4.3长尾式差分放大电路仿真20

4.3.1仿真电路图，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，20

4.3.2仿真数据20

/、、误差分^析,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,22

6.1^误差因^素,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,22

62改进方法

22

设计总结和体会

24

附录

1JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ

25

参考文献

二■‘k7/、1IVVJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ

,,,,28

绪论

现如今，信息正是一个高度发展的产业，而数字技术是信息的基础，数字技术是目前发展最快的技术领域之一，数字技术在数字集成电路集成度越来越高的情况下，开发数字系统的使用方法和用来实现这些方法的工具已经发生了变化，但大规模集成电路中

的基本模块结构仍然需要基本单元电源电路的有关概念，因此用基本逻辑电路来组成大

规模或中规模地方法仍然需要我们掌握。

二进制数及二进制代码是数字系统中信息的主要表示形式，与，或，非三种基本逻辑运算是逻辑代数的基础，相应的逻辑门成为数字电路中最基本的元件。

数字电路的输入，输出信号为离散数字信号，电路中电子元器件工作在开关状态。

除此之外，由与，或，非门构成的组合逻辑功能器件编码器，译码器，数字分配器，数字选择器，加法器，比较器以及触发器是常用的器件。

与模拟技术相比，数字技术具有很多优点，这也是数字技术取代模拟技术被广泛使用的原因。

优点有如下：

1、数字系统容易设计。

数字系统采用开关电路，开关电路中的电压和电流得值不重要，重要的是变化范围。

2信息存储方便。

3、整个系统的准确度及精度容易保持一致。

4、数字电路的抗干扰能力强。

5、大多数数字电路能制造在集成电路芯片上。

模电课程由于是各专业的必修课，发展过程比较平稳：

一直有稳定的师资队伍、先进的教材、持续投入的实验室条件，这些都为课程的健康发展提供了保证，虽然几门课程都经历了教学和实验学时不断缩减的过程，但由于大家的努力，这些课程一直保持了很好的发展态势。

模电是继电路课程后，电气类、自控类和电子类等专业学生在电子技术方面入门性质的技术基础课，是电子技术基础的一个部分，其目的和任务是让学生获得模拟电路的基本知识，为以后深入学习电子技术某些领域中的内容打下基础。

通过模电课程的学习，使学生获得模拟电路的基本理论、基本知识和基本技能，培养学生分析问题和解决问题的能力，为模拟电子技术在专业中的应用打好基础。

模电的前续课程是电路，模电中应用了许多电路课程中的基本概念与方法，例如迭加原理、戴维南定理、二端口网络、正弦交流电路的求解等，应注意两门课在时间上的配合。

模电的后续课程是数电、EDA与电子技术课程设计、微机原理及其应用、电力电子、检测与变换及各专业课程设计等，模电课程中的半导体基本知识、放大电路理论和各种集成电路知识将为这些后续课程的学习打下必要基础。

数字电子部分

、十二进制同步加法计数器（无效状态为0010、0110、1001、1011）

1.1设计总框图:

1.2设计过程

1.2.1

状态图：

输出方程：

Y=QQQ

（4）状态方程:

次态卡诺图：

00

10

QW1的次态卡诺图为

0001

0011

0100

0101

0111

1000

1101

1110

0000

1111

1010

1100

01

11

000111

Q2n+1的次态卡诺图:

QQ

Qn+1的次态卡诺图:

—1—

X

1

00011110

状态方程：

Q0n+1=（Q3nQ1n+Q2n）Qon+（Q3n+Q1n）Qon

Q1n+1=（Qon+Q3n67）Q?

+Q2nQ7Q1n

Q2n+1=Q1nQ2n+Q1nQ0nQ2n

Q3n+1=Q1nQ2nQ^n+Q^nQ3n

Ko二Q3n+Q1n

K1=Q2n+Qon

K2=Q1nQ0n

驱动方程：

Jo=Q3nQ1n+Q2n

J1=Q0n+Q31Q2n

j2=Q1n

J3=Q1nQ2n

K3=Q1nQ0n

检查能否自启动（无效态0010、0110、1001、1011）

0010-01001011

01101111

1001■1010

所以能自启动

（7）最后结果

按动时钟脉冲开关，观察四个指示灯的变化情况，并将结果与理论值与真值表比较。

实验过程中集成芯片74LS112的16脚接5V直流电源，8脚接地：

集成芯片74LS00和74LS08的14脚接5V直流电源，7脚接地。

最后结果：

脉冲数

QQQQ

Q3n+1Q2n+1Q1n+1Q0n+1

2

3

4

5

6

8

9

12

1.3逻辑接线图:

模拟电子部分

一、单管共射放大电路

1.1、简单原理及性能指标

电路中有一个双极型三极管作为放大器件，因此是单管放大电路。

由图可见，输入回路与输出回路的公共端是三极管的发射极，所以称为单管共射放大电路。

在电路中，NPN型三极管TV担负着放大作用，是放大电路的核心。

VCC是集电极直流电源，为

输入信号提供能量。

RC是集电极负载电阻，集是极电流iC通过Rc,从而将电流的变化转换为集电极电压的变化，然后传送到放大电路的输出端。

当输入电压有一个变化量△uI时，在电路中将依次产生以下各个电压或电流的变化量：

△uBE,AiB，△iC，△uCE和AuO。

当电路参数满足一定条件时，可能使输出电压的变化量△uO比输入电压

的变化量厶uI大得多，也就是说，当在放大电路的输入端加上一个微小的变化量△uI时，在输出端将得到一个放大了的变化量△uO,从而实现了放大作用。

电压放大倍数用Auu表示,定义为

Auu=Uo/Ui,或简化为Au=Uo/Ui

输入电阻它定义为:

输出电阻它定义为:

1.2、结论

Ri=Ui/li

Ro=（Uo'

/Uo-1）*RL

上式表明了电压的放大倍数以及输入输出电阻的关系。

式中的Uo,Ui都是正弦信号的有效值.需要注意的是，如果输出波形出现明显的失真，则比值就失去意义了，因此在输出端要有监视失真的措施（如用示波器观察波形）.

Ri就是向放大电路输入端看进去的等效电阻•Ri越大,表明它从信号源取的电流越小，放大电路输入端所得到的电压Ui越接近信号电压Us.因此作为量测仪表用的放大电路其Ri要大•但是对于晶体管来说，Ri大则取电流小，将降低放大倍数.所以在需要放大倍数而Rs为固定值的情况下，晶体管放大电路的Ri又以小一些为好.Ro输出电阻越大，表明接入负载后，输出电压的赋值下降越多•因此,Ro反映了放大电路带负载能力的大小

1.3、单管共射放大电路的仿真

1.3.1、仿真电路图

1.3.2、仿真数据

当Ui=14.14mV时，Uo=1.578V

二、方波转变为三角波电路

2.1、简单原理及性能指标

若a点断开，运算发大器A1与R1、R2及R3RP1组成电压比较器，C1为加速电容，可加速比较器的翻转。

运放的反相端接基准电压，即U-=0，同相输入端接输入电压Uia，R1称为平衡电阻。

比较器的输出Uo1的高电平等于正电源电压+Vcc，低电平等于负电源电压-Vee（|+Vcc|=|-Vee|）,当比较器的U+=U-=O时，比较器翻转，输出Uo1从高电

平跳到低电平-Vee,或者从低电平Vee跳到高电平Vcc。

设Uo1=+Vcc则

Uia=0

UR（Vcc）&

RP

R2+R3+RPR2+R3+RP

Uia，血（Vcc"

血Vcc

由以上公式可得比较器的电压传输特性，如图3-71所示。

a点断开后，运放A2与R4RP2C1及R17组成反相积分器，其输入信号为方波

Uo1,则积分器的输出Uo2为

”（屮聘）申01

U°

1「Vcc时，

UO1=-VEE时，

可见积分器的输入为方波时，输出是一个上升速度与下降速度相等的三角波，其波形关系如图322所示。

a点闭合，既比较器与积分器首尾相连，形成闭环电路，则自动产生方波-三角波。

方波-三角波的频率f为丁|

2.2、结论

由以上两式可以得到以下结论：

1.电位器RR2在调整方波-三角波的输出频率时，不会影响输出波形的幅度。

若要求输

出频率的范围较宽，可用C1改变频率的范围，RR2实现频率微调。

2.方波的输出幅度应等于电源电压+Vcc。

三角波的输出幅度应不超过电源电压+Vcc。

电位器RR1可实现幅度微调，但会影响方波-三角波的频率。

2.3、方波转变为三角波电路仿真

2.3.1、仿真电路图

2.3.2、仿真数据

方波发生:

时间轴通aa——

比例|sms/Div比例|Tv/6i¥

|o¥

位置|o

[y/Ft）pyIB/AjAJB|ACI0|dT

三、带滤波电容的整流电路

3.1、简单原理及性能指标

滤波电容用在电源整流电路中，用来滤除交流成分•使输出的直流更平滑•去耦电容用在放大电路中不需要交流的地方，用来消除自激，使放大器稳定工作.旁路电容用在有电阻连接时，接在电阻两端使交流信号顺利通过•

在桥式整流的情况下：

RlC>

（3~5）0.5T

其中T为电网交流电压的周期。

当滤波电容的容值满足Uo（AV）=1.2U2时，脉动系数能够达到20%――10%。

3.2、结论

通过上面的分析，我们可以知道电容放电时间t=RLC愈大，放电的过程就越慢，则输出

的直流电压愈高，同时脉动的成分就越小，即滤波的效果就越好。

由实验我们可知，当rlc=

无穷时，输出直流电压Uo（AV）=1.2U2。

整个电路先是通过二极管进行了电路整流，再通过电容进行滤波，使我们得到一个我们想要的信号。

且采用二极管滤波时，将会流过较大的

冲击电流。

由于加了电容滤波后，输出的电流平均值比原来高了，而导电角减小了。

所以会

有很大的冲击，我们必须要选择较大容量的整流二极管。

3.3、带滤波电容的整流电路仿真

3.1.1、仿真电路图

3.1.1、仿真数据

U2的电压值:

Uo的电压值:

四、长尾式差分放大电路

4.1、简单原理及性能指标

为了减小每个管子输出端的温漂，我们使用长尾式差分放大电路。

引入直流负反馈；

温度补偿。

2）静态工作点：

BQ1二

1BQ2二

1BQ

I

CQ1一

CQ2

CQ

EQ1-1

1EQ2-1

1EQ

UCQ1=UCQ2-UCQ

Uo二UCQ1-UCQ2-0

EQ

IBQ二厂

UCEQ=Ucq-Ueq

：

VccTCQRUBEQ

动态工作点：

土=1（Rc〃Rl）

=；

_Rbrbe2（^JRe

Ro=2Rc

Ri=2（R+rbe）

4.2、结论

Re越大，共模负反馈越强，单端输出时的Ac越小，KCM越大，差分放大电路的性能越好。

但为使静态电流不变，Re越大，VEE越大，以至于Re太大就不合理了。

需在低电源条件下，得到趋于无穷大的Re=

4.3、差分运算放大电路仿真

4.3.2、仿真数据

输入电压：

输出电压:

电流:

Jj

T1

T2>

|41

T2*T1

时间

8,004£

1,328mV

通道丄

5.S3OV

通道.匚

5.830V

邇道A

反向

操存

GNDG

时间轴

通道』

触发

1—

-

n（B

■■1

外部厂

比例|?

ms^Drv

pmV/Div

边沿厅"

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F

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电平厂

而如阳

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六、误差分析

6.1、误差因素

综合分析可以知道在测试电路的过程中可能带来的误差因素有

（1）元件本身存在误差；

（2）焊接时，焊接点存在微小电阻；

（3）万用表本身的准确度而造成的系统误差；

（4）读数误差；

（5）测得输出电流时接触点之间的微小电阻造成的误差;

（6）电流表内阻串入回路造成的误差；

（7）测得纹波电压时示波器造成的误差；

（8）示波器本身的准确度造成的误差。

6.2、改进方法

（1）减小接触点的微小电阻；

（2）测量纹波时示波器采用手动同步；

（3）采用更高精度的仪器去测量；

（4）读数时采用正确的读数方法。

感谢沈阳理工大学给我提供这次的实践机会，感谢所有在我做毕业设计中给予我帮助的所有老师和同学，特别是指导我课程设计的老师治学严谨、务实求新、平易近人、对教学言传身教，再次感谢老师给我的毕业设计给予的帮助和意见，感谢老师和同学给我毕业设计提供的资料，是你们帮助我更好的完成设计，让我感到的老师和同学的热情关心。

由于这次课程设计的时间仓促以及自己对理论知识掌握的不是很完全，另外

各个方面的限制，在硬件调试的实现方面不能做的很好，这次课程设计自己觉的还是有些不是很完美，有些可惜。

但是这次的课程设计给我积累了一些电路方面设计的经验，通过这次的课程设计，让我接触到了众多软件（电路软件、办公软件、图像软件），比如Multisim等，熟悉并掌握软件的使用，对今后的工作有一定的帮助。

在实验过程中，我们遇到了不少的问题。

比如：

波形失真，甚至不出波形这样的问题。

在老师和同学的帮助下，把问题一一解决，那种心情别提有多高兴啊。

实验中暴露出我们在理论学习中所存在的问题，有些理论知识还处于懵懂状态，老师们不厌其烦地为我们调整波形，讲解知识点，实在令我感动。

这次课程设计给我带来了很大的收获，让我学到了很多，不仅掌握了简单的电子电路的设计与制作，也掌握了一些芯片的原理与作用。

在制作电路时，我深深体会到连接电路时一定要认真仔细，而且要确保每条导线接触良好。

在接电路之前，一定要把电路的原理搞清楚，通过查资料把电路中的每个元件的作用弄明白和把每个芯片的管脚的功能弄清楚，明白每个元件的各个管脚与它哪里相对应，其实最主要的是要搞清楚元件与元件之间的连接关系，它们接在一起可以实

现哪些功能，明白后，就可以去接电路了。

接线时不仅要仔细并且还要有耐心，不能急于求成，只要做到了这些才能保证电路成功率比较高。

在电路设计中，我觉得电路检查是非常重要的一步，从中我们可以学到很多东西，可以提高自己发现问题解决问题的能力，使自己的动手能力有一定的提高。

具体检查方法我在这里列出几种：

1.看电路中是否有短路断路现象，用万用表的二极管档测试线路是否接通或接触良好；

2.电路中元件是否接错，管脚的接法是否正确；

3.如果再有问题，可以用万用表测试芯片的管脚，如果有问题，那就是芯片的问题了。

在检查线路时一定要有耐心，不要因为麻烦就放弃，那是对自己的一种不负责。

遇见错误要一步一步的按照原理图来，先一步一步的测试，然后整体测试